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油气之光——油气勘探的“探照灯”:地球物理测井

2016-9-23 17:36:05 来源:中国矿业报 作者:刘卫彬

石油和天然气是地球赐予人类最为宝贵的财富,被誉为“黑色黄金”、“工业的血液”。当今社会,石油工业的发展不仅关系到国民经济的发展和国家的安全,还与人们的生活息息相关,其重要性不言而喻。

石油和天然气深埋于地下几千米,人们无法走到地下深处去了解它们,只有通过各种科学的探测方法才能了解地下油气藏的全貌。在勘探开发过程中,需要钻探勘探井和开发井。这些井深度大多为数千米深,因此必须采用专门的探测仪器放入井下,测量地层的各种物理性质,从井下取得各种信息,用以研究油气藏的分布范围和空间形态,确定地下的油气储量及其开发方案,这种探测技术便是地球物理测井。

1.地球物理测井的原理

听诊器、体温计、心电图、B超……这些是医生为病人看病时常见的医疗器械。随着科技的发展,核磁共振、X射线等现代医学仪器也普及于各大医院,它们是利用人体器官的温度、电、声、核磁等物理性质检查人体器官的病变。这些原理同样可以用于寻找石油和天然气。由于含油气地层的电、声、密度、核磁等物理性质有别于常规地层,因此在石油勘探中,可以综合利用探测到的地层物理参数的差异来划分、确定含油气地层。地球物理测井以地质学、物理学、数学为理论基础,采用计算机信息、电子及传感器技术,设计出专门的测井仪器,沿着井身进行测量,得出地层的物理参数、化学性质、地层结构及井身几何特性等各种信息,为石油、天然气的勘探以及油气田的开发提供重要的数据和资料。

2.地球物理测井仪器系统

测井仪器系统是把测量上述各种物理性质的仪器组合在一起,并以地面的计算机为中心,按照一定的时序对地层的各种物理信息进行采集、传输、处理和快速解释的综合系统,由三部分组成:下井仪器、地面仪器和连接两者的电缆。

(1)下井仪器,即井下探头,又称“千里眼”。测井开始时,将其通过电缆下至井底,在提升时根据地面仪器的控制,自动测量地层相应的物理特性,主要包括电测井仪、声测井仪、核测井仪、核磁测井仪以及测量井内温度、井孔直径的井温仪和井径仪等,每种下井仪器测量对应一种地层物理属性。

(2)地面仪器,由主机和前端机以及绘图仪、打印机、显示器等构成,属于测井的“控制中枢”,主要由人工操作,具有传达指令、控制井下仪器、数据采集处理及解释、绘图制图等功能。

(3)电缆,是链接地面仪器和井下仪器的纽带,具有收放井下仪器、传达指令、传输采集数据的功能。

3.地球物理测井的种类及应用

地球物理测井包括以下方法:(1)电法测井,如视电阻率测井、侧向测井、感应测井、阵列感应测井等,能在各种井眼条件下测量地层电阻率;(2)电磁波传播测井,测量岩石介电常数,利用地层电阻率和介电常数能准确地划分出油气层;(3)地层倾角测井,确定井下地层的产状和构造;(4)全井眼地层微电阻率扫描成像测井,能研究地层结构、层理及裂缝等,并能给出井壁成像;(5)声波测井,可用于确定地层孔隙度、渗透率、裂缝及机械特性等;(6)放射性测井,自然伽马测井用于测量岩石的自然放射性,自然伽马能谱测井可确定岩石中铀、钍、钾的含量,用伽马射线源照射地层可确定地层的岩性和密度,用中子源照射地层可确定井下地层的岩性、孔隙度及含油饱和度,是划分油、气、水层的重要方法;(7)核磁测井,能测量地层孔隙度、束缚水及可动油饱和度;(8)热测井,测量井下地层温度。

近年来,地球物理测井已成为勘探地下油气藏、煤田及其它有用矿产的重要方法,在能源、矿产资源建设中起着重要的作用。随着科技的进步,更先进、更方便、更精确的测井方法将会应运而生,继续为油气勘探开发“探路照明”。□

(作者单位:中国地质调查局油气资源调查中心)

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