• / 114
  • 下载费用:2 下载币  

测井解释与生产测井-吴锡令 生产测井原理与应用

关 键 词:
测井 解释 生产测井 吴锡令 原理 应用
资源描述:
1生产测井原理与应用执笔:吴锡令目 录1 概 述2 动成像测井3 动剖面测井定量解释4 入监测5 踪资料分析应用21 概 述生产测井是监测油气田开发动态的主要技术手段。根据测井目的和测量对象的不同,生产测井可以划分为三大测井系列:其一为流动剖面测井系列,测量的主要对象是井内流体,目的在于划分井筒注入剖面和产出剖面,评价地层的吸入或产出特性,找出射开层的水淹段和水源,研究油井产状和油藏动态;其二为储层监视测井系列,测量的主要对象是油气产层,目的在于划分水淹层,监视水油和油气界面的移动,确定地层压力和温度,评价地层含油或含气饱和度的变化情况;其三为采油工程测井系列,测量的主要对象是井身结构,目的在于检查水泥胶结质量,监视套管技术状况,确定井下水动力的完整性,评价酸化、压裂、封堵等地层作业效果。在对油气田开发进行地球物理监测时,需要解决一系列互相关联的油矿地质问题。应用生产测井方法解决这些问题的可能性,与整个油藏开采的地质和工艺条件,单井结构和条件,产层的开采特性,方法对有用信号的灵敏度以及使用仪器的探测深度和工艺特性有关,因此需要组合应用几种互相补充的测井方法。这些组合根据监测(或检测) 任务的需要,按井的类型( 开采井、注入井、检查井 ),井的工作方式(自喷井、气举井、机械抽油井或笼统注入井、分层注入井),地层状况( 孔隙度、水淹类型、水淹程度),井中流体特性(相态、流量、含水)划分。每一种生产测井组合都包括主要的和辅助的方法。属于主要方法的是那些经过广泛试验,并有系列井下仪器产品保证的方法。辅助方法包括那些在用主要方法确信不能完全解决问题或对研究问题有辅助作用的方法。我国油田目前采用的生产测井系列的典型组合情况见表1。每个油田在油田开发设计中,在典型组合和其它原则性文件的基础上,需要制定地球物理监测系统的具体要求,它一般包括以下问题:①地球物理监测的任务;②生产测井组合的主要方法和辅助方法;③在油田具体地3质技术条件下解决这些任务的途径和措施;④为有效进行测井所必需的开采装备结构的改变;⑤必需的地球物理监测工作量和周期性,按油藏面积和地层层系、开采目的层、井的类型的布局;⑥生产测井解释所需要的辅助信息;⑦资料加工方法和总结报告形式。表 1 油田开发监测的生产测井组合监测任务 井的种类 地层状况 井中流体 主要方法 辅助方法笼统注水 — 自来水 污水涡轮流量计电磁流量计核流量计井温计划分注入剖面评价地层吸水特性 分层注水 — 活化水伽马仪井温计氧活化水流测井自然伽马仪接箍定位仪井径仪压力计自喷井气举井 —油水气井温计压力计流体密度计持水率计涡轮流量计核流量计划分产出剖面评价地层生产性质机抽井 —油气水测量项目同上采用小直径仪器过环空测量自然伽马仪接箍定位仪井径仪盐水水淹 — 中子寿命测井仪 井温计金属套管(未射孔)淡水水淹 — 次生伽马能谱仪 井温计金属套管(已射孔) 盐水或淡水水淹油气水脉冲中子测井仪井温计流量计流体密度计持水率计自然伽马仪接箍定位仪岩石密度仪监测油水界面、气油界面位移划分水淹层评价地层含油性非金属套管(未射孔)盐水或淡水水淹 —感应测井仪侧向测井仪补偿中子测井仪自然伽马仪确定管外窜流检测套管状况检查地层作业效果金属套管(已射孔) —油气水超声成像测井仪管柱分析仪噪声测井仪井径仪井温计伽马仪流量计自然伽马仪流体密度计评价水泥胶结质量金属套管(未射孔) — —水泥胶结测井仪超声成像测井仪自然伽马仪中子伽马仪4地层密度测井仪生产测井不仅是检测了解井内问题的手段,更重要的是监测评价油气藏开发动态不可或缺的资料来源。因此,除了对于出现问题的井应该及时进行检测,对于采取地质工艺措施的井和改变功能的井,在采取措施或改变功能的前、后都要进行测量外,还应该根据监测油气藏开发动态的需要合理安排生产测井的测量周期。当研究吸水剖面时,应该间隔半年测量一次。研究产出剖面时,在各种类型的生产井中应该每年测量一次。监测流体界面和评价含油气饱和度时,在观察井中和标准井网内的井中最好每半年测量一次。