流动成像测井技术的进展

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。