【理论知识】石油测井技术全景概览

一、按物理原理分类的核心测井技术

1️⃣ 电法测井（"地层心电图"）

基本原理：测量地层导电性差异，区分岩性和流体类型

• 自然电位测井(SP)：测量地层自然产生的电位差，识别渗透层和水淹层

• 常规电阻率测井：通过电极向地层供电，测量电流变化计算电阻率

• 侧向测井(LL)：聚焦电流深入地层，减少井眼干扰，适合高矿化度泥浆

• 感应测井(IL)：利用电磁感应原理，适用于不导电油基泥浆

• 阵列感应/阵列侧向：多组线圈/电极同步测量，提供5-6个探测深度，分辨率达0.3米，能识别薄层和侵入带

• 微电阻率成像(FMI/CHFR)：192个微电极扫描井壁，可识别0.3mm微裂缝，成像覆盖率100%，指导压裂增产40%

2️⃣ 声波测井（"倾听地层声音"）

基本原理：测量声波在岩石中传播特性，评估孔隙度和力学性质

• 声速测井：测量纵波(P波)传播时间，计算岩石弹性模量

• 声幅测井：测量声波幅度衰减，评价固井质量

• 阵列声波：一次测量44道波形，提取纵/横波速度和斯通利波，计算杨氏模量、泊松比，识别裂缝

• 偶极横波成像(XMAC)：产生剪切波，评价地层各向异性，预测井壁稳定性

• 超声成像：360°扫描井壁，直观显示井眼形状和裂缝，适用于套管井检测射孔质量

3️⃣ 核测井（"地层CT扫描"）

基本原理：利用放射性射线与地层相互作用，探测元素组成和孔隙流体

• 自然伽马(GR)：测量地层天然放射性，识别泥质含量和岩性

• 伽马-伽马密度(DEN)：发射伽马射线，测量地层对射线的吸收，计算岩石密度

• 中子测井(CNL)：发射中子，测量中子与地层原子核碰撞后的慢化程度，计算孔隙度

• 碳氧比能谱(C/O)：区分地层中的碳(油)和氧(水)，评价剩余油饱和度，适用于套管井

• 中子寿命测井：测量中子被地层吸收的时间，确定地层水矿化度和含油饱和度

• 核磁共振(NMR)：测量孔隙中氢核弛豫时间，直接获取孔隙度、渗透率、流体类型和孔径分布（前面对话已详述）

4️⃣ 其他物理原理测井

• 电磁探伤测井：检测套管损坏和腐蚀，评估井身完整性

• 温度测井：测量井内温度分布，确定产液/吸水层位、管外窜槽和地热资源

• 噪声测井：监测井下流体流动声音，定位产层和漏失点

• 磁测井：测量地磁场变化，确定套管位置和井斜方位

二、按应用场景分类的专用测井技术

1️⃣ 裸眼井测井（勘探阶段主力技术）

应用：钻井后、下套管前测量，寻找和评价油气层

• 标准组合：GR+SP+电阻率+声波+密度+中子，提供基本岩性和储层参数

• 成像组合：FMI+阵列声波+NMR，精细描述裂缝、薄层和流体分布，适用于复杂油气藏

2️⃣ 套管井测井（开发阶段监测技术）

应用：监测生产动态、剩余油分布和井身状况

• 生产剖面测井：测量各小层产油/水/气比例和压力变化

• 注入剖面测井：监测注水/汽/聚合物在各层的分布，优化注采方案

• 工程测井：检查固井质量、套管变形、射孔效果，主要包括：

  • 多臂井径：测量套管内径变化，检测变形和腐蚀

  • 超声波电视：直观显示套管内壁状况和水泥胶结质量

  • 磁定位：确定井下工具深度和套管接箍位置

3️⃣ 随钻测井(LWD)（"实时导航仪"）

基本原理：仪器安装在钻头上方，边钻井边测量，数据通过泥浆脉冲或电磁波实时传输到地面

• 核心优势：节省起下钻时间(单井节约1-2趟通井)，实时调整井眼轨迹，避免钻头错过油层

• 主要类型：

  • 随钻电阻率：探测前方地层，提前识别油水界面