在注水井中检查套管技术状况时,至少每年应该测量一次。只有按合理的周期进行生产测井,才能保证资料的连续性、系统性和完整性,对油气藏的开发动态进行有效监视。取全取准各项生产测井数据是正确进行解释评价的前提。测井之先必须根据油气田开发动态监测的需要,周密计划和安排测量项目,针对具体问题和条件,合理选择和组合有关的生产测井方法。目前实际测井作业中采用数控测量,测井仪器尺寸一般具有统一的规范,可以根据测井需要选择若干测量项目组合成一支仪器下井,测量信号可以多道控制和传输。需要注意的是,在选择生产测井组合以及按井的类型分配工作目的层时,除考虑测井方法的原理适用性外,还必须考虑测井仪器的测量适应性。2 流动剖面测井方法油气田开发动态监测的重要途径是测量采油井和注水井内的流体流动剖面,测量目的是了解生产井段产出或吸入流体的性质和流量,对油井生产状况和油层生产性质作出评价。流动剖面测井属于流体动力学测量,测量参量包括速度、密度、持率、温度、压力等。因此,要想准确测量流动参数和正确分析流动剖面,一方面必须具备流体力学方面的基础知识,另一方面需要掌握测井原理及分析5方法。量测井流量是表征油井动态变化和评价油层生产特性的一个重要参数。生产测井的流量测量对象是井内流动的流体。单位时间内流过某一流道截面的流体体积,取决于流体流动的速度。流量测井实际上是测取同流体速度相关的信息,然后求出平均流速,再与截面积相乘求出体积流量。流量测井目前应用最广泛的是涡轮流量计测井和核流量计测井,其次是放射性示踪测井和氧活化水流测井,电磁流量计、热导流量计只在一些特定情况下使用。流量测井的特点通过测量与流动速度有关的物理量,间接求出井内流体的流量或相对流量。因此,要精确地测量流量,就必须明确测井信息与流量之间的理论或实验关系,正确地采集和分析测井信息。轮流量计测井涡轮型流量计的传感器由装在低摩阻枢轴扶持的轴上的叶片组成。轴上装有磁键或不透光键,使转速能被检流线圈或光电管测出来。当流体的流量超过某一数值后,涡轮的转速同流速成线性关系。记录涡轮的转速,便可推算流体的流量。井下涡轮流量计多种多样,大致可以分为敞流式和导流式两种类型。敞流式流量计主要有连续流量计和全井眼流量计两种,其特点是可以稳定速度移动仪器,连续地沿井身进行测量流动剖面,可以在较宽的流量范围内使用。连续流量计(图1)的叶片直径较小,仅测量流道中心部分流体,低压、低动量气体倾向于绕过涡轮,而不使涡轮转动。为了改进横剖面测量,全井眼流量计(图2)采用折叠式叶片,下井通过油管时合拢,测量时可以张开,反映流道截面上约80%的流体的流动,从而改善了测量性能。导流式流量计主要有封隔式流量计、伞式流量计两种,其特点是在探6测深度先封隔原有流道,把井内流体导入仪器内腔后集流测量,主要用于测量低流量的油气井。早先的导流式流量计采用皮囊封隔器(图3),封隔器易损坏,操作不方便。伞式流量计(图4)采用金属片和尼龙布构成伞式封隔器,提高了使用寿命和测井成功率,但由于金属片不能和井下管壁完全密封,仍有少量流体由间隙流过,所求流量值误差较大。后来在金属伞的外面又加一个胀式密封圈(又称之为胀式流量计),克服了封隔器的易损和密封问题,能用于气流或液流,对于多油气层的井测试特别有用。图 1 连续流量计 图 2 全井眼流量计7图 3 封隔式流量计 图 4 轮流量计工作原理不同类型的涡轮流量计,涡轮变送器的结构可能不同。比如全井眼流量计的涡轮由四个可折叠的叶片构成,而连续流量计的结构则如图5所示,叶片数目一般2~8个,叶片倾角30°或45°。例如图1所示的高灵敏度连续流量计,只有两个“S” 形叶片,高度10约片上各点的间距角度不同,按流动实验确定的理想数值变化。图 4涡轮结构示意图虽然涡轮变送器的结构各一,但涡轮流量计的工作原理相同,都是把经过管子截面的流体线性运动变成涡轮的旋转运动。当流体轴向流经变送器时,流体流动的能量作用在叶轮的螺旋形叶片上,驱使叶轮旋转。假定流体是不可压缩的和涡轮材料是均匀的,根据动量矩守恒和转动定律,涡轮的动态方程式为8(1)1式中 J——涡轮的转动惯量;ω ——涡轮转动的角速度;流体作用于涡轮的力矩;∑ 作用于涡轮上的阻力矩代数和。