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成像测井技术问题研究【摘要】井下电视视频成像测井是现代测井技术的一种手段，广泛应用于煤炭、石油和天然气等资源的勘探中，在油气井中，能够正确地诊断井下问题并以此指导生产，对提高采收率是非常重要的，而清晰地观测到井下的状况则是整个问题的前提与关键。
井下信息通常是通过各种测井方法和工具获得，随着世界油气资源勘探程度的提高，新发现油气藏在规模上趋于小型化，在储层物性及结构形态上趋于复杂化，应用目前的勘探技术和装备发现并评价这类油气藏，勘探成本增加，效益降低。
因而世界各大测井公司都在集中研究发展新的能更详细描述油气藏特性，提高对油气藏参数定量解析的测井新技术。
目前的成像测井技术主要有超声波成像测井和可见光成像测井，这两种成像测井技术都不能得到动态清晰的井下图像。
本文介绍一种新的成像测井技术，利用摄像头直接拍摄井下图像，再利用图像处理技术和远距离数字传输技术传输到地面，并在地面回放井下图像。
该技术不仅可实现井下管道结构错位及破坏状态监测，有利于井下油管及套管维修处理，而且能对油田油层及分布状态进行测量分析，有利于石油开采。
【关键词】成像测井；视频压缩、解压；视频转换0.引言成像测井技术是现代测井技术的发展方向，也是其研究热点。
在众多成像测井仪器中，视频成像测井仪即井下电视以其图像直观、清晰、实时性好而在成像测井仪器中独树一帜。
在套管检测、井下落物辅助打捞、套管除垢、检查井下作业效果等方面取得了十分成功的应用。
最早利用摄像机来获取井下图像技术的专利出现在20世纪50年代，到了70年代，井下电视在浅水井中已经开始商业化应用。
实践证明井下电视在水井中应用效果明显，70年代至今，井下电视在水井中应用十分广泛。
到了80年代，井下电视得到了发展并应用到石油天然气工业一些较浅的、压力较低的井段。
这时的井下电视采用单芯或多芯电缆传送动画图像，还不能提供井下连续视频图像，只能得到每隔几秒钟更新一次的静态图像。
此外，仪器的外径也较大。
成像测井在地质油藏研究中的应用摘要：成像测井是储层测井评价的重要手段，它能够将采集到的数据转换成直观的图像,具有纵向分辨率高，方向性、可视化强，获取丰富地质信息等特点。
在分析沉积环境、地应力、识别裂缝等方面具有广泛应用，其中，应用电成像测井方法识别裂缝的研究较为成熟,成果也相对较多。
成像测井能够有效解决相关地质油藏问题，助力油气田高效勘探开发。
关键词：成像测井；地质油藏；地应力；裂缝识别引言成像测井技术在实际运用中主要有两种方式，即电成像测井技术与声成像测井技术。
地层电阻率成像测井技术、方位电阻率成像测井技术、核磁共振测井技术均是常用的成像测井技术。
随着世界油气资源勘探开发的不断深入，新发现的油气藏在规模上趋于小型化，在储层物性和油藏类型上趋于复杂化。
我国复杂油气藏以储层类型多、岩性复杂、储集空间类型多样、低孔隙度低渗透率等为主要特征，在储层评价方面面临更多的挑战。
针对复杂油气藏储层的测井评价，成像测井凭借其独特优势在地质油藏研究活动中发挥着重要作用。
1成像测井基本概述成像测井主要是结合钻孔中地球物理场的观测，针对井壁、井周边物体进行物理参数成像的方法。
成像测井可以直接反应出井周围地层分布状况和地层特点；成像测井资料和岩心对比结果能够有效证明其说明的地下质特征是正确可靠的，同时该资料具有广泛的应用范围，能够有效明确地层倾角、倾向和构造特点，反映出裂缝几何形态和发育程度，区分溶洞、溶孔等多种不同类型的地质特点，保证其判断的实效性；成像测井资料针对裂缝、溶蚀孔等非均质性地质的描述效果具有显著优势，呈现出半定量、定量评价储层参数的性能。
2成像测井技术在地质应力方面的运用分析一个圆形井眼的受力情况如图1所示，H ，h分别为最大水平主应力和最小水平主应力，p为钻井液对井壁的压力，R为井眼半径，为钻井液压力方向与最大水平主应力之间的夹角。
对于距孔眼中心为r的地层任意点p1，其受力状况为：r ＝（H＋h）（１－）＋ p＋（H－h）·（1-）cos2(1)＝ (H ＋h）(1+ )- p-（H－h）·(1+ )cos2（2）＝ (H -h）(1+ - )sin2（3）式中：r，，依次为径向主应力、切向主应力及剪切应力。
电磁波流动成像测井数据处理方法
牛虎林;吴锡令
【期刊名称】《石油勘探与开发》
【年(卷),期】2007(034)003
