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電位法監(jiān)測(cè)技術(shù)一路高歌

    電位法井間監(jiān)測(cè)技術(shù)是為了準(zhǔn)確測(cè)定壓裂裂縫方位、掌握注水井注水?dāng)U散方向及進(jìn)行工程措施效果評(píng)價(jià)而開(kāi)發(fā)的一種新型的監(jiān)測(cè)技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用為評(píng)價(jià)壓裂效果，合理的、經(jīng)濟(jì)的制定開(kāi)發(fā)方案提供極其重要的科學(xué)依據(jù)，同時(shí)還能為注水開(kāi)發(fā)油田的動(dòng)態(tài)分析、注采井網(wǎng)調(diào)整以及確定平面的剩余油分布提供重要依據(jù)。

    經(jīng)年探索 梅花得來(lái)

    1979年，大港油田采油工藝研究所總工程師李國(guó)才為了評(píng)價(jià)壓裂效果，對(duì)國(guó)內(nèi)外壓裂裂縫測(cè)試技術(shù)進(jìn)行廣泛調(diào)研后，成立了壓裂測(cè)試技術(shù)攻關(guān)小組，對(duì)“充電法確定油井壓裂裂縫方向”課題進(jìn)行了攻關(guān)。從此，大港油田鉆采院科技人員走上了電位法井間監(jiān)測(cè)的求索道路。三十多年的時(shí)間里，該技術(shù)經(jīng)歷了方法理論研究、室內(nèi)試驗(yàn)、觀測(cè)儀器
研制、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、投入生產(chǎn)應(yīng)用及不斷完善階段，目前已成為國(guó)際四大監(jiān)測(cè)技術(shù)之一，是大港油田鉆采院具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專(zhuān)利成果。

    在傳統(tǒng)電法勘探中，點(diǎn)源理論、固體場(chǎng)源理論等一直占據(jù)著主導(dǎo)地位。通過(guò)進(jìn)一步的推導(dǎo)論證，電位法井間監(jiān)測(cè)技術(shù)在原有理論的基礎(chǔ)上進(jìn)行了補(bǔ)充和發(fā)展，提出了線源理論和動(dòng)態(tài)流體場(chǎng)源理論，實(shí)現(xiàn)了理論研究的創(chuàng)新。在觀測(cè)儀器研制中，該技術(shù)將偽隨機(jī)碼控制技術(shù)應(yīng)用到物探測(cè)試儀器中，使測(cè)量精度達(dá)到1.6‰、分辨率達(dá)到1μV，性能
指標(biāo)達(dá)到或超過(guò)國(guó)外同類(lèi)儀器，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)測(cè)量。這項(xiàng)研究成果達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平，填補(bǔ)了我國(guó)在該領(lǐng)域中的一項(xiàng)空白。2004年1月，《煤層氣井裂縫方位測(cè)定及裂縫長(zhǎng)度預(yù)測(cè)》榮獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，2006年1月又獲得第九屆《國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利優(yōu)秀獎(jiǎng)》。

    2009年新研制的一體化電位法監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，將通訊領(lǐng)域普遍采用的偽隨機(jī)編碼控制技術(shù)應(yīng)用到大地人工電位場(chǎng)測(cè)試中，能清晰分辨深層低阻異常體。新系統(tǒng)共申請(qǐng)三項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利和三項(xiàng)實(shí)用新型專(zhuān)利，并且在2009年獲得天津市科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

    新研發(fā)的壓裂裂縫電位法測(cè)試三維成像技術(shù)從一個(gè)新的視角出發(fā)，進(jìn)一步對(duì)水力壓裂裂縫展布做直觀的展示，建立水力壓裂裂縫展布的三維顯示技術(shù)體系，依據(jù)相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型研制開(kāi)發(fā)相應(yīng)的軟件系統(tǒng)，為實(shí)際壓裂裂縫的描述提供更為直觀的顯示手段。
 
    在實(shí)際推廣工作中，該測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，從測(cè)定蒸汽驅(qū)井汽驅(qū)擴(kuò)散方向、注水井注水?dāng)U散方位、油井（煤層氣）壓裂裂縫方位、到油田開(kāi)發(fā)后期調(diào)剖井效果評(píng)價(jià)及增油預(yù)測(cè)等領(lǐng)域均有涉及。目前該專(zhuān)利技術(shù)在我國(guó)大港、大慶、勝利、中原、新疆、遼河、吉林、中原、吐哈等油田及全國(guó)各煤層氣探區(qū)得到應(yīng)用并實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)服務(wù)800井次，創(chuàng)造產(chǎn)值達(dá)3000多萬(wàn)元。其測(cè)試成果得到了油藏工程師的廣泛認(rèn)可和采納，并為油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)分析、注采調(diào)整、提高采收率和措施效果評(píng)價(jià)等提供了重要的科學(xué)依據(jù)。2007年5月，該項(xiàng)技術(shù)在哈薩克斯坦北部扎奇油田首次進(jìn)行的15井次的技術(shù)服務(wù)，得到了哈方的好評(píng)。