当涡轮转速稳定时,假定涡轮轴承只有机械摩擦,流体粘滞摩擦只作用于叶片表面,则有稳态方程(2)312式中, r—叶轮的平均半径; α —叶片倾角; δ r—叶片的厚度; ρ f—流体体积密度; 体沿叶轮旋转轴方向的流速。于是,涡轮流量计的频率响应可简写为(3)()式中 N——涡轮的每秒转数(以下用 v——流体与仪器的相对速度;K——仪器常数,与涡轮的材料和结构有关,并受流体性质影响;涡轮的转动阈值(始动速度值),与流体性质和涡轮摩阻有关。式(3)称为涡轮流量计的理论方程。当仪器在井内以恒速 体与仪器的相对速度 v是 值取二者之代数和。为考察流体性质变化对仪器常数和涡轮转动阈值的影响,可将(2)式改写为(4)24式中,C 叶片的雷诺数N ,对于原子序数 ,水有可能构成连续相,若油水流型为泡状,虽然油泡会引起电场畸变,但电容器中的液流将成为等势体,电容量接近全水值,传感器的响应失去分辨能力。对于段塞流和沫状流也会是这样,仅因为油水分布不均匀,会影响电量稍有波动。环空式传感器让井内液流自然流过其环形空间进行测量,鉴于上述原因,此类持水率仪应用的有利条件是“油包水”分布状态。62由于油包水状态有时可能持续到 为 60%左右,所以仪器测量可能识别的持水率上限为 0%,但其可靠的测量是在 0%的井况下。实验研究结果与上述理论分析基本是一致的。图 43 是环空式电容持水率计响应与水相就地体积分数之间的实验刻度关系。对于水和柴油层状混合的情况,测量响应与水相就地体积分数的关系(图中的圆点) 。对于油水乳浊液,当水相就地体积分数大于 60%以后,测量响应(图中的方点 )不再随之变化,仪器丧失分辨能力。空式持水率计测井环空式持水率计传感器内绝缘层与外电极(仪器外壳) 之间的环形空间设计适当的截面积,使液流通过时不改变原有的流动状态。仪器将内圆柱体作为振荡电路的一部分,振荡频率是环形空间流体介电常数的函数,测量并记录仪器的频响,然后间接求出井底持水率。环空式电容持水率计可用于连续测量或定点测量。测量前,仪器要在地面温度和压力下校准,把探头分别放在空气、油和水中观察它的频响。井底条件下频响的确定,还需进行压力和温度校正。仪器记录显示的信号一般是井下的频响,测井解释就是由频响求出井底含水率。尽管测井响应并非线性的,但现场测井解释常用下述线性公式计算一个之为视持水率,作为对于真实持水率的估计: (47)为测井读数, 、 为仪器分别在水中和油(气)中格地讲,测井资料解释应该包括三个步骤:首先对地面校准的油、水读数进行压力和温度校正,求出井底条件下纯油和纯水的频响;然后对仪器的测63井读数按井下油、水频响进行刻度,求出含水指数,这个含水指数可以认为接近于持水率数值;最后按实验图版由含水指数求出含水率,或者按照适用的经验相关规律进行解释。新型数控测井仪的测井资料,可由车载计算机按已经输入的各种关系图版,将仪器记录频响经温度和压力校正后输出,还可直接转换为持水率值输出并显示。根据测量原理,测井读数是探头对井下某一位置 H 高度管子内实际存在的各相混合流体的响应,因此反映的应是水的就地体积分数( 即持水率) 。由于各相流体间可能存在滑脱现象,持水率大小并不等于含水率,所以还需要进行滑脱影响校正后才能求出井底含水率。样式持水率计测井理论和实验均表明,如果油、水在传感器内呈层状分布,则电容法持水率计的测量响应基本上是线性的,并且可以测量较高的持水率。大庆油田研制的找水仪(图 44)上所带的持水率计,其结构仍为一个柱状电容器,但在进液口和出液口分别加了一个球阀和单流阀。测量时仪器停在预定深度上,取样断电器断电,弹簧带动球阀密封进液口,上部单流阀自动关闭,实现对集流后经环形空间的流体取样;然后静置一定时间,让油、水按重度分离后测量记录与电容量有关的电位差值,完成一次测量。此后,断电器通电,衔铁拉开球阀,新的液流进入取样室把原有样品冲洗干净,移动其它位置继续测量。图 44 找水仪结构示意图当取样室中油和水完全分离时,取样室的电容 C 等于水介质电容 油64介质电容 和,可得(48)(对于一定的仪器,B w 和 为可实验校定的常数。因此采用分离法测量时,取样室的总电容与持水率近似成线性关系。