主流噪声测井仪的分析与应用

余世凸 何宗斌 曹文倩 刘宁培

摘 要：由于油田挖潜和上产的需要，套后生产井测井的潜在需求一直很大，封漏、找窜、注入产出剖面评价等作业一直备受重视。而噪声分析仪可以很好分析解决类似的问题，新一代的噪声测井仪器利用频谱分析技术，通过对井下噪声频率谱和噪声强度的成像分析，能够清晰地识别流体流动产生噪声的来源，有效识别窜槽的位置以及注入产出的有效层位，为后续的工程作业提供有效的指导。

关键词：噪音仪;频谱分析;压差

目前的噪声测井仪器已经从传统的纪录几条频率曲线的常规噪声仪器发展到频谱噪声测井仪器，仪器能够纪录完整的二维频谱数据，通过数据的处理，可以清晰地呈现随深度位置变化的完整的频谱图像，对于后续的解释分析更加方便和直观，结果也更精确。但目前国内外对于噪声频谱测井资料的处理解释评价解释方法仍然停留在定性分析的层面，没有充分发挥出噪声频谱测井的应用潜力，也制约了噪声频谱测井仪器的广泛应用。尤其在现阶段条件下，海外的很多油田的生产井大部分为水平井并且为筛管完井，对于这种完井方式，在注入和产出剖面的评价方面水平井阵列生产测井仪器MAPS的应用受到了很大的挑战，由于套管和筛管之间存在环空，筛管外存在管外流动，因此井筒中流动的液体中的油气等轻质相大部分在环形空间的上部流动，而在筛管内的MAPS仪器无法探测到筛管外环形空间的流动情况，影响最终的定量评价。由于噪声频谱测井仪器探可以探测到筛管外以环形空间及地层内的流体流动信息，因此要更好地了解筛管完井条件下井下的生产情况及确定产层位置，需要MAPS+NTO组合的方式来实现对井下流体的流动状态进行有效的识别，对异常情况进行诊断[3]。鉴于目前我们的NTO噪声仪器频谱数据的处理解释方法不成熟，无法对目的层位的注产情况进行有效的定量评价，限制了其在生产井中尤其是大斜度井和水平井中的有效应用，因此迫切需要开展噪声频谱数据的处理解释方法的研究工作，以满足生产需求。

1 国外主流噪声仪的分析与比较

如下是几种常见的几种噪声测井仪：

1.1 NTO（数字噪声仪）

对于数字噪声仪（NTO）他是一种灵敏的检漏仪，对套管井内外的流动探测非常有效。能很好的监测液体或气体泄漏时在窜槽或穿孔中流动的声音，并将井下监测的噪声数据化发送到仪器上从而提供井下噪声的定量测量。泄露井可能损害环境，造成生产损失，解决这一问题成生产测井中不可或缺的一部分。而NTO可以与其他Sondex的电缆仪器（如伽玛射线、压力、水泥胶结、卡尺、金属层）相结合、也可以多个NTO串在一起使用，因此该仪器可以以最小额外成本完成套管测井检测（如生产测井、水泥评估或套管检查），来验证井下部件的完整性并且能够有效且高效的精确定位任何噪声源的深度。

1.2声漏流量分析仪（ALFA）

ALFA用于从完井评价到生产动态监测的生产流程判断研究。主要测量235赫兹到3万赫兹频率范围内的声学数据，具有很高的频率分辨率。该儀器使用了非常灵敏的声学传感器，能测量的频率范围很广，因此能非常有效的进行各种气体、水或流油的泄露检测。其优势特征明确，能够检测多个套管的流量、区分套管外流量和套管内流量、与其他测井工具组合，能在一次运行中提供完整的井评价、细长的仪器设计能让它通过最小的完井管道，即使其它仪器很难监测的地方它也能轻松实施。

1.3 阵列噪声仪（ANT）

该测井仪采用了一套差动测量方法，能够能够很好地抑制仪器在井筒中移动时产生的“过路噪音”等不必要的噪音。阵列噪声仪的传感器还可以进一步往监测方向探测，从多重套管后面提取微弱的流体运动声音。它是将两个差分传感器与阵列处理方式相结合，这种方式可以在测井时获得精准的测量值且节省时间、提高泄露检测应用程序的效率。它的工作原理是通过使用配置在X和Y平面上的正交传感器来启用差分测量。以信号数据化的方式减去相反的信号以创建差分测量。这将导致过路噪声和其他不必要的共模信号被去除，而泄漏源信号被增强。他通过与精确的传感器匹配能有效抑制30dB的共模信号。在泄露检测、（油管/套管/封隔器泄漏）、持续套管压力诊断、开孔位置、套管后流区识别、套管后窜槽识别等都取得了很好的效果。