  • 随钻伽马：实时识别岩性变化，引导钻头进入优质储层

  • 随钻声波/中子/密度：同步获取完整的地层评价参数

  • 随钻核磁共振：在钻进中直接测量孔隙度和流体特性，不受泥浆侵入影响

• 最新突破：国产175℃/140MPa过钻头测井仪器，集成三参数、伽马、井径、双侧向等11种测量功能，实现一趟钻完成全部测井

4️⃣ 光纤测井（"智能传感网络"）

基本原理：利用光纤的光散射效应，分布式测量温度、应变和声场

• DTS(分布式温度传感)：基于拉曼散射，全井段温度采样(间距0.1m)，时间分辨率1秒，捕捉瞬态流动

• DAS(分布式声波传感)：检测沿光纤传播的声波，监测水力压裂裂缝扩展，预警裂缝穿透监测井

• FliCS系统：磁力发射+电池动力+喷流推进，1小时内完成7600米水平井光纤部署，实时监测生产动态

• 可溶光纤技术：一次性使用，通过油管泵送，捕获水平井所有射孔段吸水剖面，成本降低50%

三、特殊应用的前沿测井技术

1️⃣ 成像测井（"地下显微镜"）

核心特点：获取井壁或地层内部高分辨率图像，直观展示地质构造

• 电阻率成像：微电极扫描，显示井壁电阻率分布，识别裂缝网络和层理

• 声波成像：超声波反射，显示井眼三维形态，适用于套管井完整性评价

• 核磁共振成像：提供孔隙流体分布的三维信息，直接区分油、气、水

2️⃣ 生产测井（"油藏健康监测"）

• 产出剖面测井：

  • 流量计：测量各层产量

  • 持水率计：测量油水混合液中水的比例

  • 温度/噪声组合：定位出水层位

• 剩余油评价：

  • PNN(脉冲中子-中子)：测量中子慢化特性，计算含油饱和度

  • PSSL(全谱饱和度测井)：通过分析伽马能谱，精确计算油、气、水比例

3️⃣ 高温高压测井（"超深井利器"）

• 技术挑战：150-300℃高温、100-200MPa高压环境下仪器稳定性

• 最新突破：国产CPLog超高温高压系列装备，耐温200℃/耐压140MPa，填补万米超深井国产装备空白

• 应用场景：深层页岩气、超深井和地热能开发，可在钻井通井过程中同步完成测井，节约1-2天工期

四、测井技术的发展趋势

1. 集成化：多物理场融合（电磁+声波+核磁+光纤），构建"地下透明体"模型，实现"一次下井，全面评价"

2. 智能化：

   • 人工智能解释：神经网络自动识别岩性、流体和裂缝，解释准确率提升至90%+

   • 数字孪生技术：创建井下虚拟模型，实时预测钻井路径和产能

   • 自主决策系统：基于实时数据自动调整测井参数和作业方案

3. 微型化与可靠性提升：

   • 耐高温电子元件(目标300℃+)和特种绝缘材料研发

   • 无缆存储式测井：适用于复杂井眼和超深井，减少电缆故障风险

4. 绿色低碳技术：

   • 无放射性源中子测井：替代传统放射性中子源，降低环境风险

   • 可降解光纤和环保型测井液：减少对地下水资源的潜在污染

总结：测井技术的"协同作战"

现代油气勘探已不再依赖单一测井技术，而是根据地质条件和勘探阶段，选择最适合的"技术组合拳"：

• 勘探初期：常规测井(GR+电阻率+声波)快速筛选有利区域

• 评价阶段：成像+核磁+阵列技术精细描述储层特性和流体分布

• 开发阶段：生产测井+光纤监测+剩余油评价技术监控油藏动态

建议：先掌握电法、声波、核测井三大基础技术的基本原理和应用场景，再深入学习成像和随钻等高级技术，最后了解各类技术如何协同解决实际勘探开发问题，这样能构建起完整的测井技术认知框架。