大数据讲座前瞻 地下测试仪(Permanent Downhole gauge)的发展历程

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从生产井中获取井下数据对石油开发非常重要，主要有两个原因。一方面，实时测量将使得石油工程师能够获得即时井状态，如果观察到任何异常储层行为，都可以采取快速响应。另一方面，累积井下数据可用于在历史匹配过程中更好地校准储层模型，并且此后预测储层的未来性能。

通常，在历史匹配过程中仅利用表面测量，例如表面速率和累积生产量。包括作为时间函数的压力，流速和温度的井下生产数据可以通过捕获更多的实时储层行为的细节来提高储层模型的准确性。基于改进模型的预测，石油工程师可以做出复杂的决策以优化长期生产。

然而，尽管实时井下测量的重要性在石油工业中被认可，但由于技术限制，长期连续井下测量是不可行的，直到地下测试仪（PDG）的发明和部署。

PDG最初设计用于井监测。 PDG的安装可以追溯到1963年（Nestlerode，1963）。然而，那个时候并没有广泛部署，直到20世纪80年代后期，当开发新一代可靠的PDG开发出来以后才开始大规模应用（Horne, 2007; Eck et al., 2000） 。

图1.1：商业用PDG内部结构（Eck et al., 2000）

图1.1示出了商业PDG的结构，图1.2显示了在海洋油藏中使用的PDG的外观。在早期阶段，PDG仅测量温度和压力，并且不能获得流量信息。因此，早期的PDG数据集只有温度和压力。

图1.2：海洋油藏中使用的PDG的外观

然而，随着PDG的进一步发展，这个问题已经解决。在一个商业井下装置中，心轴中的两个压力计测量跨越整合文丘里管的压降，其与流体速度的平方成正比。压力计可用于测量流体密度。通过这两个测量所得的数据，可以计算流量。其他形式的流量测量在其他油服公司的地下测量仪配置中使用，这些设置使得永久性井下测量仪能够在每个时间点同时提供压力，温度，流体密度和流体速率。

自20世纪60年代第一个PDG安装以来，半个世纪过去了。现代PDG具有更多的功能和更好的精度和稳定性。 2001年，全世界1000多口井装备了PDG（Khong，2001），2012年可能接近2万口。PDG的发展可以通过主要油田服务公司的PDG应用的里程碑来看待

1973基于电缆测井的西非第一个安装永久井下测量仪。

1975在单根电缆上的第一个压力和温度传感器。

1978年北海和西非的第一个海底设施。

1983首次将海底声波数据传输到地面。

1986全焊接金属管包裹的永久井下电缆。

1986年在深海油井中引入石英晶体永久压力表。

1990永久井下电缆中完全换用铜导体。

1993年新一代石英和蓝宝石水晶永久性仪表。

1994质量流流体测量。

具有长期连续记录压力，流量的能力，在生产过程中，PDG成为井下油藏数据的新的重要来源。然而，在许多情况下，来自PDG的数据仍然主要用于监测井的生产状态，但不用于储层分析。瓶颈在于其实际应用中具有局限性：通常实用的测井方法时只能利用关井数据的部分，而无法利用长期纪录的PDG数据。最新的技术发展为PDG提供了同时测量流速和压力的能力，因此理论上可以避免仅使用关井数据的限制。然而，在实际应用中，由于两个信号中的噪声干扰（降噪困难）以及由于难以长期保持最优储层模型带来的不确定性， 利用 PDG在长时间内来同时纪录压力和流速还是十分困难。

数据挖掘在计算机科学中的成功应用表明，在解释大数据集变量之间的关系存在巨大潜力。由此启发我们希望探索一种方法，可以利用数据挖掘，从PDG数据中得出解释流速和压力历史的关系，然后提取出油藏模型。