测井资料解释时,先求出电容量 C,再由地面校验的 式(48)求出持水率 可由实验建立的的关系图版,直接将测量读数换算为 北油田研制了另外一种取样式电容持水率计,根据压差平衡原理设计出取样室,利用井筒中一定高度不同油、水比例的混合流体产生的压力差,控制取样室内的油和水以不同比例自动分离,然后采用电容法进行测量。不难理解,取样室的总电容与持水率的理论关系满足(54)式。其独特之处在于,取样室内的油和水可以在连续测量过程中实现动态分离,因此不仅可以点测,而且可以连续测量。取样式电容持水率计的优点是测量响应近似线性,测量目的是可以用于持水率较高的情况,克服环空式仪器的不足。然而,其应用效果的优劣取决于取样室内油、水的分离情况。由于油、水完全分离一般需要较长时间,特别是井内流体如果原来是乳浊状态,可能几个小时也不会完全分离,加之取样室和电极的沾污影响,使得取样式电容持水率计的测量精度太低。因此,目前主要采用环空式持水率计测量油井内的持水率参数。射性持水率计测井大庆油田研制的放射性含水率—密度计,利用低能 X 光子的吸收特性测量井底持水率,同时又可利用低能 γ 光子的吸收特性测量混合流体的密度。测量密度的方法与伽马流体密度计相同,此处着重介绍测量持水率的方法。量原理前已述及,当低能光子穿过物质时,与物质发生光电效应、康普顿效应和电子对效应,并按指数规律衰减。质量吸收系数μ 与射线的能量 及吸收物质的种类有关。井内流体中几种主要物质的吸收特性见图 45。图 45 碳、氢、氧、铍以及原油、甲烷、水的质量吸收系数当 0,低能光子主要由于光电效应而被吸收, μ 与组成该物质的元素的原子序数有极大关系。油气是碳氢化合物,水是氢氧化合物,虽然和 的原子序数只差 2,对于低能量光子,它们的 μ 差别还是比较大的。是利用了这一特性,测量方程为(49))(式中,按流体伽马密度计的原理可测定 ρ , ρ w 以及 L、 μ o、 μ w 均可事先确定,因而测量记录 I 便可求得持水率 射性含水率09)作为放射源。 109衰期 435d,可以放出 22 X 射线和 88 γ 射线,后者数量大约只是前者的4%,而且 γ 射线的逃逸峰明显远离 X 射线峰( 见图 46)。66仪器测量时,用 γ 射线记录 式(56)求出混合流体的平均密度ρ ;而用 X 射线记录 据式(49)求出混合流体的持水率 样,可以同时获得两个参数。井资料应用放射性含水率—密度计测井资料可以求出 ρ 和 个参数,其应用相当于流体密度计和持水率计的综合测井结果。此种仪器测井有两个特殊优越性:其一,一种仪器图 46 109能谱(经 6层吸收)测量可以代替流体密度计和持水率计两种仪器测井;其二,仪器能够连续测量,测井响应受流体流动状态影响较小,并且可以在高含水条件下应用。但是,此种仪器测量 ρ 和 个参数都是采用放射性方法,累积涨落误差的影响比较大,使得测量精度较低。因此,此种仪器的应用不普遍,只有少数油田用在脱气的低产油井内测量。总之,放射性含水率—密度计测井可以为多相流动分析提供一种不同的技术选择,对于确定各相流体的持率很有意义。在油、气、水三相流动条件下,若已测量求出混合流体的平均密度 ρ 和持水率 有下式(50)1由气、油、水的密度 ρ g、 ρ o、 ρ w,便可确定持油率 持气率 般情况下, ρ g、 ρ o、 ρ w 由井口数据换算求出或关井测量获得。动成像测井油气井内多相流体的流动属于非均匀介质动态问题,需要采用非线性测量方法研究解决。传统流体识别测井技术采用的是局部空间上平均的线性测量方式,无法获取流体介质空间分布信息,难以提供油井内流动剖面的详细情况。近年来随着观测科学和计算机技术进步,属于非线性测量范畴的流动成像测井技术得到快速发展,它可以对井内流动进行实时检测,获取多相流体的二维或三维分布信息,通过处理给出相分布廓形,实现流型辨识和确定相含率、相速度,从而为油井生产状况评价和油藏动态分析提供准确可靠的依据。在应用需求的拉动和科技进步的推动下,流动成像测井已成为目前国内外地球物理测井界的一个研究热点。流动成像测井研究是在地面多相管流成像测量技术研究的基础上开展起来的。