超高温高压测井技术从“单项突破”到“系统集成”
□石油工程技术研究院测控技术及装备研发中心副经理 李永杰
在能源安全战略持续推进的背景下，我国油气勘探开发正加速向超深层特深层进军，8000米以上特深井、万米级探井不断涌现，随之而来的是230摄氏度以上、200兆帕以上的高温高压环境，高温高压测井技术正成为突破勘探瓶颈的关键支撑。作为透视地下油气藏的“眼睛”，高温高压测井技术的性能直接决定了油气资源评价的精准度与开发效率，其发展水平已成为衡量国家油气勘探开发实力的核心指标之一。
在超高温、高压环境下，常规耐温耐压测井仪器易出现信号失真、密封失效，导致测不成、精度低，急需耐温耐压性能更强的装备，但高温测井技术的研发面临材料、工艺、算法、系统集成等多重挑战。在材料领域，半导体芯片、传感器、密封材料等核心部件需要同时满足耐高温、耐高压、抗腐蚀、信号低衰减等多重要求；工艺方面，需满足仪器小型化和高强度的平衡，大规模集成电路模块在小型化布局设计的同时要解决发热、散热和模块间信号干扰的难题，承压结构设计需要优化材料选择和精准结构仿真以匹配高温力学性能需求；算法方面，高温环境会导致电子元件漂移，高压条件会使井下测量环境复杂，易导致数据采集出现偏差，需要建立高温高压校准技术实现不同测井方法的井眼环境校正，以提高采集资料的精准性；系统集成方面，需要进行完善的高温高压环境的可靠性验证及复杂工况下的仪器参数适配调整，构建高温高压测试环境和大量的工程实践需要高昂的经费和较长的研发周期，任重道远。
国际上，斯伦贝谢、哈里伯顿、贝克休斯三大油服公司，引领了国际测井技术的发展，常规测井系列实现260摄氏度/206兆帕，二维成像、三维成像仪器实现175摄氏度/138兆帕，但有的只提供服务且价格高，有的高温小直径仪器售价昂贵且配件供应周期长。当前，我国国产化高温测井装备实现规模化突破，高温测井仪器系列日趋完善，260摄氏度/206兆帕常规测井满贯系列、235摄氏度/175兆帕常规测井满贯系列、200摄氏度/206兆帕直推存储式测井满贯系列、205摄氏度/140兆帕二维成像测井系列等均实现了规模化应用，成功应用于我国数百口超8000米特深井，实现了从“单项突破”到“系统集成”的跨越。
下一步，为了支撑万米级深地勘探，同时赋能干热岩开发、CCUS监测等新兴领域，高温测井仪器将向耐超高温、智能化、集成化模块化等方向发展，做到能用、好用，成为油气藏精准评价的“智能终端”。首先是超高温仪器逐步实现系列化，声电成像、阵列侧向、声波远探测等成像测井方法实现耐温260摄氏度，伽马、电阻率、井径、声波等常规测井方法260摄氏度仪器系列日益成熟，并向耐温极限300摄氏度突破，满足极限条件的测井资料采集。其次是超高温测井仪器逐步实现智能化，实现模块化AI插件与硬件单元的协同，机器学习和大模型逐步应用于传感器、芯片等运行的智能监测与控制和高温下的测井信号畸变的实时校正，从而提高信号采集精度。最后是超高温测井仪器实现集成化模块化，通过系统设计电路、传感器、仪器结构等提高仪器集成度，降低组合仪器的长度，以满足复杂井身结构的需求。同时，为了促进我国超高温测井仪器的研发，需要建设“材料研发-芯片设计制造-系统设计-测试服务”全链条体系，做到核心技术自主可控和产学研用的深度融合。
突破重重难关打造新一代高温高效测井成套装备
□经纬公司测井工程高级专家 臧德福
近年来，随着中国石化油气高质量勘探开发的推进，研制耐高温、耐高压、高时效、高精度的国产化高温高效测井成套装备的必要性逐渐凸显，但研发过程中面临重重难关：一是高温高压测井面临高效绝热、低功耗运行、耐高温承压密封等技术鸿沟；二是小直径测量面临传感器小型化、等效测量、小空间放射源仓设计等技术挑战；三是多项目并行一趟快测面临近频干扰、集成设计、兼容性等技术难题；四是地面系统升级换代面临长电缆高速数据传输、网络架构、远程测控、系统扩展等技术瓶颈。
创新之路艰苦漫长，研制高温高效测井成套装备是一个大系统，我们遵循循序渐进原则，把大系统细分为一个个子系统，每一步都稳中求进。比如研制超高温高压测井仪，里面就包含耐高温承压密封技术、感应测井温漂补偿方法、岩性密度双源自动稳谱方法、双侧向可控功率发射技术等多项技术创新。为解决超高温环境承压密封问题，我们创新集成热管定向导热方法，研制新型绝热瓶，实现仪器耐温260摄氏度，创新多级密封承压工艺，实现仪器高温耐压206兆帕。
新一代高温高效测井成套装备具有完全自主知识产权。截至目前，我们共申报发明专利104件，已授权21件，软件著作权8项，发表论文66篇。经过集团公司科技部组织的专家委员会鉴定，高温高压测井技术整体达到国内领先水平，网络成像测井系统达到国际先进水平，其中高速数据传输达到国际领先水平。
新一代高温高效测井成套装备是高温高压高效技术的深度集成，带动高温元器件、承压密封件、芯片封装、精密加工、软件开发、实验室配套、装备更新换代等一大批前后端产业优化升级，同步达到新的高度。
作为国内自研耐温最高的测井装备，新一代高温高效测井成套装备为东部老区、西部深层油气田数据采集提供了一揽子解决方案，助力“四提一降”，为油气勘探开发稳产增产提供了可靠的技术保障。260摄氏度超高温高压测井仪在东部、西北等工区推广应用，支撑万米特深井数据采集，刷新了准噶尔盆地测井的最深纪录。230摄氏度小直径测井仪在胜利、新疆、四川、青海等工区超高温高压超深井测井，助力深层油气和非油领域勘探，创造了干热岩测井温度最高纪录。满贯一趟快测技术大幅提高了测井时效，在老井挖潜和新井勘探开发方面取得了良好应用效果，有力支撑了东部老区“四提”，累计节约占井时间1800天。
更令人欣喜的是，该技术实现新一代高温高效测井成套装备产业化，累计制造104套，成功销往乌兹别克斯坦。260摄氏度超高温高压测井仪器入选国家能源局评定的能源领域首台（套）重大技术装备，打破国外超高温测井技术垄断，摆脱了超高温测井装备依赖进口、受制于人的窘境。