流动成像测井和井身状况检测测井

2026-04-12 15:52:00

 流动成像测井就是将摄像机下入油井中的产层位置拍摄油水在井眼中流动的图像。这个摄像机就是阵列流动成像测井仪。拍摄油水流动图像的目的是观察原油和水是从哪里进入油井的。

原油储存于储层岩石孔隙之中,在地层压力作用下,原油从远处储层被驱赶到油井附近,又从射孔孔眼流入到井中。但储层孔隙中不光含有原油,通常还含有地层水。地层水随同原油一同被驱动到井内。此外,注水井的水也会有一部分驱入油井。原油和水从多射孔孔眼流入油井并汇集起来,最终被抽油泵抽吸到地面。

水淹对油井采油的影响是灾难性的。油井一旦出现水淹,就要对进水井段进行封堵,否则油井不能恢复正常生产。油藏工程师的目标就是时刻监测油井的进水状态,通过控制采油井的产量和注水井的注入量等手段,尽可能延缓水淹,从而使油井有更长的生命周期,采出更多的原油。

水淹现象:油井产水对原油开采是非常不利的,尤其是对水平井产油影响更大。地层水一旦从某一井段突破进入井筒中,就类似于电路中电阻短路,地层水会迅速涌入到井内,原油的流动就被阻断,油井含水快速上升,产量锐减。

为了预防和治理水淹,观测井中的产油、产水状况就非常重要。需要采用仪器下井观察各井段的油水流动状况,查清哪些井段产油、哪些井段产水。尤其是对于已经水淹的井,只有找准见水点位置,后续的封堵作业才会有的放矢。

如果能对井内的流体流动进行拍照成像,就可以直接观测井内油、气、水的分布和流动情况,准确地分析油、气、水从哪个位置进入井筒。那么用什么样仪器才能看清楚井内产油、产水状况呢?一个自然的想法就是把摄像机送入到井内,直接录制井筒中原油的图像。事实上已经有这样的井下摄像机,在井下仪器上安装了摄像头和光源,仪器下井后对井内流体拍照,再利用光缆将井下的视频信号发送到地面。这项技术看起来挺好,但有一个致命的缺陷,就是井眼中水含有大量杂质,透明度不能满足要求,而且原油也会弄脏摄像机镜头,因此多数情况下不能拍摄到清晰的油水流动图像。只有在少数水质良好条件下,可以清晰地观察到油泡从射孔孔眼进入井内的过程。

为解决这一难题,测井研究人员采用了阵列成像测量的方法,在流动成像测井仪器上设计了多个活动支臂,下井时支臂收拢,测量时支臂张开。每个支臂上都安装一组传感器,传感器包括微电容探针、电导探针、光纤探针和小涡轮流量计。这些探针传感器可以分辨流过流体是油、气还是水,涡轮流量计还能测出流体流速。在一个截面上多个位置的油、气、水测量数据,通过电缆传输到地面,地面的软件就可以勾画出流体在井眼截面的分布图像。

测量水平井时,流动成像测井仪还要串联一台井下牵引器,牵引器带动井下仪器在水平段前行。牵引器的力量非常大,达到几百千克力,可以举起3个成年人了。仪器在行进过程中,对流体进行扫描,就可以连续拍摄每一井段的流体图像。

流动成像仪结构有圆环形、三角形等多种形状,安装在上面的微型测量探头数量有624个,即便如此,井筒中的有些位置还是不能全部测量到。

大家会发现油气水流动的图像和想象的不一样,成像的清晰程度与光学摄像相比也有差距。情况确实是这样的。由于井下条件和测井成本的限制,只能在井眼截面的几个典型位置安装传感器。但即使这样,根据图像也可以了解油、气、水的分布,为油藏工程师提供非常宝贵的流体产出信息,以判定是否水淹,出现水淹如何封堵,以及封堵哪些位置。

不管是油井、气井、注入井等都是生产井,井内都安装有金属套管,而随着长时间的采油和注水,套管也会发生损坏。就像人一样,不光劳动还需要休息,过度劳累就会生病,寿命缩短。生产井也需要保养和体检。油管、套管如同人身体里的胃,不保养就容易得胃病。为了能延长生产井的寿命,就需要定期对井中的进行检查保养。与医院里的胃镜类似,测井工程师向油井内下入摄像机(井下光学成像测井仪),通过光缆把井下图像传输到地面,通过计算机屏幕观看井下的情况。 

但是这种方法有局限性,人做胃镜肠镜之前得清肠,将肠胃处理得干干净净,而井里液体却很污浊,想要拍摄到清晰画面,就必须清洗油井。而洗井成本很高,也影响油井的正常生产,因此井下摄像机的应用有局限性。

直接观察井壁有困难,科学家还有许多其他的办法。大家知道盲人摸象的道理,即使是盲人,通过触摸大象全身各个部位,再通过大脑构图,也能知道大象的模样。测井科学家发明了一种机械手——多臂井径测井仪。这个仪器的机械手很像人手,人手只有五根手指,而多臂井径仪的手指可以多达几十个,例如六十臂井径仪就有60手指。机械手在下井过程中是收拢的,以防止受伤,测井时张开并接触套管内壁。同时,测井仪器向上缓慢拉动,多个手指边走边触摸套管内表面,井下采集芯片记录各个手指测量的井径值,再通过测井电缆送到地面计算机进行成像处理。这样就能全面地了解套管变形情况,如果套管有弯曲、孔洞、破裂、腐蚀等损坏就一目了然了。如果发现套管有破裂和孔洞等严重损坏,修井工程师就要根据成像结果对油井进行修复。

套管内壁检查解决了,对于套管外壁损伤,比如腐蚀,有没有办法检查呢?测井工程师还发明了一种壁厚测量仪——电磁测厚测井仪。测井仪发射一种低频电磁波来测量生产井金属管的厚度,如果套管壁厚发生变化,电磁波信号就会反映出来。仪器把检测到的信号记录下来,解释专家通过看片子(测井成像图)就可以判断套管外壁的损伤状况。

对生产井的体检和人的体检是一样的,不能仅通过一种手段就判定病因,人们往往通过多种手段组合使用对生产井进行体检。井径仪、测厚仪、井下摄像机可以同时使用,分别检查内径形状变化、壁厚变化、病灶形状等等,等于给油井进行了一次全面的检查。

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