【摘要】为了在生产动态监测中实时准确地显示油井内多相流体流型,确定各相流体持率,对电磁波流动成像测井数据处理方法进行了实验室研究.首先建立了电磁波流动成像测量的物理和数学模型,并用有限元仿真方法求解,然后采用Twomey改进的光滑化算法重建图像,最后采用中值滤波和平均值滤波结合法、S Watanabe 二值化、二值图像修正以及图像面积测量等方法改善成像质量.结果表明,综合分布模型在电磁波频率为6MHz时计算持率的相对误差为12.36%.该方法通过对井内流动的实时检测,获取了多相流体的二维或三维分布信息,为油井生产状况评价和油藏动态分析提供了准确的依据.图5表1参22
【总页数】5页(P359-363)
【作者】牛虎林;吴锡令
【作者单位】中油测井技术服务有限责任公司;中国石油大学(北京)
【正文语种】中文
【中图分类】P631.8
【相关文献】
1.基于正交试验方法的流动成像测井传感器优化设计 [J], 王晓星;吴锡令;王滨涛
2.流动成像测量与流动成像测井技术研究进展 [J], 赵亮;吴锡令
3.多相流动电磁波成像测井基础研究 [J], 吴锡令;赵亮;刘迪军
4.多相流动电磁波成像测井测量敏感场计算 [J], 赵亮;吴锡令
5.电磁流动成像测井提取流动参量方法研究 [J], 王晓星;吴锡令
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我国随钻电阻率成像测井技术获突破
中国石油网消息(记者陈青通讯员李传伟)经过精细解释和认真比对,1月20日,国内测井专家确认,由中国石油集团测井有限公司自主研制的随钻电阻率成像测井仪,在冀东油田获取的12条电阻率曲线,准确反映了不同探测深度的地层电阻率.获得的国内首幅随钻电阻率成像图,真实反映了地层裂缝变化和井眼破裂层段,仪器整体性能达到国际先进水平.这标志着我国随钻电阻率成像测井技术的研发取得重要进展.
随钻电阻率成像测井技术是大斜度井、水平井开发中,识别裂缝、薄层、低孔低渗等复杂油气藏的重要手段.2012年6月,中油测井公司和中国石油集团休斯敦技术研究中心共同在美国休斯敦成立随钻测井研究部,启动“十二五”国家油气重大专项课题“地层评价随钻测井技术与装备”中随钻电阻率成像测井仪器的研制工作.中外专家及工程技术人员在深入开展理论方法和数值模拟研究的基础上,先后完成了仪器响应模型的建立、电极系参数的优选等工作,并借助国外先进的加工制造技术和材料、工艺优势,完成了关键电路、机械部件制作与实验,以及样机的试制,成功实现了钻进过程中实时地层评价、地质导向和地层成像.
现场试验表明,国产随钻电阻率成像测井仪结构设计独特,安装拆卸方便,电路设计可靠,维护升级灵活,井下数据处理软件功能齐全,填补了我国同类产品空白,获得多项独创性研究成果,具有广泛应用前景.。
对油层流体变化直接成像—管理油藏开发的新工具医学上的CT技术现今可用于油田开发。
井间成像技术能够获得油层高分辨率的二维和三维图像，并能帮助追踪流体运移。
Chevron 公司已在它一个蒸汽吞吐采油项目中应用这项技术，并取得了很大成功。
在优化采油，特别是在强化采油（EOR）中，如果能够测出油层内流体前缘和流体的变化情况将对这些项目的实施有很大帮助。
然而常规监测技术，如：测井、压力分析或者地面地震，一般都不能详细描述油层内部的变化。
在许多情况下，强化采油和一次采油的效果只能通过油井的生产数据来推测，对于一些特殊问题，如：流体运移通道和局部构造化划分仍然不能确定。
最新发展的井间成像技术能够在强化采油过程中对油层内的变化提供高分辨率的二维和三维图像。
对实际油藏构造和流体流动特性的重新认识可以使石油公司实现最优化生产。
本文介绍了井间成像技术在加里福尼亚州一个蒸汽吞吐采油项目中的应用情况。
Cymric油田的蒸汽吞吐采油项目Cymric油田位于加里福尼亚州的San Joaquin V alley，它是这一地区许多油田中具有代表性的一个（见图1）。
油层的岩性为硅质页岩（Opal A-CT 硅藻土—白陶土），高孔低渗，埋藏深度约为1,000ft，地层倾角很陡大于70度。
天然及次生裂缝是油层内流体运移的主要通道，预测次生裂缝的方位是优化开发的关键，这些油田内的稠油常常需要注蒸汽等强化采油的方式来提高产量。
几年来，Chevron公司在Cymric油田一直采用一种取得专利的蒸汽吞吐技术来提高蒸汽与岩石接触的体积，而不采用地面抽油机。
其过程为，首先向地层注入为期3天的蒸汽，注入压力较高足以使裂缝延伸。
这样可以使蒸汽接触更多的油层体积。
注蒸汽停止后“焖井”几天。
在这期间岩石吸收水排出油，并且稠油加热后更容易流动。
“焖井”之后注汽井开井生产，在注汽阶段产生的压力作用下原油流入井中。
大约30-45天后能量耗尽，生产停止，然后开始新一轮注汽、采油周期。
