多臂井徑測井技術(shù)簡介

1、1緒論11.1 課題的背景、目的及意義11.2 國內(nèi)外開展?fàn)顩r11.3 現(xiàn)代成像技術(shù)及開展趨勢31.4 主要研究內(nèi)容42多臂井徑儀52.1 多臂井徑儀概述52.2 四十臂井徑儀簡介53 多臂井徑儀對套管的成像結(jié)果分析113.1 正常套管113.2 彎曲變形113.3 縮徑與擴(kuò)徑123.4 斷裂143.5 裂縫153.6 錯斷153.7 腐蝕163.8 射孔174 多臂井徑在LEAD上的處理與分析194.1 綜述194.2 方法原理194.3 功能介紹204.3.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備214.3.2 翻開井文件234.3.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理244.3.4 數(shù)據(jù)處理244.4 處理參數(shù)264.4.1 輸入曲線2

2、64.4.2 輸出曲線264.4.3 處理參數(shù)274.4.4 圖像分析275 結(jié)論29畢業(yè)設(shè)計(jì)小結(jié)30參考文獻(xiàn)31致謝321緒論1.1 課題的背景、目的及意義石油測井是石油科學(xué)的十大學(xué)科之一。一般說,它包含勘探測井、開發(fā)測井、射孔、井壁取心等幾方面。我國測井工作始于1939年,已經(jīng)走過60年歷程。它在石油工業(yè)中的地位和作用日顯重要。隨著油田開發(fā)的深入，油水井套管的損壞日漸嚴(yán)重。套管損壞主要分為套管變形、破損和密封性破壞3類。多臂井徑測井儀主要用于測量套管內(nèi)徑變化,提供套管變徑、壁厚、套管外徑變化、橢圓變形及等效破壞載荷等評價資料.根據(jù)多臂井徑測井套損檢測評價標(biāo)準(zhǔn)和已經(jīng)開發(fā)的相對應(yīng)的評價軟件,可

3、進(jìn)行280臂井徑測井套損檢測評價,給出多種直觀圖,滿足大多數(shù)生產(chǎn)井套管維修和工程地質(zhì)應(yīng)用的需要。為確定套損發(fā)生的機(jī)理和時間，需長期動態(tài)監(jiān)測套管。多臂井徑測井是套管監(jiān)測的重要手段，其精度為0. 2 5mm，4 0個傳感器4 0個臂可測量4 0條半徑。現(xiàn)有的多臂井徑測井解釋方法大都只給出最大、最小和平均井徑曲線。當(dāng)套管發(fā)生彎曲變形時由于在變形部位套管軸心與井徑儀器的軸心不在同一直線上，井徑測井獲得的曲線不能真實(shí)反映套管的變形，許多有用的信息也未揭示。為此，這次課題方案研究多臂井徑成像測井解釋方法，應(yīng)用該方法不僅可給出變形截面上近似偏心圓的圓心，而且能確定變形截面最大通徑和有效通徑，這可為進(jìn)一步解釋

4、套管變形提供必要的信息。LEAD 測井綜合應(yīng)用平臺是由中國石油集團(tuán)技術(shù)中心牽頭開發(fā)的一套適用于復(fù)雜油氣藏儲層評價的測井資料處理與解釋軟件集成系統(tǒng)。該系統(tǒng)目前已推廣應(yīng)用30 余套。這次課題研究中將通過學(xué)習(xí)該軟件對多臂井徑的套管監(jiān)測作用，加深我們對多臂井徑測井的認(rèn)識。1.2 國內(nèi)外開展?fàn)顩r多臂井徑測井儀是通過多條測量臂來實(shí)現(xiàn)對套管變形、彎曲、斷裂、孔眼、內(nèi)壁腐蝕等情況的檢查?？蓽y得套管內(nèi)壁一個圓周內(nèi)最大直徑、最小直徑、每臂軌跡，可以探測到套管不同方位上的形變?？梢孕纬蓛?nèi)徑展開成像、圓周剖面成像、柱面立體成像來反映井下套管的受損情況。近年來，測井技術(shù)開展迅速。主要表現(xiàn)為：地面記錄系統(tǒng)向高性能復(fù)合型方

5、向開展；聲、電、核、磁等各系列的井下儀器全面向成像化方向開展，尤其是核磁成像測井技術(shù)，開展特別迅速；測井資料處理解釋技術(shù)向解決實(shí)際問題的個性化方向開展；測井軟件技術(shù)那么向大型綜合性方向開展。斯侖貝謝、阿特拉斯及哈里伯頓三大測井公司代表著當(dāng)今世界測井技術(shù)的前沿。他們的工作緊緊圍繞電纜測井和隨鉆測井兩大系列展開，并且以井下儀器的研究、推廣及應(yīng)用來推動新技術(shù)的快速開展。目前市場主導(dǎo)產(chǎn)品是斯侖貝謝公司的 MAXIS- 500 系統(tǒng)、貝克阿特拉斯公司的ECLIPS - 5700 系統(tǒng)及哈里伯頓公司的EXCELL- 2000 系統(tǒng)。同時為了滿足一些特殊的測井需求, 各測井公司又開發(fā)了集成快速測井平臺系統(tǒng)如

