国内外产、注剖面测井技术现状

目录
1.产液剖面测井技术现状 (1)
1.1国外产液剖面测井技术现状 (1)
1.2国内产液剖面测井技术现状 (7)
2.注入剖面测井技术现状 (9)
2.1国外注入剖面测井技术现状 (9)
2.2国内注入剖面测井技术现状 (9)
3.水平井及大斜度井生产测井技术现状 (10)
3.1国外水平井生产测井现状 (10)
3.2国内水平井生产测井现状 (14)
国内外产、注剖面测井技术现状
1.产液剖面测井技术现状
产液剖面测井动态监测贯穿于油田开发的全过程，提供重要的储层动用信息，识别高含水层，了解油井的生产状态，为开发方案编制和调整，以及堵水、压裂、补孔等油层改造和增产措施提供重要依据，是精细油藏描述、确定剩余油动态变化的基础资料。

为了适应油田需要，国内外测井各大测井公司不断研发新的测井仪器以满足生产需求。

1.1 国外产液剖面测井技术现状
目前国内外应用较多的是Sondex公司研发的七参数生产测井组合仪和斯伦贝谢的PS Platform平台。

Sondex仪器这里主要介绍应用较少的GHT持气率仪和新推出的音叉密度计，PS Platform平台主要介绍其成像设备Flowview和GHOST。

1.1.1 Sondex七参数生产测井组合仪
Sondex生产测井组合仪的种类很多，从传输方式可分为存储式和遥测式；从仪器结构和用途分为常规组合系列、短组合系列、高温高压系列，水平井专用仪器。

国内引进的主要为短组合系列，仪器系列主要包括：XTU、HTU、QPC、PGR、FDR、ILS、GHT、CFBM、CFSM、CFJM测井仪器及PKJ、PRC、MBH等测井辅助设备，各仪器应用简介如下：
XTU——遥测短接，主要用于仪器总线供电控制、测井数据上传及地面指令的接收下传。

HTU——电缆头张力计。

提供实时的缆头张力监测，主要用于遇阻遇卡位置判断。

QPC——石英晶体压力/磁性定位仪。

用于深度控制和压力测量。

FDR——流体密度仪。

主要用于流体密度测量，与持水率、持气率一起用于计算各相持率。

ILS——在线流量计。

可以连接在仪器串间，在线测量全井眼连续测量。

GHT——持气率仪。

测量时要求仪器居中，上下接扶正器。

CTF——电容式持水率计/井温/流量点子线路。

属于Sondex的短组合系列特色仪器，结构紧凑，有利于测井施工。

电容式持水部分测量采样室的流体介电常数来确定水相的持率。

井温探头采用铂金属电阻探头提高响应时间，克服一般测井的井温延迟影响，响应时间小于0.5s，分辨率0.00550F。

CFBM——蓝式流量计机械总成，配合CTF用于流量计连续测量。

PRC——滚珠式扶正器，主要用于斜井、水平井施工过程中仪器居中。

另外GHT(持气率仪)是近年来投入使用的并可以准确直接地获得持气率的技术。

该仪器实现了全井眼测量，几乎不受井斜、流型、含水率、矿化度和套管外物质的影响，因此在水平井、斜井动态监测中有着很好的应用前景。

与常规持率仪器(流体密度仪和电容持水率仪)相比，GHT(持气率仪)的设计采用了低能源、短源距、核作用效应的互制以及在源与探测器之间加入屏蔽体等技术，这些技术的采用使GHT持气率仪的测量具有如下特点:①测量信号不是来自源和探测器之间的流体，而是来自源和探测器周围的流体，实现了全井眼测量，不受井斜和流型的影响;②当源的能量和源距选
择合适时，康普顿效应和光电效应的综合作用使该仪器几乎不受流体矿化度的影响;③仪器对气相反应灵敏，对油水相反应不敏感。

GHT持气率仪器测量原理图
持气率仪(GHT)探测器采用源强为3 Ci的57Co源，发射122 keV和136 keV的光子到周围介质中。

为了防止伽马射线直接进入碘化钠晶体，在源和探测器之间采用钨钢屏蔽。

57Co源发射的伽马射线主要有3种行程(见图1):一部分伽马射线经流体康普顿散射后，被探测器测得;一部分被流体的光电效应直接或经康普顿散射后再被后继的光电效应吸收，造成计数率降低;一部分被套管吸收。