1.4 主流噪声仪的比较

经分析比较，各主流噪声仪在满足噪声监测的同时又各具优势，能在不同测井环境下满足不同的需求。NTO噪声仪的优势在于它超高的灵敏度，并能与其他测井仪或多个NTO结合、包含实时FFT频谱监测仪、可与超电缆工具结合、可配置频率等，大大提高了精确度且能准确定位特点噪声的深度。对估计流动剖面、找出井后窜槽、气液界面、确定气体入口的情况下确定泄露都产生极好的效果。声漏流量分析仪（ALFA）则除了有非常高的灵敏度外主要优势在于它测量的频宽很高，因此在泄露监测、持续套管压力诊断、开孔位置套管后流动区识别方面都有很好的效果。而阵列噪声仪（ANT）的差动测量法则是能够很好抑制测井时产生的不必要噪声，使测量结果更精确。在我们选择噪声仪时应根据具体需求选择合适的仪器。

2 频谱噪声测井

当流体或气体通过介质时，它会产生噪声。噪声来自流体本身和流体流动产生的振动元件，流体噪声是内部摩擦的结果，在高速湍流中通常可以听到。它也可以通过气泡和相位流动产生。储层噪声是流体流动引起岩石颗粒振动的结果，储层噪声谱仅取决于储层结构，它使频谱噪声测井成为寻找活跃油藏流动单元和油管、套管泄露的有力工具。

通过对噪声谱的可视化分析，可以看出流动的成因和特征，如完井单元等大的特征在1000HZ以下产生低频噪声，而储层颗粒等小的特征在10000HZ以上会产生高频噪声，储层裂缝和水泥隆起通常在中段下降，气体渗流可能产生超声噪声[1]。从油管、封隔器或套管泄露的噪声显示出的是在广频率范围内的高音量窄条纹噪声。

下面的示例显示了SNL如何识别生产套管后面的活跃条纹。高音量噪声出现在红色，低音量噪声出现在蓝色。在面板左侧我们可以清晰看到从底部到地表的钻孔噪音，还有一个垂直卫星带连接所有射孔间隔，这是在套管窜槽后进行的，旋转器未能从上部穿孔中吸收到少量的入流，因此这也被称做SNL的顶端窜槽。

穿过上部孔眼的储层流动产生了三个噪声条纹，这些噪声条纹与来自裸眼井数据的渗透率条纹相关，这些条纹有两个不同的组成部分;低频的一个在窜槽噪声右边、高频的一个在面板的中部，低频分量由裂缝流产生，高频分量由基体流产生。在这种特殊情况下，SNL数据显示了与PLT配置文件很好的匹配，并在后面对其进行了补充，在许多其他实际情况下，SNL测量揭示了无孔油藏流动单元之间的噪声，这些流动单元的上、下通道是油藏工程人员和岩石物理学家的重要信息。

下一个示例显示SNL如何识别套管和油管后面的有效注入条纹。

PLT数据显示了三个注入区。两个较低的注入带与噪声测井有着明显的相关性，包括由储层流动产生的中程SNL成分。上部注入条纹正好穿过了油管套，并且没有中程范围的SNL组件。在这种情况下，水从油管中流出，部分通过油管套上方的穿孔，然后通过水泥穿槽在套管后面流动。SNL清楚的显示了四条储存条纹，他们来源于离仪器5英寸处的两道屏障（油管和套管）后面的槽水[2]。开孔数据并没有解释这个区域，但是现在很明显像通常的情况一样，那里有可渗透的条纹，可以储存注入的水。

这是一个典型的注液流失情况。它解释了附近的生产商对注入液体量反应差于预期的原因。

3 总结

随着噪声频谱数据处理及解释方法的发展，在噪声测井处理解释软件推出后，噪音仪将在生产和检漏上发挥重要作用。资料的解编和处理，注产剖面定性分析、定量评价，大斜度井和水平资料的定量评价都将在生产需求上得到很大满足。

参考文献：

[1]Salim Ghalem，Innovative Noise and High-Precision Temperature Logging Tool for Diagnosing Complex Well Problems[J].SPE-161712-MS，2012.

[2]Yu.S.Maslennikova Spectral Noise Logging Data Processing Technology[J].SPE-162081-MS 2012.

[3]涂兴万.高分辨率噪声测井仪及其应用[J].测井技术，1994.