6、斯侖貝謝測井公司的新的電纜測井系列掃描儀器系列和哈里伯頓公司的 INSIT E 儀器系列。這些測井系統(tǒng)可為客戶提供高性能、高可靠、低本錢的測井效勞, 這類效勞正逐步取代原有的常規(guī)測井。在國外，哈里伯頓公司研發(fā)了Log- IQ 成像測井系統(tǒng)。這套測井平臺除了能系統(tǒng)、準(zhǔn)確地采集高質(zhì)量的測井?dāng)?shù)據(jù)外, 還具有測后資料處理功能。2001年 , 阿特拉斯公司推出新型陣列側(cè)向測量儀 (HDLL)。該儀器是一種陣列型非聚焦電阻率測井儀 , 儀器有一個電流注入電極和 18個分布于電流注入電極上下兩側(cè)的測量電極 , 8個作為接收電極 , 能測量 8個不同深度曲線 , 垂直分辨率小于30.48cm。在國內(nèi), 中國石

7、油集團(tuán) 2005 年研制成功了EILog- 100 快速與成像測井系統(tǒng)。還有SDZ- 3000 快速測井平臺是中國電子科技集團(tuán)公司第二十二研究所最新自主研發(fā)成功的新一代高集成、高可靠、高時效的組合測井系統(tǒng)。另外，測井資料綜合評價軟件系統(tǒng)也在近些年得到了飛速開展。在國外，哈里伯頓公司的 Hal Log View er ( tm) 系統(tǒng)使哈里伯頓公司能為用戶以標(biāo)準(zhǔn)的媒體格式( CGM: computer g raphics metaf i le) 提供測井信息, 這是一種新的輕型網(wǎng)絡(luò)測井資料觀察工具( view ing tool) , 允許靈活、平安、快速和容易地交換復(fù)雜的圖形信息。以及哈里伯頓公

8、司的套管評價和探傷軟件 ( CASETM) 使用 CASE- VTM儀器在成像和套管兩種模式下提供精確的套管評價。套管評價和探傷軟件( CASE) 提供了精確的套管標(biāo)識和厚度, 對套管損害進(jìn)行解釋。將CA SE 軟件同CAST - V 測井儀器結(jié)合在成像或套管井口模式下工作。在國內(nèi)，開發(fā)了LEAD 測井綜合應(yīng)用平臺。LEAD 測井綜合應(yīng)用平臺是由中國石油集團(tuán)技術(shù)中心牽頭開發(fā)的一套適用于復(fù)雜油氣藏儲層評價的測井資料處理與解釋軟件集成系統(tǒng)。該系統(tǒng)目前已推廣應(yīng)用30 余套。此外北京石油勘探開發(fā)研究院開發(fā)出了新一代測井地質(zhì)應(yīng)用平臺 Fo rw ar d NET 綜合應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)平臺。平臺提供了由單井解釋、

9、精細(xì)評價直至儲層綜合分析所需的各種應(yīng)用分析方法和工具。適用于測井處理、關(guān)鍵井研究、多井評價、沉積研究、儲層參數(shù)分布研究等, 強(qiáng)大的測井地質(zhì)圖表繪制功能滿足用戶隨意組合出地質(zhì)應(yīng)用圖件。1.3 現(xiàn)代成像技術(shù)及開展趨勢數(shù)據(jù)可視化 (Data viusalization)技術(shù)是一種現(xiàn)代的成像技術(shù)，它指的是運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理技術(shù)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖形或圖像在屏幕上顯示出來，并進(jìn)行交互處理的理論、方法和技術(shù)。它涉及到計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖像處理、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)視覺及人機(jī)交互技術(shù)等多個領(lǐng)域。數(shù)據(jù)可視化概念首先來自科學(xué)計(jì)算可視化，科學(xué)家們不僅需要通過圖形圖像來分析由計(jì)算機(jī)算出的數(shù)據(jù)，而且需要了解在計(jì)算過程

10、中數(shù)據(jù)的變化。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的開展，數(shù)據(jù)可視化概念已大大擴(kuò)展，它不僅包括科學(xué)計(jì)算數(shù)據(jù)的可視化，而且包括工程數(shù)據(jù)和測量數(shù)據(jù)的可視化。學(xué)術(shù)界常把這種空間數(shù)據(jù)的可視化稱為體視化技術(shù)。 多年前，人們就已經(jīng)找到了許多大型油氣田。目前石油工業(yè)面臨的一個嚴(yán)峻問題是:如何尋找規(guī)模小而埋藏深的油氣田。除了尋找新油田之外，新技術(shù)的出現(xiàn)還允許我們通過改善分析和回收方法使現(xiàn)存油田處于最正確狀態(tài)，并延長很多油田的產(chǎn)油壽命?？茖W(xué)家和工程技術(shù)人員必須先對大量的地震勘探數(shù)據(jù)進(jìn)行精確的解釋，然后才能確定油田是否存在，并確定對地下資源的開采管理方案。油氣勘探的主要方式是通過天然地震波或人工爆炸產(chǎn)生的聲波在地質(zhì)構(gòu)造中的傳播來重構(gòu)大

11、范圍內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造，并通過測井?dāng)?shù)據(jù)了解局部區(qū)域的地層結(jié)構(gòu)，探明油藏氣藏位置及其分布，估計(jì)蘊(yùn)藏量及其勘探價值。由于地震數(shù)據(jù)及測井?dāng)?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量極其龐大，而且分布不均勻，因而無法根據(jù)紙面上的數(shù)據(jù)做出分析。利用可視化技術(shù)可以從大量的地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)或測井?dāng)?shù)據(jù)中，構(gòu)造出感興趣的等值面、等值線，并顯示其范圍及走向，并用不同顏色顯示出多種參數(shù)及其相互關(guān)系，從而使專業(yè)人員能對原始數(shù)據(jù)做出正確解釋，得到礦藏是否存在、礦藏位置及儲量大小等重要信息。這不僅可以指導(dǎo)打井作業(yè)、減少無效井位、節(jié)約資金，而且必將大大提高尋找油藏的效率，從而具有重大的經(jīng)濟(jì)效益及社會效益。英國的PGS Tigress開發(fā)了數(shù)據(jù)的可視化軟件，已在全世