如果选择合适能量的源和源距，探测器所测得的伽马射线主要反映来自井中流体的贡献。

探测器探测得的伽马射线的计数率与源与探测器周围流体成份的原子序数和电子密度有关。

康普顿散射和光电效应的综合作用使油和水的计数率非常接近，使GHT持气率仪对于油和水的划分不明显。

气体的电子密度比油和水小得多，当源与探测器周围的流体中有气体存在时，探头探测到的伽马射线将有显著变化，探测器因而对气体非常敏感，可以通过测量伽马射线强度的变化来反映井筒流体中持气率的大小。

GHT持气率仪的测量范围为0～100%，测量精度为3%，分辨率为1%。

音叉密度计：音叉密度计由音叉体，永久磁铁、线圈、谐振电路等部分组成，如图2 所示。

音叉由恒弹合金制成，其抗氧化和抗腐蚀能力强，它是制造音叉密度计的关键。

音叉被电磁激励振动，同时信号拾取电路将此机械振动转变为电信号反馈给激振电路，使电路谐振于音叉的固有振动频率上。

根据振动理论，音叉的固有振动频率f与其质量mr和被测对象的质量mg呈反比。

式中，k为比例因子。

音叉密度计
当被测液体密度变化时，质量变化引起音叉固有振动频率发生偏移，使电路的谐振频率也产生变化，因此通过检测音叉固有振动频率，即可确定流体的密度。

1.1.2 斯仑贝谢PS Platform平台
斯仑贝谢的PS Platform仪器串集成了全井眼转子流量计、X - Y 井径仪和局部探测器，平均速度、井径、井眼几何形状和持水率能按需求独立测量，以计算各相的流速。

仪器串外径 1. 7 in ( GHOST 例外，1 11/16in)，耐温150 ℃，耐压103 MPa，适用井斜范围0～100°。

FloView直接确定持水率、计泡计测量给出一个简单的烃流速估算和识别流体进入点。

Gradiomanometer的设计在高产井中使喷射影响被减至最小、摩擦效应被补偿。

高分辨率CQG 晶体石英仪、蓝宝石应变压力仪或附加的石英仪为剖面测量或试井提供了灵活性。

PS Platform 平台的应用包括：水、油和气进入点的准确识别；精确的两相和三相流剖面确定；在水平井、大斜度井和直井中的生产测井；在地面空间有限或需高空装配的井中测井。

主要包括以下组成部分：
FloView是最早应用于生产测井流动成像的持率测量探头，被应用于PFCS，DEFT（4个探头），FSI等流动成像仪器。

适用于腐蚀性气体H2S，测量井底重质相(井中水) 的百分比确定持水率、液流中轻质相(油、气) 气泡计数率确定流速及油的流向及测量井径的变化。

GHOST利用油、气、水对入射光线分别有不同的反射率，其中气泡的反射率最高，水泡次之，油的反射最低，通过反射光的强弱可以识别分散相泡，尤其是气泡，根据单位时间内测到某相泡的多少测定持率。

4个探针分别安装在仪器的 4 个扶正臂上，可在斜井或水平井条件下对气泡进行探测，确定持气率、气液中的气泡计数、平均井径及相对方位。

GHOST 与电法流动成像传感器FloView 协同工作，可以更好地给出流动截面上油、气、水的分布，二者可配到生产测井快速平台PS上进行测井。

RST 及RSTPro：用于套管井、特别适用于已开发多年各种裸眼测井方法失效的老井的地层评价，可提供不同元素非弹性俘获产额、俘获截面Σ、C/ O 、孔隙度、管内及管外附近水流速、持率及相速度参数，也可对岩性进行光谱分析。

RSTPro 主要有RST - C(1. 687 5 in) 和RST - D (2. 5 in) 两种，这些仪器有两个密度较高的硅酸钆探测器，探测器的密度在伽马探测的分辨率和效率方面起重要作用。

RST - D 是C/ O 测井仪器中唯一的一种能够提供屏蔽的仪器，使近探测器聚焦于井眼而远探测器聚焦于地层，两个探测器的测量值同时用于饱和度的解释。

C/ O 测量与地层水矿化度无关的地层含油饱和度，确定含油体积。

WFL 水流速测量仪应用脉冲中子氧活化方法，通过测量时间谱计算被活化的水流从中子源流到探测器的时间，WFL 包括 3 个不同源距的近探测器、远探测器及伽马探测器。

