技术限制应用
产出剖面测井数据是了解生产井产出状况的重要窗口，是生产井动态分析的基础，也是生产井指定下一步改造措施的依据。“随着国内利用水平井开发油气藏的力度不断加大，现有的产出剖面测井仪受结构上的局限，在水平井中只能测取井筒中局部的数据，测量结果不能真实反映全井筒流体状况，这也限制了现有仪器在水平井中的大规模应用。”郭国民告诉记者。
据悉，国内传统的单探头产出剖面测井仪适用于近似直井，而水平井中流体流动特征复杂，对产出剖面测井仪提出了更高要求。近年来国内多个测井仪器制造公司都在积极投入，力求研发出适用于水平井的阵列多探头产出剖面测井仪，但目前均尚未推出具体产品。而国外同类仪器价格较为昂贵，定价甚至达到410万美元一套。
郭国民说：“施工方面，页岩气水平井产气剖面动态监测以前都被国外公司垄断，每次测井施工费用要将近三百万元。而且有些特殊情况下，他们要是不愿意施工，我们气井措施改造就会被卡脖子。”
迎难发起攻关
2016年起，郭国民与课题组成员承担了中国石化专项科研课题《存储/直读水平气井产出剖面测试仪研制》。虽然事前已经充分考虑了研制的复杂情况，但真正深入课题后，困难还是超出他们的想象。
“存储/直读水平气井产出剖面测试仪的研制非常难，仪器结构、阵列多探头信号抗干扰远距离传输、信号采集处理电路、控制软件等内容都非常复杂，这种仪器可以说是代表了产出剖面仪器最高水平。”郭国民说。
为了解决小直径仪器的空间小、探头多、布局复杂等难题，作为项目组长的郭国民从仪器架构和部件CAD设计开始，带领课题组在测量臂铰接方式、电动推靠力矩、增加仪器井下运行自适应安全装置等方面一一进行优化，设计了走线集结构，使得测量臂在井斜时也能进行实时监测和显示。此外，在现场施工时如何能快速地更换探头也是使用者比较关心的问题，为此，课题组还优化了17个探头布局以及仪器强度与探头容纳空间的平衡，在大量实验数据的基础上，尝试了采用独立结构和线路筒连接仪器内各探头，方面现场更换单个探头。
填补国内空白
“国外同类仪器价格昂贵，并且存在技术保护。该课题的完成，打破国外仪器技术垄断局面，为公司创新创效，并为油气公司的油气藏管理，提供水平井动态监测技术支撑。”郭国民高兴地说。
郭国民介绍，通过3D转换、模型制作和软件仿真，课题组对设计图进行了反复修改和完善，仪器工作强度满足了连续油管输送的要求，各项测量性能也都达到了高标准，其中多项创新填补了国内空白。其中，课题组研制的光学持气仪代替传统放射性法进行安全环保施工，并实现了和电容持水优势互补进行流体成分测量。在存储/直读双模式短节研制上，课题组还完成了井下仪器信号调制与解调，使用单片机和CPLD芯片技术，在直流供电单芯电缆上实现了测量数据上传和控制命令下行的全双工双向通讯，井下直接存储数据格式统一，使得该仪器具备无电缆存储和有电缆直读测井双模式。在配套地面便携系统研制上，课题组力求用软件代替硬件实现各种功能，做到了硬件小型化，方便携带和使用。此外，我国自主研发的这一存储/直读水平井产出剖面测井仪，硬件成本约200万元，与国外同类仪器相比，每口井可以节约130万元左右的施工费用。
郭国民介绍，目前，他们研制的样机经过三相流室内刻度和现场井实验，各项技术指标均达到了实际应用要求，下一步将进行成果转化和推广应用。