流动成像测井技术的进展
流动成像测井与地面流动成像的不同之处在于：地面测量仪器不受体积大小限制，而油井套管的大小限制了下井仪器的大小；地面流动测量可在塑料或有机玻璃管道中进行，而油井套管通常为钢铁质套管，对测量影响较大；地面流动测量环境通常为常温、常压，而流动成像测井环境为高温、高压。
研究实践表明，流动成像测井比地面多相管流成像测量的技术难度更大。
流动成像测井方法适用于水平井、斜井等流体非均匀分布的情况。
目前研究提出的流动成像测井方法有光学流动成像方法、电容法和电磁法等。
1.光学流动成像测井
1996年，哈里伯顿公司的Steve Maddox在浅水井中借用特殊制作的井下照相机(Down Hole Video)实现了流动可视化测量。
这种技术要求井筒内的流动必须是透明的，而井下流体通常都是不透明的。
2.探针式电导率流动成像测井
探针式电导法采用电导探针构成阵列测量探头，利用油气与水的导电特性差异辨识井内流体，目前在实际测井中已开发出商用技术和仪器。
斯伦贝谢公司推出的流体剖面数字图像分析仪(DEFT)有8个电导探针(起初只有4个探针)，分别装在扶正器的8个弹簧叶片上，构成测量探头。
仪器测量时根据探针附近流体的导电性区分油气与
水，导电性流体为水(置逻辑0)；非导电流体为油或气(置逻辑1)。
测量数据用于确定持水率比较简便，每个探针处的局部持水率的计算可简化为测遇水的时间与总测量时间之比，测量精度约为5%。
测量数据用于重建水平井或大斜度井中流体的层状流动图像比较容易和可靠，但对其它流动机构图像的重建则需要先验知识，并且只能做出粗略估计。
康普乐公司推出的流体剖面分析仪(FPT)与DEFT相似，探头由3个电导探针装在三臂扶正器上组成，仪器可以通过弹簧片的收缩、伸张或旋转实现对流动截面上不同位置流体的测量，对于持水率的测量精度同样约为5%。
无论是DEFT还是FPT，其对流体流动截面的测量仅局限于个别点上，而物场信息投影测量的数据量和分辨率还未达到成像测量的基本要求，充其量只能视为流动成像测井的雏形技术或初级产品。
3.电容层析成像测井
大庆测试技术服务分公司近年来对电容层析成像测井做了初步研究。
研究的成像测量方法与地面电容流动的成像测量方法相似，采用了12电极结构，应用有限元方法计算测量敏感场，应用反投影算法实现图像重建。
实验室研究取得了较好的结果，但要制作仪器应用到实际生产还有待于进一步的努力。
4.电磁波流动成像测井
在井下电磁波流动成像方面，国内石油大学吴锡令教授的课题组早在1995年开展了研究，目前已经取得了初步成果。
该方法综合利用油气与水的介电特性和导电特性差异辨识井内流体。
测量探头由8
个成等间距环状排列的相同电极组成，测量时向其中的1个电极供给电压衡定、频率一定的激励信号，将在井内流体中形成一定结构的电磁场；此时其它的7个电极作为测量电极，可以在不同方向上接收流体介质作用下的响应信号。
依次进行，将能得到8(8—1)／2＝28个独立测量数据。
这些测量数据分别反映了被测流动截面上不同部位介质的电性参数，由计算机根据图像重建算法将其转化为图像像素，便可以重建和显示流动截面图像。
目前该方法使用的图像重建算法包括定性的反投影算法、滤波反投影算法以及定量计算的牛顿－拉芙逊算法。
总体说来，该研究尚处于初期阶段，所得流动图像质量和分辨率以及图像重建速度还需要进一步的提高。
流动成像测井的发展方向
根据目前流动成像测井存在的不足，可以总结将来流动成像测井的研究焦点在以下几个方面。
1.三相流检测
由于成像测量物理方法本身的限制，目前的流动成像测量方法不能同时检测油、气、水三相流动，只能同时分辨气液两相或烃水两相。
只有将多种成像测量方法集合在一起才能同时对油、气、水三相流动进行检测。
2.“软场”特性的克服
“软场”特性的影响是声成像方法、电成像方法必须克服的困难。
但从目前的研究来看，仅仅从反投影算法上很难解决此问题，将来的
研究还应从测量系统设计方面着手减少“软场”特性的影响，比如采用方向性很好的高频波方法或波的聚焦发射方法。
3.非线性图像重建算法
大多流动成像测量的图像重建沿袭了CT成像6(线性投影与反投影算法，而实质上在非线性投影成像方法中应用线性图像重建算法会带来较大的失真，无法达到实际应用要求。
正确重建流动图像必须要研究非线性图像重建算法。
4.流动成像测井的工业应用
到目前为止，流动成像测井的研究还停留在实验室水平或初步应用的水平。
真正有效应用到油田生产还需要在仪器设计、成像速度、成像质量等方面做出不懈的努力。
但毋庸置疑的是流动成像的应用必能解决目前面临的非均匀流动测量、多相流测井解释的难题。