12、界許多油田和天然氣開發(fā)中得到廣泛的應(yīng)用。利用這種軟件，可以進(jìn)行地震數(shù)據(jù)處理、測井多井評估、模擬油氣的儲存和生產(chǎn)過程。不僅能確定油氣儲存的位置，而且可以跟蹤油氣的運(yùn)動，便于確定開采油氣的最優(yōu)路徑。我國大慶勘探開發(fā)研究院開發(fā)了地質(zhì)數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)，可以全方位、方便靈活地對三維數(shù)據(jù)體中的斷層、部面、層面及其內(nèi)部所包含的數(shù)據(jù)類別、地質(zhì)屬性進(jìn)行立體顯示，具有面向?qū)ο蟮拈_發(fā)環(huán)境，能滿足用戶的各種數(shù)據(jù)可視化要求。成像測井系統(tǒng)處于迅速開展和不斷完善階段，開展趨勢集中于四個方面：1不斷開展復(fù)雜儲層解釋技術(shù)，提高定量解釋精度；2根據(jù)油田勘查、開發(fā)需要，不斷完善現(xiàn)有的成像測井技術(shù)，研制、開發(fā)成像測井新方法和新儀器；3

13、利用成像信息對油藏結(jié)構(gòu)、儲層結(jié)構(gòu)和流體分布進(jìn)行三維非均質(zhì)描述；4適應(yīng)大斜度井、水平井測井需求，繼續(xù)研究、開發(fā)隨鉆測井成像技術(shù)。 總之，成像測井技術(shù)拓寬了測井在石油勘探開發(fā)中的應(yīng)用范圍，也提高了傳統(tǒng)測井方法在解決石油地質(zhì)問題上的精確性和準(zhǔn)確性。特別對我國陸相湖盆地沉積地層的特點(diǎn)，巖性地層油氣藏及其復(fù)雜，成像技術(shù)更有發(fā)揮的場所，他在越來越多的隱藏油氣藏和非常規(guī)油氣藏的勘探開發(fā)工作中起著十分重要的作用。隨著技術(shù)的進(jìn)一步開展，井下側(cè)向環(huán)形光源將會使井下的成像質(zhì)量得到進(jìn)一步的提高。1.4 主要研究內(nèi)容 中國石油集團(tuán)測井公司開發(fā)的測井綜合應(yīng)用平臺Lead軟件是國內(nèi)開發(fā)的最新測井?dāng)?shù)據(jù)處理平臺，它集成了眾多測

14、井處理軟件。多臂井徑處理是其中的一個模塊，它是生產(chǎn)測井中套管檢測的新方法。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)在熟悉Lead軟件根底上重點(diǎn)研究多臂井徑處理的各過程，學(xué)習(xí)處理方法，完成實(shí)際測井?dāng)?shù)據(jù)全過程處理。主要內(nèi)容如下：1、 學(xué)習(xí)Lead軟件，了解軟件功能特點(diǎn)。2、 學(xué)習(xí)多臂井徑測量儀器的根本知識，要求掌握儀器結(jié)構(gòu)、測量原理、測量過程和測量影響因素。3、 學(xué)習(xí)生產(chǎn)測井中，套管質(zhì)量測量的根本要求；學(xué)習(xí)多臂井徑測量數(shù)據(jù)的應(yīng)用范圍，如套管腐蝕、變形、斷裂等根本概念和根本現(xiàn)象。4、 操作Lead軟件中的電聲成像模塊，熟練掌握多臂井徑處理流程、參數(shù)輸入、參數(shù)刻度、圖像處理、解釋和分析等。5、 完成開題報(bào)告。6、 完成15000

15、字符英文參考資料的翻譯，要求譯文準(zhǔn)確，外文資料內(nèi)容與所完成畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容或者專業(yè)相關(guān)。2多臂井徑儀2.1 多臂井徑儀概述多臂井徑儀是一種新型套損檢測儀器，主要應(yīng)用于套損檢測、補(bǔ)貼效果檢查、射孔工程作業(yè)效果評價等方面。多臂井徑儀具有多個獨(dú)立臂，能夠測量多個獨(dú)立的井徑信息，對于井壁具有較強(qiáng)的描述能力。多臂井徑測井儀是機(jī)械式的用于檢測套管內(nèi)徑變化、套管接箍深度及射孔深度等井徑測井系列儀器。井徑測量原理井徑系列測井儀器是指接觸式測量儀器，即通過井徑儀器的測量臂與套管內(nèi)臂接觸，將套管內(nèi)壁的變化轉(zhuǎn)為井徑測量臂徑向位移;通過井徑儀內(nèi)部的機(jī)械傳遞系統(tǒng)，將探測臂的徑向位移轉(zhuǎn)換為推桿的垂直位移;位移傳感器將推桿的垂

