[科普中国]-成像测井系统

简介

为了详细描述井筒的壁及其周围地区地层的非均质性，我们希望发明一种能探测地层的某个特性(如岩石成分、孔隙度、渗透率)在以井轴为垂直坐标（z）、以井径为径向坐标（r）、以方位角为方向坐标（θ ）的柱状坐标系（r，θ ，z）中的分布的测井仪器，并且可以按井壁的展开平面或沿某个方位的剖面进行图像显示(犹如观察岩心一样)。成像测井技术就是这样一类测井方法。1

与常规测井区别成像测井与常规测井的显著区别在于其井下仪器是以扫描方式或阵列方式来测量岩石的某个物理量（电阻率、声阻抗等）在柱状坐标系（r，θ ，z）中的分布，按r 坐标上的探测范围，可分为井壁和井周（3m 范围）两类。输出的是该物理量的沿井壁或井周的分布图。由于岩石的物理量与储层的物性密切相关，所以这种数字图像可以间接反映岩层在井壁或井周分布的非均匀性。1

系统组成成像测井系统由成像测井地面仪器、电缆遥传、系列井下仪器和成像测井解释工作站四部分组成。

成像测井地面仪器是一个基于多机网络、智能接口、POSC 数据规范、软件规范、图形规范、人机交互规范，具有丰富硬件资源和软件资源的开放式测井数据获取平台。运行实时多任务软件，使数据获取、仪器刻度、现场解释可以同时进行，提高了测井时效。成像测井系统中电缆遥传采用了BPSK 调制方式下发命令，传输率最高达40kb/s，上传数据采用QAM 调制方式，数据传输率达500kb/s，同时兼容数控测井系统中的电缆遥传方式。

成像测井系统中目前配置的井下仪器有描述井壁地层属性的微电阻率扫描和井下声波电视成像测井仪，有描述地层径向电阻率剖面图像的阵列感应或者高分辨率感应测井仪，有描述井眼轴向电阻率分布图像的方位电阻率成像测井仪，还有精细描述井眼邻域地层构造的井眼地震成像测井仪，核孔隙度岩性测井仪，多极阵列声波测井仪，模块式动态地层测试器，这些仪器获取地下地层的非均质特征及测井环境的丰富信息。

井壁微电阻率扫描成像采用了阵列电扣（FMI 采用了192 个电扣，EMI 采用150 个电扣，Star Imager 采用144 个电扣）和2.5mn 采样间距，得到空间分辨率5mm 的高清晰度地层岩石及结构图像，在8in 井眼中，图像覆盖率达50%~80%。

斯伦贝谢公司的阵列感应成像测井仪采用多种工作频率，一个发射线圈，8 组双线圈组成的接收线圈系阵列。同时测量8 组接收线圈上3 种频率的实分量和虚分量，记录28 条原始曲线。应用软聚焦和分段准线性近似的处理方法，得到30cm、60cm、120m 三种垂向分辨率，25cm、50cm、75cm、150cm、225m 五种径向探测深度，测量范围为0.1~2000 Ω ·m的15 条处理曲线，形成垂向分辨率匹配，沿深度、径向二维电阻率剖面分布图像。方位电阻率成像测井仪在保持双侧向电极系结构的基础上，增加12 个方位电极，采用三种工作频率实现三种测量模式，独立测量每种模式下的阵列电极电流和电压信号。应用软件聚焦处理方法，获取深、浅双侧向测量曲线和12 条方位电阻率曲线，构成描述沿井轴和井周二维电性剖面图像。垂向分辨率20cm。

多极阵列声波波形测井，获得硬地层和软地层纵、横波速度，垂向分辨率15cm;核孔隙度岩性测井仪采用多能窗、阵列探头，垂向分辨率15cm。

我国自1993 年引进斯伦贝谢公司的MAXIS-500 进行技术服务以后，又购买了多套5700系统，已经在各个油田测了数百口井次，从测井效果及地质应用上看，FMI 和ARI 能够识别裂缝、缝合线、不整合、断层、层理及微裂缝。在硬地层声波井下电视CBIL 和CAST 应用较好。为此国内已经着手研制成像测井仪，其中井下声波电视已达到国外同级水平，微电阻率扫描测井仪已做出下井试验的样机。海洋测井公司做出了八臂倾角仪，正试验具有236个电极的高分辨微电扫描成像仪。1

存在问题当前成像测井技术中问题较突出的是资料处理和解释技术。成像测井的资料处理有两个主要内容：

其一是将测量信息用数字图像处理的方法制作成地质家可视的图像;

其二是对图像进行分析解释出地质现象。对于第一个问题主要是去噪技术;第二个问题主要是面向地质对象的图像分析技术。由于对传感器的物理和几何分辨率研究不够。对可识别的地质现象归纳并结构化不够，所以成像测井的地质解释仍停留在“相面”的水平上(受解释人员的知识、经验、思维方式的制约)。1