二十世纪七十年代计算机层析成像技术(世以后,地面流动成像测量得到迅速发展,先后提出了伽马法、超声波法、电容法、电阻法、电磁感应法等测量方法,应用领域包括地面管道输送流动测量、化工过程成像以及医疗检测等诸多方面。进入二十世纪九十年代,油井内多相流动成像测量研究开始起步,虽然可以借鉴地面流动成像一些成功的测量方法,但二者又有明显的不同。地面流动测量一般在塑料或有机玻璃管道外面进行,测量仪器可以不受体积大小限制,测量环境通常为常温、常压,而流动成像测井需要油井套管内进行,钢铁质套管不仅限制了井下仪器的大小,而且测量环境温度高、压力大。研究实践表明,流动成像测井比地面流动成像测量的技术难度更大,目前问世的有电容法、电导法和电磁法等几种测量方法。流动成像测井方法和技术正在快速发展和完善之中,本节介绍成像测量的68一般原理和几种流动成像测井方法,并简要评述流动成像测井研究的进展。动成像测量原理流动成像测井是对油气井内流动的流体进行成像测量。成像测量的实质是运用一个物理可实现系统来完成对被测物场某种特性分布的 换和逆变换。换体现为对物场不同方向的投影测量,反映的是投影方向上某种物场特性分布参数对投影数据的作用变化规律;变换则是运用投影数据确定该物场特性分布参数的过程。换的数学表达式是定义于平面上的二维函数 μ (x,y)沿直线 L 的线积分:(51)(式中 L 为此平面上积分直线 。J. 于 1917 年0l提出了方程 (7解析解,证明当函数 满足某些弱条件时,则有逆变换(52) 202 ),( P '(l,θ )表示 P (l,θ )对变量 l 的偏微分。式奠定了成像测量理论和计算的数学基础,在实际应用中尚需解决一些具体问题。变换公式是对所有方向射线进行积分,而在成像测量中,只能获取有限条射线上 μ 函数的积分估计值。因此必须解决数据的离散或有限等问题,一方面需要有正确而合理的投影测量采集足够的物场特性数据,另一方面需要有可靠而实用的计算方法由测量数据快速确定物场特性的分布参数。从基本原理上说,流动成像测量与人们所熟知的医学 像检测是相同的。但是由于测量对象、测量目的以及运行环境不同,无论是信息的获取方式69和处理方法,还是测量结果的分析方法和解释技术,流动成像测量技术与 特点如下:①被测物场始终处于剧烈运动、变化的状态,要求测量系统具备在线获取物场信息的能力和对信息实时处理的功能;②被测物场具有很强的非均匀性,造成物场与敏感场之间相互作用的非线性特性严重,使得图像重建比较困难;③被测物场环境和测量条件往往较差,要求测量系统不仅与被测管道的几何形状和机械特性实现“匹配” ,而且必须适应被测对象的物理环境(如压力、温度)和化学特性(如腐蚀性) ;④被测物场的图像重建和分析比较复杂,不仅需要阐明重建图像的物理意义,而且需要提取与流体运动变化有关的特征参数。从油气井内流体的流动特性分析,流动成像测井属于对非均匀介质动态的非线性测量,其基本内容应该包括三个部分:一是采用特殊设计的敏感器空间阵列,通过不同方向的投影测量获取井内流体中某种既定特性分布的信息;二是运用信息处理技术及图像重建算法,实时重建和显示流体流动截面的图像;三是通过对重建图像信息的分析和解释,获得井内流体的分布状态及其流动变化特征。一个典型的流动成像测井系统的构成如图 47 所示。图 47 动成像测井方法流动成像测井属于对非均匀介质动态的非线性测量,通过对油气井内多相70流体信息的投影扫描和反演处理,实时成像显示流体分布及流动状况。目前,商品化的仪器有电导法和电容法两类,采用电导探针或电容元件构成阵列测量探头,分别利用油气与水的导电特性和介电特性差异辨识井内流体,对流动截面的测量局限于个别点上,已在水平井中见到应用效果,但对物场信息投影测量的数据量和分辨率未能满足成像要求。我国提出的电磁法采用环状阵列电极测量探头,综合利用油气与水的导电和介电特性差异辨识井内流体,可以测量获得多相流体流动截面的清晰图像,正在研制开发全新的流动成像测井系统。导法流动剖面测井探针式电导法采用电导探针构成阵列测量探头,利用油气与水的导电特性差异辨识井内流体,目前已开发出测井商用技术和仪器。斯伦贝谢(司推出的数字式流体成像仪器 ,将 8 个电导探针(起初只有 4 个探针)分别装在扶正器的八个弹簧叶片上,构成测量探头。