16、直位移變化轉(zhuǎn)換成電信號被接收。井徑系列儀器電路工作原理早期的XY，8臂井徑儀等儀器井下沒有處理電路，信號直接經(jīng)過電纜傳送到地面。國內(nèi)的XY井徑儀使用陀螺儀確定儀器方位和斜度。隨著傳感器差動變壓器的使用，井徑測量臂數(shù)量增加，處理電路越來越復(fù)雜，井徑儀錄取數(shù)據(jù)量增大，使井徑成像變成現(xiàn)實(shí)。本文以四十臂井徑儀為例說明，下面將對四十臂井徑儀做相應(yīng)說明。2.2 四十臂井徑儀簡介2.2.1 概述四十臂井徑儀是通過40條測量臂來實(shí)現(xiàn)檢查套管的變形、彎曲、斷裂、孔眼、內(nèi)壁腐蝕等情況。該儀器采用橋式電感無觸點(diǎn)位移傳感器，大大提高了傳感器的使用壽命和測量精度，由于橋式電感無觸點(diǎn)位移傳感器體積小，因此可以實(shí)現(xiàn)儀器小直

17、徑下的高密度測量。 井下信號經(jīng)編碼發(fā)向地面，地面解碼后經(jīng)軟件處理，從而得到套管內(nèi)徑的展開成像、圓周剖面成像、柱面立體成像解釋圖，清晰反響井下套管的受損情況。該儀器采用三階高密度碼傳送數(shù)據(jù)，它改變以往大多數(shù)模擬或脈沖傳送信號的方式，大大提高傳輸速率。傳送數(shù)據(jù)包括40路井徑信號、井溫、艙溫、相對方位儀器旋轉(zhuǎn)角度、儀器傾斜角度及纜頭電壓信號，同時可下掛電磁探傷儀、伽瑪/磁定位/井溫儀、流量、壓力等儀器。四十臂井徑儀配合便攜數(shù)控測井系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)際測井操作。2.2.2 主要技術(shù)指標(biāo)1電纜要求：單芯電纜2外形尺寸 儀器外徑: 73mm 儀器最大長度: 1954mm 儀器工作長度： 1808.5mm 工

18、作點(diǎn)：距儀器上端a. 井徑：1200mm b. 井溫：1443mm 儀器重量：37kg3工作環(huán)境要求 工作溫度：175 工作壓力：100MPa 工作電壓：+80+95V 工作電流：35±5 mA 張臂電壓：+105±5V，電流150mA，砂卡時可達(dá)250 mA 收臂電壓：-105±5V，電流100mA，砂卡時可達(dá)250 mA4技術(shù)指標(biāo) 井徑a. 測量范圍：80210mmb. 分辨率：0.1mmc. 精度：±1mm直徑 井溫a. 測量范圍： -20175b. 分辨率：0.05c. 精度：±2d. 響應(yīng)時間：<2S 艙溫a. 測量范圍： -2

19、0175b. 分辨率：0.05c. 精度：±2d. 響應(yīng)時間：<2S 儀器斜度a儀器斜度精度：±5°b儀器斜度靈敏度：±0.1°c儀器斜度測量范圍：0180° 儀器相對方位a. 儀器相對方位精度：±5°b. 儀器相對方位靈敏度：±0.1°c. 儀器相對方位測量范圍：0360°5扶正方式：上下扶正器自動扶正。6測速：<600米/小時，縱向分辨率1/128米 2.2.3 工作原理該儀器工作原理由機(jī)械和電氣兩大局部組成，機(jī)械原理見8說明；電路由電源、單片機(jī)電路、信號傳輸、井溫、井

20、徑、斜度和相對方位等局部組成。其原理框圖見圖2-1所示。圖2-1 四十臂井徑儀原理框圖鼓勵源加到40個位移傳感器上，40個位移傳感器輸出帶位移信息的電信號，此電信號經(jīng)模擬開關(guān)選擇、放大、濾波處理，送達(dá)AD轉(zhuǎn)換器,經(jīng)AD轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后由單片機(jī)串口發(fā)向編碼單片機(jī)。編碼單片機(jī)把數(shù)據(jù)編碼發(fā)向地面。井斜方位電路采集數(shù)據(jù)后，等主控單片機(jī)請求數(shù)據(jù)，得到請求把數(shù)據(jù)通過串口發(fā)出。1DC-DC電源局部 DC-DC電源輸入+80+95V，輸出+5V、+15V、-15V，為各模塊電路提供電壓。電源測試點(diǎn)及電壓值： DDS73F-20B-02板C31+：+15V DDS73F-20B-02板C32-：-15V DDS7

21、3F-20B-02板C33+：+5V DDS73F-20B-02板C10+：+5V DDS73F-20B-02板C14兩端：+4.096V DDS73F-20B-02板IC3-P5：+2.048V DDS73F-20B-02板IC4-P5：+1V 儀器外殼為地2電壓選擇電路電壓選擇電路選擇是電機(jī)工作或測量局部工作，當(dāng)供電小于95V測量局部工作；當(dāng)供電大于100V電機(jī)工作，開始張臂，張臂開始后，供電大于80V電機(jī)保持工作。當(dāng)供電負(fù)電時電機(jī)工作，開始收臂。3MCU控制、A/D采集電路MCU控制、A/D采集電路是整個儀器的核心電路，它產(chǎn)生位移傳感器的鼓勵時序、四十臂的通道控制時序、A/D采集時序、主