该公司后来又开发PVL，分别用可被活化的水溶和油溶标记物来测量水流和油流。

PS Platform 生产测井平台部分仪器技术指标见下表。

1.2国内产液剖面测井技术现状
国内已形成了多项产液剖面测井技术，其中放射性密度法、电导法、电容法等测量技术较为广
泛应用。

但是随着油田的持续开发，对产液剖面测井仪器的含水率测量分辨率、流量的测量下限、三相流的测量提出了挑战，同时仪器对特殊管柱及注入介质的改变的适应性也提出了挑战。

针对所遇到的挑战及技术瓶颈，需要对现有技术进行完善和工艺上的改进、开发新型的传感器。

目前能够检索到的已公布的主要是大庆测试公司的技术成果：开发出了应用于高含水油井的高分辨率含水率计、油水两相电磁流量计;应用于低产低渗油田的分离式产液剖面测井仪;用于三相流油井的光纤持气率计;针对水平井的水平井测井新技术复合式电容传感器; 及针对特殊管柱工艺的同层注采储存式含水率计等。

分流式高分辨率含水率计：分流式含水率计在原有阻抗含水率计技术基础上，在阻抗传感器内置一分流管，并通过合理设置上下进液口，可以使流过阻抗传感器流体中的水相部分得到分流，降低了流过阻抗传感器流体的含水率，从而提高了阻抗传感器在高含水条件下含水率测量分辨率。

相比于原阻抗含水率计3% 的分辨率，在含水率60% ～100% 范围内分辨率可达2%。

油水两相电磁流量计：油水两相电磁流量计的研究成功，率先将电磁法用于井下油/水两相流产液剖面测井中，拓宽了电磁法进行流量测量的使用范围，作为涡轮流量计的补充使用，可提高测井成功率。

在高含水情况下，同一流量时不同含水率下仪器响应频率值接近，显示出电磁流量计在油/水两相情况下标定结果与含水率无关，并与清水中标定结果基本一致。

该仪器的流量上限可达120 m3/ d，当含水率高于80%，流量高于20 m3/ d 时，测量误差在±5% 以内。

分离法低产液找油仪：基于分离法的低产液测量仪进液孔位于传感器的下方，集流器的下沿，当集流器工作时，在驱动电机的作用下，集流器被撑起，套管内的截面空间被封闭，向上流动的油/气/水三相在集流器下方汇聚，由于密度差异和重力分离作用，气相析出处于撑开的集流伞最上方的气相分离腔内，由上而下依次为油相分离段和水相分离段，油相分离段和水相分离段之间存在油/水界面。

位于集流伞中心管上的四个油/水界面测量电极处于水相分离段时，其与仪器外壳之间构成的回路导通，测量信号输出高电平; 随着流体不断累积，油/水界面不断下移，4 个油/水界面测量电极依次处于油相分离段，其与仪器外壳之间构成的回路截止，测量信号输出低电平。

由油/水界面测量电极输出信号的高低电平的时间差，即可求出油相流量。

光纤探针持气率计：气体的光学指数接近1，水是1.35，原油是标准的1.5，利用光学探头对流体光学指数( 折射率) 的灵敏性进行气体探测。

光线由红外发光二极管发射到光纤中，传到探头的尖端。

然后，根据流体的光学指数，一些光被反射回光电二极管。

气体和液体之间的信号幅度差别很大，该系统略有二元性。

为了从液体中识别气体，设定了一个阈值，大于阈值的信号即认为是气体。

复合式电容传感器：由同轴电容传感器和筒状电容传感器组合而成。

同轴电容传感器由内插电极棒和其外部包裹的绝缘层构成，筒状电容传感器由圆筒状金属层电极和其内、外两侧包裹的绝缘层组成，将两个电极都做密封处理与外壳绝缘并引出导线接同一个激励，在电路上是并联方式，外壳接地。

井下存储式含水监测仪：用于油田同层注采井中监测经管柱油水分离装置分离后回注到地层的
水中含油情况和注入量情况，从而监测分离效果，是一种在新型注采管柱中采用特殊结构的含水率计测量含水率的技术。