仪器测量时根据探针附近流体的导电性区分油气与水,导电性流体为水置逻辑 0,非导电流体为油或气置逻辑 1。测量数据用于确定持水率比较简便,每个探针处的局部持水率的计算可简化为测遇水的时间与总测量时间之比,测量精度约为 5%,如图 48 所示。其次,通过处理离散液泡计数和电缆速度可以估计各个探针处的液泡浮升速度,并通过内插获得流动截面上速度场的分布图像。量数据用于重建水平井或大斜度井中流体的层状流动图像比较容易和可靠,但对其它流动机构图像的重建则需要先验知识,并且只能给出粗略估计。 图 48 量原理示意图71美国康普乐(司推出的流动剖面分析仪器 似,探头由 3 个电导探针装在三臂井径仪上组成,仪器可以通过弹簧片的收缩、伸张或旋转实现对流动截面上不同位置流体的测量,对于持水率的测量精度同样约为 5%。此外,三个井径臂上也可以改装热导率或是声阻抗传感器,分别通过检测传感器的温度衰减率和声波衰减速率指示被测流体中各相的就地体积分数。该仪器在低速流体中应用效果较好,持率计算与井眼斜度等因素有关。容法流动剖面测井电容法采用电容器原理构成阵列测量探头,利用油气与水的介电特性差异辨识井内流体。美国贝克阿特拉斯(司与壳牌国际勘探开发集团(合研究,开发出一种多电容流动剖面测井仪器 ,采用 28 个电容传感器,分成 8 列排列在 S 形旋翼上构成阵列测量探头,其中第 1、2、7、8列上各有四个等间距分布的传感器。仪器装有定向装置,保证测量时旋翼总是处于垂直方向,使得 8 列传感器依次处于整个井眼横截面的八个不同位置。该仪器可以定点测量或连续测量,每个电容传感器的测量值提供流体的局部就地体积分数,第 1、2、7、8 列上各个传感器的测量值通过相关处理,可以给出相应位置流体的相速度,并且可以将测量记录的时序数据换算到频率域,通过与来自实验室资料的功率谱比较,识别出流体的流动机构。英国 司推出的多电容流动剖面测井仪器,采用 8 个电容传感器,分别装在多臂井径仪的 8 个推靠臂上,构成阵列测量探头。仪器测量时,可以通过推靠臂的收缩、伸张,实现对流动截面上不同位置流体的测量。该仪器可以定点测量或连续测量,每个电容传感器的测量值提供流体的局部信息,对于流道内持水率的测量精度约为 5%,通过实验资料或先验知识,可以识别流体72的流动机构。磁法流动成像测井电磁法采用环状阵列电极构成测量探头,综合利用油气与水的导电特性和介电特性差异辨识井内流体。石油大学(北京)提出的电磁波流动成像测井方法 量探头设计为同一基准面上等间距环状排列的 N 个同样的电极,每个电极分别置于伞状绝缘支撑臂的末端,以便下井时收拢可以通过较小的空间,测量时张开可以推向套管内壁,其结构如图 49 所示。仪器测量时,首先向其中的一个电极供给电压衡定、频率一定的激励信号,其它 电极作为测量电极,在不同方向上接收流体介质作用下的响应信号;依次进行,能够得到 N(2 个独立测量数据。这些测量数据分别反映了被测流动截面上不同部位介质的电性参数,由计算机根据特定算法将其转化为图像像素,进而重建和显示流动截面图像。电磁成像测量方法直接测量的物理参数是井内流体的电容率 ε 和电导率σ ,工作频率的选择着重从有利于测量流体的 ε 、 σ 参数考虑,同时考虑井下电磁场的特性以及测量条件的影响。此外,为克服“软场”影响(亦即对管道中心部位流体的分辨率低) ,通过在探测电极上、下加屏蔽电极,在测量电极的左、右加聚焦电流,以解决理论模型与测量响应不一致的广义散射问题。目前已研制出测量探头,并通过可行性检验。 1234567891023456主 发 射 电 极聚 焦 电 极聚 焦 电 极 测 量 电 极接 地 电 极接 地 电 极73图 49 动成像测井研究油井内多相流体流动的突出特点一是介质分布形态复杂,二是随时间不断变化。因此,成像测量的基本要求有两点:一是分辨率要高,二是实时性要强。电测量方法属于功能成像,具有实时性强、无损伤性、成本低廉、应用方便等突出优点,所以目前的几种流体剖面成像测井普遍采用的是电测量方法。但是从采样分辨率看,无论是 是 对流体流动截面的测量仅局限于个别点上,而物场信息投影测量的数据量和分辨率还未达到成像测量的基本要求,只能视为流动成像测井的雏形技术和初级产品。