22、控通信控制。4編碼發(fā)射電路主控單片機(jī)把采集到的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)給編碼單片機(jī)，編碼單片機(jī)將收到的數(shù)據(jù)編碼輸出給編碼驅(qū)動電路編碼規(guī)那么見編碼規(guī)那么說明，驅(qū)動電路將信號耦合到電纜上。5井溫電路井溫探頭選用鉑金絲電阻傳感器，傳感器電阻的變化經(jīng)線性電路轉(zhuǎn)換成電壓的變化，經(jīng)A/D采集電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。艙溫電路與井溫電路相同。溫度和測量值對應(yīng)關(guān)系為：0=540；100=2273；150=3120；175=3538。 計(jì)算公式近似為：溫度=測量值-540/17.2。 6纜頭電壓電路纜頭電壓電路測量纜頭供電電壓值，為地面供電提供參考。計(jì)算公式： 纜頭電壓=測量值*0.0317井徑電路井徑局部由機(jī)械探測臂、位移傳

23、感器、鼓勵電路、信號放大電路、濾波電路及A/D轉(zhuǎn)換電路組成。8四十臂井徑儀主要用來檢測套筒的變形以及射孔位置的檢查，由上扶正組件、電路倉、傳感器及測臂系統(tǒng)、下扶正、動力系統(tǒng)組成。其傳感器機(jī)械局部的工作原理如圖1-2所示：圖2-2 傳感器機(jī)械局部的工作原理圖圖2-2所示的虛線局部為臂的收攏狀態(tài)，實(shí)線為張開位置。由于彈簧的作用，使測臂緊貼井壁，當(dāng)井壁有變形時，測臂隨井壁的變形而張收，從而帶動測桿的軸向移動；由于彈簧的作用使位移傳感器測桿緊貼測量臂的端面，當(dāng)測桿軸向移動時，測量臂作同步跟隨運(yùn)動。由于測桿的軸向移動使得位移傳感器輸出波形的峰值隨之變化。位移傳感器采用橋式電感無觸點(diǎn)位移傳感器。紅線是位移

24、傳感器鼓勵源、橙線是位移傳感器信號線、黑線是位移傳感器地線。使用位移傳感器的最大特點(diǎn)有: 無接觸、無摩擦測量位移傳感器的一個最大特點(diǎn)是,磁芯運(yùn)動部件與測量線圈總承之間無任何機(jī)械感器的使用壽命可到達(dá)無限長,給維修帶來極大的方便。 分辨率可到達(dá)無限大。因?yàn)槲灰苽鞲衅魇峭ㄟ^電磁測量原理進(jìn)行無摩擦、無接觸測量,測量磁芯的任何微小變化都會引起電信號的變化。儀器的整體分辨率僅受到信號處理電路及A/D轉(zhuǎn)換電路精度的限制,這一特性也使儀器具有很高的重復(fù)性。9方位模塊電路,水平放置儀器，井斜應(yīng)為90度，轉(zhuǎn)動儀器，方位應(yīng)從0-360度變化。儀器垂直時井斜為0度，方位為隨機(jī)數(shù)，只有儀器井斜大于5度，方位才起作用。2

25、.2.4 數(shù)據(jù)傳輸方式1模擬信號傳遞 多臂井徑儀數(shù)據(jù)傳輸方法很多。最初研究的XY井徑儀，8臂井徑儀等都以模擬信號往上傳輸，產(chǎn)生的信號大多數(shù)情況下未經(jīng)井下儀器電路處理，直送到地面。如果電纜絕緣不好，對信號的影響直接影響到測井結(jié)果。2以正負(fù)脈沖傳遞 康普樂40臂井徑儀是以正負(fù)脈沖傳遞信號。該儀器有2個差動變壓器傳感器，2個傳感器反映套管內(nèi)徑大值變化和小值變化;大小內(nèi)徑變化經(jīng)電路處理以正負(fù)脈沖的形式上傳。該方式傳輸信號電纜衰減也很大。3以PCM脈沖形式傳遞 斯倫貝謝公司生產(chǎn)的36臂或60臂井徑儀其儀器利用6個差動變壓器傳感器，儀器采集數(shù)據(jù)增加必須采用一種轉(zhuǎn)換信號方式，一次把6個信號傳到地面。該儀器使

26、用PCM上傳信號。PCM編碼過程是將模擬信號調(diào)到1個二進(jìn)制脈沖序列，載波是脈沖序列，即改變脈沖序列中的脈沖存在與否的狀態(tài)。PCM的數(shù)字信號比模擬號抗噪聲能力強(qiáng)。4數(shù)據(jù)以幀的形式往上傳遞 隨著電子技術(shù)的開展及計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，獨(dú)立16臂或獨(dú)立40臂井徑儀在遙傳系統(tǒng)中采用同步通信。同步通信把許多字符組成一個信息組，又信息幀，每幀開頭用同一字符來指示，每個字符之間沒有附加的數(shù)據(jù)位作為標(biāo)志或分隔字符，因此通信數(shù)率比擬高，1幀可達(dá)256字以上。像Sondex獨(dú)立40臂井徑儀，康普樂獨(dú)立40臂井徑儀和國產(chǎn)獨(dú)立40臂井徑儀，都是采用同步通信每1幀48個字，每個字16bit，傳輸速率相當(dāng)高。只有這么高傳輸速率才能