仪器自下而上由下水的矿化度测量传感器( 下传感器) 、油水混合电导率测量传感器( 上传感器)及电路筒组成，油水混合电导率测量传感器上、下分别有进液口和出液口，所测得的油水混合电导率通过对水的矿化度校正可得流体的含水率。

2.注入剖面测井技术现状
注入剖面测井主要测量井筒的平均流速、井壁滤积的示踪剂强度等参数，目的是确定配注管柱注入段的注水（汽），在各层绝对或相对注入量，了解渗透层间驱、注差别、套管泄漏等情况。

2.1国外注入剖面测井技术现状
国外注入剖面测井技术发展较早。

目前，国外注入剖面测井技术主要采用多参数组合测井，流量主要采用连续流量计、全井眼流量计、篮式流量计、脉冲氧活化等方法，基本不用示踪法进行测井。

能谱水流测井技术和脉冲氧活化测井技术主要针对水层，通过选择指定储层内几个点进行测量的方式，提供井内指定储层的含水量。

该技术在正注井、反注井、油套合注井、分层配注井中可测量注水剖面，在产出井中可测量产水剖面，可确定油套管外窜流方向和流动速度，可检查封隔器、套管的漏失情况以及油管管径的变化。

脉冲中子氧活化测井系统与涡轮流量计相比，无可动部件，不受井下出砂和流体粘度影响；与同位素测井相比，无放射性污染。

目前国内外投入商业运作的氧活化测井仪器按测量方式分为2种：
1.斯伦贝谢公司的WFL：WFL测量一团活化水从发生器到达探测器的时间，它用测量时间谱上计数率曲线峰值的位置来确定水流速度。

时间谱指的是横坐标为时间，纵坐标为伽马计数率的曲线图。

2.哈里伯顿公司的SPFL：SPFL测量未活化水段塞前沿从发生器到达探测器的时间，它用测量时间谱计数率曲线下降的半幅点来确定水流速度。

国产氧活化水流仪器与斯伦贝谢公司的水流测量仪WFL基本相同。

2.2国内注入剖面测井技术现状
80年代以前主要采用井温法定性测量注水剖面，80年代以后推广放射性同位素示踪法测量注水剖面。

为克服示踪剂脱附问题，1984年大庆油田与中国原子能研究院同位素所合作，研制成功131Ba-GTP微球示踪剂；为了适应地层不同孔隙和裂缝，中原油田与河南省科学院同位素所合作，研
制出粒径100～2500μm的131Ba-GTP微球示踪剂；为消除井场放射性同位素示踪剂在井口释放带来的污染，研制并推广了井下示踪剂释放器，实现了不停注、不放喷、不溢流的密闭测井。

由于示踪法的效果显著，测井完成工作量逐年增加，在油田注水方案调整中发挥很大作用。

但近年来，该方法也暴露出很多问题，如微球下沉、套管沾污、大孔道流失等，为解决这些问题，有关单位做了不少研究工作，如大港油田测井公司与西安石油仪器总厂合作，自1995年开始共同研究同位素示踪伽马能谱测井方法，在模拟井取得大量实验数据。

实验结果表明，该方法对识别同位素沾污类型和计算沾污量从而提高同位素注入剖面解释精度具有良好的应用前景，目前该项目仍在进行中。

有些油田在部分井中加测井温、流量，组合测井综合解释。

在聚合物注入剖面测井中，大庆生产测井研究所用研制成功电磁流量测井仪，该仪器利用电磁感应原理测量管道中导电流体流量，该仪器在注聚合物试验区测7口井，给出不同层的聚合物注入量，对注聚合物驱效果评价起到很好的指导作用。

另外，这种电磁流量测井仪也可以用于产出剖面测井，对原来涡轮流量测井仪是一种补充和改进。

随着我国油田进入高含水开发后期，氧活化水流测井渐渐地引起了人们的注意，因为它是不使用放射性同位素而又能在垂直、大斜度和水平井中进行非接触水流测量的为数较少的测井方法之一。

国内脉冲氧活化测井处于刚起步阶段，大庆油田测试技术服务分公司1998年引进仪器基础上于2000年自行研发了脉冲氧活化测井仪，在最初点测测量方式基础上，又开发研制了连续氧活化测井仪，还推出了脉冲中子氧活化上下水流组合测井仪，这样不仅提高了测井的解释精度也提高了其应用的实效性。