    身段出眾 前景廣闊

    電位法監(jiān)測(cè)技術(shù)具有很多優(yōu)勢(shì)，比如，它不會(huì)對(duì)地層造成污染，在同一口井中可以進(jìn)行連續(xù)測(cè)試；測(cè)試精確度高，測(cè)試結(jié)果與油田開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)分析的吻合度達(dá)80%以上；測(cè)試資料通俗，出具速度快，可及時(shí)指導(dǎo)開(kāi)發(fā)方案的調(diào)整；技術(shù)適用范圍廣，除了陸地、淺水域和直/斜井等各類(lèi)油藏，它還適用于油田開(kāi)發(fā)中的邊界油藏，應(yīng)用前景廣闊。電位法儀器為油田勘探開(kāi)發(fā)電法儀器，主要應(yīng)用于油田開(kāi)發(fā)中的壓裂、注水、調(diào)剖和隨鉆過(guò)程監(jiān)測(cè)，負(fù)責(zé)接收施工過(guò)程中人為加載的電場(chǎng)信號(hào)。電位法儀器系統(tǒng)經(jīng)過(guò)二十年的研究開(kāi)發(fā)，共開(kāi)發(fā)了四代產(chǎn)品，其中2009年新開(kāi)發(fā)的第四代產(chǎn)品一體化電位法監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，克服了當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有發(fā)射儀器都采用頻域或者時(shí)域信號(hào)發(fā)射的缺點(diǎn)，有效消除了采集過(guò)程中的信號(hào)干擾，性能較之前有很大提升。新儀器測(cè)量所采用的偽隨機(jī)編碼控制技術(shù)，使測(cè)量精度達(dá)到微伏級(jí)。在測(cè)量時(shí)，大功率發(fā)射機(jī)通過(guò)油/水井或地面電極向地層供入偽隨機(jī)編碼控制的方波電流，地面電位通過(guò)同步相關(guān)接收系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量。由于接收系統(tǒng)只接收與發(fā)射信號(hào)具有相同特征的信號(hào)，而這一特征信號(hào)在干擾信號(hào)中不會(huì)出現(xiàn)，因此，干擾信號(hào)直接被屏蔽——這也從根本上解決了儀器分辨率和精度問(wèn)題�？煽匦盘�(hào)發(fā)射儀不僅能夠加載偽隨機(jī)編碼，并可發(fā)射三種信號(hào)（偽隨機(jī)編碼控制信號(hào)、時(shí)域信號(hào)或頻域信號(hào)），使用起來(lái)非常靈活；大功率可控信號(hào)源也使得使電法勘探尋找地下深部地質(zhì)構(gòu)造、了解地質(zhì)結(jié)構(gòu)變得更加容易。在這項(xiàng)發(fā)明特有的、偽隨機(jī)編碼大功率可控電場(chǎng)信號(hào)向地層發(fā)射后，接收儀能只接收這種偽隨機(jī)信號(hào)，從而避免其它信號(hào)的干擾，以便達(dá)到清晰分辨深層低阻異常體的目的。設(shè)計(jì)完成后的測(cè)量接收系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：使用全部數(shù)字方法進(jìn)行信號(hào)處理，主要元件是通用的A/D、DSP設(shè)計(jì)的硬件電路，系統(tǒng)的生產(chǎn)和調(diào)試過(guò)程簡(jiǎn)單，可滿足今后大規(guī)模監(jiān)測(cè)裝備推廣使用需求；采用開(kāi)放式設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)新功能的兼容與擴(kuò)充，而每增加或更新一套軟件，就相當(dāng)于增添或更新一套儀器設(shè)備；使用計(jì)算機(jī)作為控制中心，實(shí)現(xiàn)了地電信號(hào)的自動(dòng)測(cè)量，測(cè)試結(jié)果全部由電腦對(duì)外輸出顯示；在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方面力求實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、實(shí)時(shí)處理，不但能夠隨時(shí)生成動(dòng)態(tài)圖形和數(shù)據(jù)報(bào)表功能，還可以在現(xiàn)場(chǎng)查看并打印初始場(chǎng)、正常場(chǎng)和異常場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)的各種報(bào)表，并且能夠現(xiàn)場(chǎng)顯示動(dòng)態(tài)測(cè)試坐標(biāo)圖和各種測(cè)試曲線圖形；精度高、穩(wěn)定性能強(qiáng)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)范圍大；Windows的操作系統(tǒng)界面使操作更加靈活方便。