27、滿足地面成像。3 多臂井徑儀對套管的成像結(jié)果分析改良后的多臂井徑儀成像技術(shù)就是通過對多個獨(dú)立測量臂測量數(shù)據(jù)的處理，得到實(shí)時的井徑仿真三維圖像，來實(shí)現(xiàn)對油管、套管的形變、彎曲、斷裂、孔眼、內(nèi)壁腐蝕等情況的實(shí)時判斷。原有的處理方法只得出了四十條井徑曲線，而改良后的處理方法能夠?qū)@四十條曲線進(jìn)行三維仿真，能夠使操作人員更加直觀的觀測出油管、套管所存在的問題。下面就是對多臂井徑儀在各種不同套管環(huán)境時采集的數(shù)據(jù)，經(jīng)多臂井經(jīng)儀成像軟件處理后，分析油管、套管的彎曲、縮徑與擴(kuò)徑、斷裂、裂縫、錯斷、腐蝕等狀況的說明以及射孔質(zhì)量的檢測。3.1 正常套管套管在不受外部因素影響，套管沒有產(chǎn)生變化的情況。圖3-1為正常

28、套管測量后處理得到的圖像，可以看出40條井徑曲線平滑、幅度變化較小，各條曲線幾乎平行，而且，處理后得到展開圖的顏色分布均勻。圖3-1 正常套管3.2 彎曲變形引起套管彎曲變形的因素有：地層壓力異常、固井過程中水泥壓力不均勻或其他機(jī)械應(yīng)力等。套管變形給油氣開發(fā)的后續(xù)作業(yè)造成諸多不便。所以測量套管的彎曲變形還是有很大意義的。由圖3-2可以看出，測井曲線有彎曲、幅度變化較明顯，顯示出較圓滑的變形曲線，經(jīng)成像處理后的圖像顏色不均勻，在曲線明顯彎曲處顏色變化異常。由此可以判定該套管存在彎曲變形，結(jié)合方位測井即可判斷出套管變形部位。圖3-2 彎曲變形3.3 縮徑與擴(kuò)徑引起套管縮徑和擴(kuò)徑的因素有：套管質(zhì)量不

29、合格、地層壓力異常、固井過程中水泥壓力不均勻或其他機(jī)械應(yīng)力等。套管的縮徑和擴(kuò)徑對后續(xù)作業(yè)有很大影響，尤其是對下井儀器和工具的選擇有決定作用?？s徑：套管因?yàn)榈貙訅毫Ξ惓５纫蛩氐挠绊懀沟锰坠軆?nèi)徑明顯縮小的現(xiàn)象。從圖3-3和圖3-4可以看出，圖一中的測井曲線中有較長區(qū)域存在明顯減小，井徑有明顯縮小，經(jīng)成像處理后的圖像和正常套管的圖像相比擬，明顯異常，出現(xiàn)大面積紅色區(qū)域，說明井徑縮小。由此可以判定該套管存在縮徑，結(jié)合方位測井即可判斷出縮徑部位。圖3-3 縮徑圖3-4為實(shí)際測井中套管縮徑實(shí)例。圖3-4 縮徑擴(kuò)徑：套管由于地層壓力異常或套管質(zhì)量差等因素影響，使得套管內(nèi)徑明顯擴(kuò)大或局部向地層突出的現(xiàn)象。從

30、圖3-5可以看出，測井曲線中存在明顯異常部位，套管局部內(nèi)徑有幅度變化，經(jīng)成像處理后的圖像和正常套管的圖像相比擬，明顯異常，出現(xiàn)紅色區(qū)域，結(jié)合井徑曲線可知套管向地層突出。由此可以判定該套管存在擴(kuò)徑。擴(kuò)徑曲線，在套管變形不太大時，最大直徑超過套管的外徑。最直觀的是截面圖上的曲線出現(xiàn)斷裂。圖3-5 擴(kuò)徑3.4 斷裂套管斷裂是由于地質(zhì)應(yīng)力變化、射孔密度過大或套管受到長時間腐蝕等因素造成的。斷裂是一種嚴(yán)重的擴(kuò)徑現(xiàn)象，當(dāng)擴(kuò)徑到達(dá)一定程度就會造成斷裂。由圖3-6可以看出，所有曲線都是一些不連續(xù)的環(huán)狀曲線從處理后得到的圖像看出，由于內(nèi)徑超出了儀器側(cè)臂的測量范圍，出現(xiàn)一段藍(lán)色區(qū)域，結(jié)合其它曲線即可判斷此為套管斷

31、裂。圖3-6 斷裂3.5 裂縫由圖3-7可看出，局部井徑曲線向同一方向跳躍，說明套管存在裂縫。從處理后得到的圖像中看到，曲線跳躍部位有藍(lán)色圓點(diǎn)，結(jié)合方位曲線即可判斷出裂縫的位置。圖3-7 裂縫3.6 錯斷結(jié)合以上關(guān)于套管彎曲變形的說明，局部井段存在連續(xù)彎曲，嚴(yán)重的部位發(fā)生輕微斷裂，產(chǎn)生錯斷。從圖3-8中可以看出，40條井徑曲線在1135米1150米段出現(xiàn)大幅度平行跳躍，從包絡(luò)圖上看出有連續(xù)彎曲的情況出現(xiàn)，從所的圖像上可以看出，圖像顏色普遍趨于淡藍(lán)色，局部區(qū)域?yàn)樯钏{(lán)色。圖3-8 錯斷3.7 腐蝕套管的嚴(yán)重腐蝕一般是在較長的井段內(nèi)發(fā)生，測井圖上比擬亂，由于腐蝕，套管一般出現(xiàn)擴(kuò)徑現(xiàn)象，腐蝕面比擬粗糙