胜利测井公司1999年从康普乐公司引进了连续氧活化测井仪器。

西安奥华电子仪器有限责任公司也研制了DSC单芯多功能水流测井仪。

随着相关配套技术的不断开展，越来越多的石油公司客户选择应用氧活化测井技术。

3.水平井及大斜度井生产测井技术现状
3.1国外水平井生产测井现状
常规生产测井仪器一般只装备单个持率仪和流量仪，采用居中测量，不完全适用于水平井或斜井井下测量对象和测量环境出现的新情况，例如流型复杂易变、油气水分离、速度剖面不对称、重质相循环流动和井身轨迹变化等。

近年来，国外在水平井、大斜度井及高产液井的产出剖面测井技术方面发展迅速，其研制的测井仪器特点以非集流及连续测量为主，具有较高的系列化、组合化、标准化和配套化技术水平和性能指标，适用于高产液自喷水平井。

其基本思路一方面是采用新型或改进的传感器，直接测量各相流体速度和持率这两个关键参数，另一方面是集成多种仪器进行组合测量，这些仪器能适应更广泛的测量环境，对测量对象出现的新特点更有针对性，得到的测量数据也更加全面，而且后期解释通过综合利用所测资料，提高了结果的准确性和可靠性。

3.1.1 斯伦贝谢公司Flagship及FSI系统
Flagship是斯伦贝谢公司早期用于水平井的生产测井组合仪(图1)，它的特点是基于相对成熟的
直井测量技术，通过整合常规和新型传感器，强化了传统的测量方法，重点解决三相层流测量和解释问题。

经过改进和完善，目前Flagship测量持率采用的方法有：1）通过RST仪，采用TPHL技术得到三相持率；2）通过FloView Plus仪(由两个FloView仪组成)获得持水率成像和气塞速度，其电子探针(8个)依据流体电阻率区分油气和水；3）通过GHOST仪获得持气率成像，其光学探针(4 个)利用油气水的光学折射指数差异识别气体；4）以上三种仪器互为补充，可在更广泛的测量环境下获得较准确的三相持率。

测量速度采用的方法有：1）通过示踪注射和RST仪，利用PVL技术得到油水相速度；2）、通过RST和GR仪，采用WFL技术得到水相流速；3）全井眼流量计测量值只作参考。

Flagship的主要缺点是，当完整安装一次下井所需的部件时，仪器串全长100英尺，因此受井身轨迹起伏影响较大，而且由于传感器间距大，当井下流动不稳定时，解释结果误差大，不能准确反映测点的实际状态。

为此斯伦贝谢最新推出了用于大斜度井和水平井的生产测井仪器FSI(FloScan Imager流动扫描成像仪，图2)。

FSI的特点是：1）本身长16英尺，与其它仪器组合测量时最长只有30英尺，其核心由5个微型转子流量计、6组FloView电子探针和GHOST光学探针组成；2）传感器安装方式如图所示，测量臂可以伸缩，第5个流量计和第6对电学、光学探针安装在仪器主体上，特别用于测量井筒下部的流动特性；3）FloView、GHOST探针阵列分别得到持水率、持气率成像，两者结合计算出完整的三相持率，每个转子流量计直接提供局部流体速度，联合三者确定多相流体速度剖面；4）工作时置于井筒下侧，偏心测量，收缩臂展开的长度等于套管的直径，可用作井径仪，测量值用来计算截面积；5）解释模型：相流量=相持率×相速度×截面，这三个参数由传感器阵列同时在同一截面直接获得。

FSI还可以同斯伦贝谢PS平台或其它套管井仪器组合使用。

A
B C D
E
图1: 斯伦贝谢公司Flagship仪器示意图
A-GR仪;B-RST(储层饱和度仪);C-FloView Plus/GHOST仪;D-示踪注射仪;E-全井眼流量计
图2: 斯伦贝谢公司FSI仪器示意图
A-4个微型转子流量计(直径约1英寸);B- FloView、GHOST探针各5个;C-流量计、FlowView
和GHOST探针各1个
3.1.2 阿特拉斯公司POLARIS系统
POLARIS是阿特拉斯用于水平井的测井系统，仪器串主要由RPM(储层动态监测仪)、MCFM(多
电容流量计)组成。