此外,这几种仪器的传感器必须采用侵入测量方式,不可避免要对井内流体原有流动状态造成影响。研究力图克服这些局限性,主要基于三个方面的考虑:一是采用电磁波传播方法进行投影测量可以保证较高的空间分辨率和较快的图像重建速度;二是综合利用水与油气介电特性和导电特性的差异区分流体介质,不仅可以比单一利用导电或介电特性差异有更好的分辨能力,而且可以采用不太高的电磁激励频率,减小井下仪器实现的技术难度;三是将传感器阵列置于井眼管壁处,测量过程对流体流动的干扰比较小。实验结果表明,该方法可以测量获得多相流体流动截面的清晰图像,实现真正的流动成像测量,为开发全新的流动成像测井系统奠定良好基础。流动成像测井技术与其它高新技术一样,其发展从根本上说取决于应用的需求。目前,为增强复杂条件下的勘探能力和提高开发效益,越来越多的油气井采用斜井和水平井,井内流体分布和流动特性更加复杂,生产动态监测迫切需要先进适用的新技术。流动成像测井技术随着观测科学和计算机技术进步应运而生,其研究和开发不仅是科学技术发展的必然,同时也为油田合理开发所必需。由此可以预见,流动成像测井技术必将迅速发展和实用化,成为油井动态监测的主体技术。743 生产动态测井分析油气井生产过程中,生产井段通常有多个储层同时产出或吸入流体。通过测量生产井段的混合流体流动剖面,可以了解各个储层的生产状况和变化动态,为制定合理的开采方案和增产措施提供科学依据。流动剖面测井属于流体动力学测量,测井项目包括流量测井、温度测井、压力测井、密度测井、持率测井以及自然伽马测井、井径测井、接箍磁定位测井等辅助项目。流动剖面测井解释需要回答的问题是:① 哪些层位产出或吸入流体;② 流体的性质如何;③ 流体的流量多少;④ 储层的生产性质怎样变化。流动剖面测井数据是与流体的速度、密度、持率、温度、压力等有关的信息,通过数据处理可以得到所述的流体动力学参量,还必须进一步分析解释,才能回答上述四个问题。流动剖面测井解释需要采用定性分析和定量解释相结合的方法,研究和解决油气田开发中的实际技术问题。井系列选择取全取准资料是测井分析和解决实际问题的前提。在选择生产测井组合以及按井的类型分配工作目的层时,除考虑测井方法的原理适用性外,还必须考虑测井仪器的测量适应性。下面具体对注入剖面和产出剖面的测井系列选择问题进行讨论。入剖面测井组合为了提高石油采收率,目前广泛采用向油层注入水、热蒸汽或化学聚合物等排驱采油技术。对于一般油藏,通过注水井向油层注水补充能量,保持地层压力,同时以水驱原油向生产井推进,是我国目前在提高采油速度和采收率方面应用得最广泛的一项重要措施。对于稠油油藏,目前一般75是通过油井向油层注热蒸汽吞吐开采。在三次采油过程中,通过向油层注入高粘度的聚合物或泡沫碱液,可以改善流度比,扩大波及系数,提高驱替采油效率。应用生产测井监测注入剖面,了解地层吸入能力,是改善和提高注采效率的有力技术手段。注蒸气剖面测井目前主要是采用耐高温的温度计、压力计和流量计组合测量。注水剖面测井是目前应用最广泛同时也是最有效、最重要的手段,它需要根据注水方式和井下管柱配置情况,选择适用的测井组合及测量方法。统注水剖面测量单层开采和物性比较均匀而合层开采的油藏,一般采用笼统注水方法,井下套管中只下有油管,因此又称为光管注水。此种情况井下管柱配置比较简单,有两种注水方式:一种是正注,将油管下至顶部吸水层的上方,油管鞋上部附配有封隔器,通过油管向下注水;另一种是反注,将油管下至底部吸水层的下方,通过油—套环空向下注水。正注时仪器可通过油管下入井内,在油管鞋下部的套管中对地层进行测量。反注时仪器则需通过油—套环空下入井内,在环形流动空间中对地层进行测量。笼统注水剖面测井有两种基本组合:一种是涡轮流量计—温度计—自然伽马组合,适用于注水量较高的井内测量;另一种是核流量计—温度计—自然伽马组合,适用于注水量较低的井内测量。因为核流量计测量流量的分辩率比涡轮流量计要高一些,即使高注水量的井内下部地层的吸水量也较低,故有时又同时采用涡轮流量计和核流量计。这样一方面可以扩大流量测量范围,另一方面两种流量测量结果可以互相对比,提高资料解释精度。