32、，容易在面上出現(xiàn)結(jié)垢等殘留物質(zhì)， 所以最小井徑曲線也發(fā)生縮徑顯示。從圖3-9中可以看到截圖局部的測井曲線比擬混亂，經(jīng)處理得到的圖像顏色分布不均勻，結(jié)合其它曲線可以判斷套管因?yàn)楦g出現(xiàn)擴(kuò)徑現(xiàn)象。圖3-9 腐蝕3.8 射孔鉆井完成時，需下套管注水泥將井壁固定住，然后下入射孔器，將套管、水泥環(huán)直至油(氣)層射開，為油、氣流入井筒內(nèi)翻開通道，稱做射孔。目前國內(nèi)外廣泛使用的射孔器有槍彈式射孔器和聚能噴流式射孔器兩大類。圖3-10是射孔后四十臂井徑測井儀所得到的測井曲線。從曲線上可以看出射孔井段曲線發(fā)生明顯跳躍，經(jīng)成像處理后射孔井段在圖像中出現(xiàn)很多淡藍(lán)色斑點(diǎn)。由此看出，用成像測井來檢查射孔的情況，效果明顯

33、。圖3-10 射孔圖3-11 剖面解釋成果圖根據(jù)以上各種情況可以看出，改良后的多臂井徑儀成像測井系統(tǒng)，不僅保存了原有的測井曲線，同時將數(shù)據(jù)處理成為圖象，使得測井成果能夠直觀、準(zhǔn)確的顯示出來，有助于操作人員的現(xiàn)場實(shí)時解釋，為客戶提供更為準(zhǔn)確的信息，增強(qiáng)時效性。 4 多臂井徑在LEAD上的處理與分析 4.1 綜述 多臂井徑成像處理程序?qū)儆贚EAD環(huán)境的生產(chǎn)測井局部。油田經(jīng)過一定程序的開發(fā)后，油、水井均會不同程度地出現(xiàn)套管損壞現(xiàn)象。準(zhǔn)確掌握套管損壞狀況，研究其損壞機(jī)理及如何采取保護(hù)和修補(bǔ)措施具有十分重要的意義。針對油田開發(fā)需要，準(zhǔn)確而可靠的檢測套損是科學(xué)合理制定生產(chǎn)井修復(fù)工藝的根底，也是套損檢測及評

34、價方法研究應(yīng)用的主要動因。另外，套損檢測評價數(shù)據(jù)還被廣泛應(yīng)用于油田生產(chǎn)管柱設(shè)計(jì)、開發(fā)措施調(diào)整、生產(chǎn)管柱保護(hù)等。與傳統(tǒng)的井徑測井儀器相比，多臂井徑成像測井測量數(shù)據(jù)大，能夠比擬準(zhǔn)確地對套管進(jìn)行檢測，并且形成立體圖、橫截面圖、縱剖面圖以及套管截面展開圖，可以更直觀地了解套管的腐蝕、錯段、變形等情況。多臂井徑成像處理程序能對多種多臂井徑成像測井儀器的現(xiàn)場測井資料進(jìn)行定量評價，輸出的參數(shù)包括：橢圓變形情況、中心點(diǎn)偏移、剩余壁厚、內(nèi)周長、當(dāng)前套管壁厚等曲線。4.2 方法原理多臂井徑成像測井儀器一次下井可以同時測取多條8、32、40等井徑曲線如圖4-1所示。它采用獨(dú)立臂測井技術(shù)，每一支臂測量一個沿井筒周圍方

35、位的井徑內(nèi)徑井值。測量到的多條井徑曲線經(jīng)數(shù)字編碼后進(jìn)行記錄。 圖4-1 多臂井徑測井儀器測量臂多臂井徑成像處理針對此類儀器的特點(diǎn)，采用了先進(jìn)的成像算法對套管內(nèi)壁形狀進(jìn)行擬合，得出接近真實(shí)情況的井壁形態(tài)，與傳統(tǒng)方法相比，能夠最大限度的減少局部測量臂的不準(zhǔn)確測量值對整體測量結(jié)果的影響，能夠更加準(zhǔn)確的反映出井壁的厚度變化情況。4.3 功能介紹 多臂井徑成像處理程序界面如圖4-2所示。 圖4-2 多臂井徑成像處理界面 多臂井徑成像處理的處理菜單主要包括參數(shù)卡的編輯、數(shù)據(jù)合并、井徑處理和接箍檢測、損傷檢測等菜單項(xiàng)，如圖4-3所示。 圖4-3 處理菜單4.3.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 （1） 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的主要

36、功能包括：磁帶加載、數(shù)據(jù)解編、數(shù)據(jù)導(dǎo)出。將原始測井?dāng)?shù)據(jù)，由數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序轉(zhuǎn)換為本程序所使用的CDS格式。 圖4-3-1 數(shù)據(jù)解編菜單 圖4-3-2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換（2） 深度校正 深度校正屬于LEAD環(huán)境的預(yù)處理局部，雙擊深度校正可以啟動該程序。 在測井過程中，由于井眼情況、各種下井儀器的重量及幾何形狀、儀器與井壁的接觸情況如儀器貼井壁、帶扶正器或推靠器、電纜性能、測井速度以及操作方法等原因，使下井儀器在井內(nèi)的運(yùn)行狀況不同，引起各次測量時電纜受到的張力也不同，加上井口的各條曲線之間也會產(chǎn)生不同程度的深度移動。實(shí)際記錄的曲線在深度上的偏差主要是在某些井段上發(fā)生深度擴(kuò)展、壓縮或線性移動所致。直接應(yīng)用深度偏