RPM仪的测量原理和作用同RST仪类似。

MCFM主要由平行板式电容传感器阵列组成，其排列方式不同于一般仪器(图3)。

MCFM测量关键参数的方法是：1)三相持率由沿截面分布的8行电容传感器阵列，通过测量流体介电常数确定；2) 上下3行传感器阵列，通过对比传感器间流体随时间的变化情况，计算出局部速度，结合安装在中心位置的常规转子流量计得到井眼截面的双向速度剖面。

图3: 阿特拉斯公司MCFM
传感器排列图
3.1.3 Sondex公司MAPS系统
MAPS是Sondex公司研发的生产测井系统，主要包括三个组成部分：CAT（Capacitance Array Tool）电容阵列成像仪、RA T(Resistivity Array Tool)电阻率阵列成像仪和SAT(Spinner Array Tool)涡轮阵列成像仪。

CAT电容阵列成像仪安装在可折叠弓形弹簧片内的12个独立微型电容传感器沿套管的径向展开构成阵列测量探头，基于油、气、水的介电常数不同区分流体，测量套管壁附近的探头周围流体的介电常数，可以提供精确的井筒径向截面持率分布。

并且可以进行点测或连续测量。

RAT 仪器结构类似于CAT，安装在可折叠弓形弹簧片上内的12个独立的微型电阻传感器构成阵列测量探
头，用于确定井筒截面上沿径向的持水率分布。

仪器在井筒居中测量，基于水（盐水）和油气导电性的差异，仪器可以区分导电的水和不导电的油、气，即使体积很小，移动很快的气泡也可以被探测到。

SAT涡轮阵列成像仪，包含6个微型涡轮流量计沿径向（间隔60o）固定在弓形弹簧上（如图4所示），微型涡轮流量计采用低摩阻的宝石轴承，降低了涡轮的启动排量，提高了流量计对流动变化的灵敏度。

涡轮流量计的阵列式分布，可以直接测量单相流速，在仪器内相对方位的测量可以指示测量时井筒内的高、低端，大斜度井内，可以识别重质相回流现象。

另外Sondex 公司推出的持气率仪器GHT采用散射伽马射线测量井筒中的持气率，实现了全井眼流体测量，几乎不受井斜、流型、含水率、矿化度和套管外物质的影响，直接测得持气率，在水平井、大斜度井动态监测中有着很好的应用前景。

图4 MAPS生产测井系统
3.1.4 Halliburton公司Proval Ultra平台
Proval Ultra生产测井平台是Halliburton 针对大斜度井、水平井开发的，仪器串集成了一个全井眼转子流量计、RMT、GHT、CAT 和SPFL 等局部探测器，仪器外径43 mm、耐温177 ℃、耐压103 MPa。

平均速度、井径、井眼几何形状和持水率能按需求独立测量，以计算各相的流速。

CA T 仪器与Sondex共同开发。

RMT采用双锗铋酸晶体置于保温瓶中，能穿过约60 mm 的所有普通油管。

在C/ O 模式下，提供用于解释含油饱和度的C/ O 和Ca/ Si 比值、地层俘获截面、孔隙度指数和氧活化、硅活化计数，可优先测量中子俘获截面;SpFL模式，通过记录能谱来区分水流与仪器的距离，在多水流条件下，可以测量上、下水流，能更准确地判断是否存在管外窜流；TMDL 模式可产生脉冲中子俘获(PNC) 测井能提供所有的测量值，从而能很好地进行岩性分析。

SpFL 是新一代氧活化测井仪，主要针对水层，可进行连续和脉冲氧活化测量，还通过记录能谱来区分水流与仪器的距离(或判断水流与仪器隔一层还是两层管柱)。

原理是用高能脉冲中子激活氧原子产生激发态的氧原子释放出高能伽马射线时间谱的测量来反映油管内、油管/ 套管环型空间以及套管外含氧物质特别是水的流动状况。

在多水流条件下，SpFL可以测量出上、下水流，不用寻找零流量层段进行刻度，能更准确地判断是否存在管外窜流。

SpFL 测量水流速度范围是15 mm/ s～1 000 mm/ s，精。