层配注剖面测量对于多油层非均质油藏的开采,笼统注水会使得渗透性、连通性好的油层吸水相对比例过高,造成注入水沿单层突进,加剧层间矛盾。这时需76采用分层注水方式,根据井下各油层的压力、渗透率、原油性质等差异,把井下注水井段划分为若干个注水层段,每个层段的油层性质相近,用封隔器把相邻的注水层段隔开,并根据需要在各注水层段装上具有不同直径水嘴的配水器,以控制注入水量的大小。由于分层注水能够更有效地驱油开采,我国油田大多采用了这种注水方式。分层配注井内的油管下至人工井底附近,油套环空被封隔器占据(如图50所示),因此测量注水剖面时仪器只能在油管内活动。我国油田广泛采用放射性同位素载体法测量分层配注剖面,一般由伽马探测器、井温仪和接箍磁定位器组成仪器串。在向井内注入放射性载体前、后各进行一次测量,利用两条伽马曲线叠合异常面积的大小指示相对吸水量的多少,综合流动井温和关井恢复井温曲线,解释出吸水剖面。目前,有的油田采用小直径氧活化水流测井仪器,在油管内测量吸水剖面。图 50 出剖面测井组合产出剖面测井远比注入剖面测井复杂,这是由于采油气井内的流体相态和流动状态复杂化了,并且井口和井下的机械装置一般也比较复杂。从采油井的类型看,有自喷井、气举井、机械泵抽油井、电潜泵抽油井等多种类型。从井下流体的相态看,虽然个别情况下可能出现油或气单相流动情况,但一般情况下是油水、气水、油气两相流动或油气水三相流动。产出剖面测井组合必须根据井下设备情况和流动条件选择确定。产出剖面测井的任务是测取井下各产层的流量、流体成分、压力、温度等参数。根据井下流体的流动状态和流量大小,分别采用集流型或非集77流型测井系列。测井对下井仪器的硬性要求是它的直径,必须保证它能顺利穿过油管或管间环空,在目的井段上下移动测量,因此根据井的类型和井下设备情况,又分为大直径(43小直径(26器系列。另外,根据井下流体的相态和复杂程度,可以选择确定流体识别测井项目。大体上,产出剖面测井可以分为自喷和气举井测量、杆式泵抽油井测量、电潜泵抽油井测量几种类型。喷井和气举井测量自喷生产井和气举生产井的井下管柱结构比较简单,测井仪器可以通过油管下到井内,在套管空间对流体进行测量(如图63所示)。在井口压力大时,下井仪器要加接加重短节,并且井口要采用专门的防喷装置。由于流量高低不同和井眼斜度不同,井下各相流体的流动状态和测井响应差异较大,因此测井方法和组合方式也有不同的特点。中、高流量的垂直井产出剖面一般采用大直径非集流组合测井仪测量。非集流型测井仪器不带集流装置,可以连续测量和点测,测井效率高,对井下流体原有流动状态干扰小,能够测量给出井下连续流动剖面。测井组合的主要项目包括涡轮流量计、流体密度计、温度计、压力计以及持水率计,测量井段内流体为气液两相流时,可以不用持水率计,因为气、液相的密度差异较大,这时流体密度测井可以较高分辩率区分气和液;当测量井段内为油水两相或油气水三相流时,由于油、水的密度相近,必须同时采用流体密度和持水率测量,才能求出各相持率。图 51 自喷生产井测井装置示意图78低流量的垂直井产出剖面一般采用集流型组合测井仪。这类仪器带有集流装置,一方面可以迫使被测量流体充分混合,克服分相流动现象,另一方面可以迫使流体高速流过仪器的导流管,有效提高流量测量精度。其缺点是集流型测井仪器只能点测,测井工艺比较复杂,另外测量时集流过程会造成回压,对原有产出状态可能产生一定影响。测井组合的项目和原则与非集流仪器相同。大斜度或水平生产井内,产出剖面测井组合和仪器下
展开阅读全文
  石油文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:测井解释与生产测井-吴锡令 生产测井原理与应用
链接地址:http://oilwenku.com/p-62790.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们
copyright@ 2016-2020 石油文库网站版权所有
经营许可证编号:川B2-20120048,ICP备案号:蜀ICP备11026253号-10号
收起
展开