37、差的曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，可能使解釋井段出現(xiàn)變厚、變薄或錯位等情況，同時計(jì)算出的地質(zhì)參數(shù)也不準(zhǔn)確，甚至可能得出錯誤的結(jié)論。因此對測井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行深度校正，使同一口井所有的測井?dāng)?shù)據(jù)之間有完全一致的深度對應(yīng)關(guān)系，以滿足數(shù)據(jù)處理對深度的嚴(yán)格要求，是測井?dāng)?shù)據(jù)預(yù)處理中極為重要的環(huán)節(jié)。深度校正主要包括手動校深和自動校深。手動校深，是用目測的方法在待校正曲線上找出相似或相同的曲線段，并把對應(yīng)點(diǎn)進(jìn)行連線做深度校正。自動校深那么是應(yīng)用相關(guān)方法計(jì)算校深線，進(jìn)行自動校正。運(yùn)行深度校正程序，將測井?dāng)?shù)據(jù)與完井?dāng)?shù)據(jù)的深度對齊。 圖4-3-3 深度校正處理菜單 圖4-3-4 鼠標(biāo)右鍵快捷菜單 圖4-3-5 深度校正快捷鍵說明 圖4

38、-3-6 深度校正案例示意圖（3） 數(shù)據(jù)編輯及波形濾液 數(shù)據(jù)編輯是基于CIF333文件格式的綜合操作程序。屬于LEAD軟件的數(shù)據(jù)管理局部。主要功能包括：井信息、井操作、曲線操作、曲線計(jì)算、常規(guī)數(shù)據(jù)、陣列數(shù)據(jù)、離散數(shù)據(jù)、打包解包。 對測井質(zhì)量較差的數(shù)據(jù)，還要進(jìn)行數(shù)據(jù)編輯和波形濾液處理。（4） 輸入曲線的標(biāo)準(zhǔn)化 如果原始曲線名與本程序輸入曲線名不一致，可調(diào)用數(shù)據(jù)編輯對測井曲線進(jìn)行改名或在參數(shù)卡中設(shè)置輸入重定向。4.3.2 翻開井文件【文件 翻開井】或在工具欄中單擊 ，加載井?dāng)?shù)據(jù)并調(diào)用缺省繪圖模板顯示數(shù)據(jù)。 圖4-3-7 文件菜單4.3.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理 如果井徑數(shù)據(jù)是按照單條曲線的形式記錄的如CAL

39、1CAL18，在處理之前需要將井徑數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為陣列方式保存。選擇【處理 合并多臂井徑】菜單，彈出如圖4-3-8所示界面。 圖4-3-8 數(shù)據(jù)合并處理4.3.4 數(shù)據(jù)處理確定好處理參數(shù)后，點(diǎn)擊【處理】菜單中的對應(yīng)項(xiàng)開始對測井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行處理。 圖4-3 處理菜單4.3.4.1 多臂井徑處理多臂井徑處理，缺省輸入曲線和輸出曲線參見“處理參數(shù)。4.3.4.2 套管接箍檢測套管接箍檢測界面如圖4-5所示，可以根據(jù)測量的接箍曲線或電纜記號進(jìn)行接箍的檢測，可以根據(jù)實(shí)際信號的形態(tài)選擇負(fù)峰或正峰作為檢測標(biāo)志，檢測門檻也需要根據(jù)實(shí)際曲線形態(tài)調(diào)整。 圖4-5 套管接箍檢測4.3.4.3 套管損傷檢測 套管損傷檢測界面如

40、圖4-6所示，由用戶輸入全井段的單一壁厚或分段壁厚數(shù)據(jù)，與測量得到的壁厚曲線如Soundex公司的MTT儀器測量結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，得出套管的損傷情況，并生成相應(yīng)的數(shù)據(jù)表格。 圖4-6 套管損傷檢測 4.4 處理參數(shù) 4.4.1 輸入曲線 多臂井徑成像處理輸入曲線如表4-7所示。 表4-7 多臂井徑成像處理輸入曲線 4.4.2 輸出曲線 多臂井徑成像處理輸出曲線如表4-8所示。 表4-8 多臂井徑成像處理輸出曲線 4.4.3 處理參數(shù)多臂井徑成像處理波形參數(shù)如表4-9所示。 表4-9 多臂井徑成像處理波形參數(shù)4.4.4 圖像分析待一切準(zhǔn)備工作做好后，我們就開始測量我們想要的數(shù)據(jù)圖像了。圖4-11即是本次試驗(yàn)所測得的圖像。從中可以看出所測井的中心位移、橢變率、橢圓短軸、橢圓長軸以及構(gòu)出的剖面圖、縱向波形圖、包絡(luò)圖。我們可以用鼠標(biāo)雙擊圖像來修改各道及各曲線參數(shù)。如圖4-10所示。 圖4-10 對象屬性對話框 圖4-11 試驗(yàn)所得多臂井徑成像圖根據(jù)以上運(yùn)用LEAD軟件對多臂井徑成像處理的分析，我們可以看出LEAD軟件集成了多學(xué)科的優(yōu)秀研究成果，將成熟的測井處理解釋方法與先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)充分結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了多種類型測井資料的快速準(zhǔn)確處理和精細(xì)解釋。使得測井解釋人員提高了工作效率，能夠更加方便快速的對井下數(shù)據(jù)