大庆油田注产剖面测井技术及应用

1、SPE 64653大庆油田注产剖面测井技术及应用谢荣华刘兴斌候云福f大庆油田股份生产铡井研究所)摘要目前大庆油田处于高音水开发后期。随着油井产出寝含水的升高，对两个剖面测量的要求 也在不断地提高。而随着聚合物驱和三元复畚驱采油技术的应用，两十剖面测井的难度也日益 增大。鉴于这种情况大庆油田开展了多种适用于高台水和聚合物驱的注产割面测井仪器和方 法。丰支舟绍了大庆油田的两个剖面测井，以及这些技术在大庆油田的应用情况。重点介绍了 过环空产出剖面测井系列。注人剖面和产出剖面测井资料对油田的开发具有重要作用。两个剖面测井可以为地质 分析提供丰富的动态资料，为油水井的压裂、酸化、化堵等作业提供资料，并评

2、价其效果； 对开发区域进行系统监测。研究开发层系的动用状况和水淹状况，以采取合理的注采方案， 最终到达提高产量、提高采收率的目的。大庆油田常规水驱开发的油井具有生产层位多、油井的产量较低、产液含水率高、产 出剖面溯井仪需要在油套之间的环形空间起下等特点。大庆油田普遍采油分层注水，注入的流体在配注管外注入到地层，无法采用接触的方法进行测量每个配注井段的吸水剖面。这给注入剖面测井带来很大的困难。 大庆油田的开发已进人三次采油阶段，聚合物驱、三元复合驱和泡沫驱将成为提高采收率的主要手段。对于三次采油的注入井和产出井，井筒内的流动都表现为非牛顿流体的流 动。聚驱产出井内的流动为油、气、水、聚四相流动，

3、流动特性非常复杂。研究三次采油井 的动态监测(注人剖面和产出剖面测量)成为新的课题。针对两个剖面测井面临上述复杂的问题， 大庆油田投人了很多的研究力量开发两个剖 面的测井技术。对于注入剖面，发晨了以同位紊吸水剖面测量分层配注井的技术，利用连续涡轮流量计测量笼统注人井吸水剖面的技术，以及使用电磁流量测井仪测量注聚井和注水井注入剖面的技术。对于产出剖面，开展了从低流量到高流量、从低含水到高含水、从油水两 相漉到油气水三相流、从垂直管流到水平营流的一套相对完善的过环空测井技术。两个剖面 的测井为大庆油田的高效开发发挥了重要作用。产出剖面铡井技术产出剖面测井仪器普遍采用外径为28蛐的、带有集流器的流量

4、、含水率、温度、压力和套管接箍定位器的生产测井组合浏井仪。流量测量普遍用涡轮流量计、含水率测量采用电一410剖f毒晕豳l阻抗式舍水宰计在多相流实睦装置上的刻度圈版容、阻抗等多种传感技术。1集流式涡轮流量计目前油井内的流量测量普遍采用涡轮流量计。井下的涡轮流量计集流式和连续两种。 连续流量计适合于高的流量测量。而大庆油田由于油井的产量较低，因此广泛采用集流式涡 轮流量计。集流式流量计所覆盖的流量范围从05120m3d。集流后，集流式流量计具有线 性好、压损小等优点。缺点是具有可动部件，仪表常数会发生变化，需定期标定。2取样式电容含水率计在流体的流动通道内设置一个由继电器控制取样器，取样后的油水在

5、重力的作用下分 离，利用电容电报探测油水界面的位置即可确定含水率。含水率的测量范围为100，测 量精度为5。流体的电容与含水率成线性关系。该类型含水率计在大庆油田应用相对普遍。 在低流量时的电极粘油和井内含水率随抽油机波动是影响取样式电容含水率计的主要原因。3流动电容含水率计该含水率计的结构与取样式电容含水率计相似，但测量是在流动状态下实时进行的。 在大庆油田，这种含水率计主要用于低产井测井。研究说明流量测量仪表，对于电容式含水 率计，在油为连续相时，传感器敏感于体积含水率，但在水为连续相时，传感器只敏感于碰 撞到电极上的油泡。因此，尽管含水率的测量范围为帖100，但由于高含水时传感器仅对 流

6、过传感器的一局部油泡有响应，含水率的测量精度不高，般为10。4阻抗式含水率计该仪器是针对高含水井测量而研制的新型含水率计。通过测量油水混合物的阻抗来确 定含水率。该仪器工作在水为连续相时，测量精度高于电容式含水率计，且重复性和一致性 好。随时间连续测量。电极粘污和井下流量波动对测量的影响大为减小。在多相流装置中含水率的标定精度为3，测量范围为50100(随流量的降低，含水率测量范围会变宽)。一411一目前仪器已在大庆油田测井近200口。图1为该仪器在模拟井的标定图版，由图可看出，这种 仪器在高流量时输出与流量无关，在低流量能够反映油水滑脱的影响。图2是利用该仪器在 拉61738井的测井结果。由

7、图可知，流量和含水率均随抽油机井的抽吸而波动。资料应用表 明，这仪器可以用于确定高含水层。仪器的缺点是难以区分油和气，因而测量受气的影响。80；70；薏砷50O501 150时阿?-)田2阻抗式含水章现场测井曲线5别离式过环空找水仪别离式找水仪用来测量低产井的油水的分相产量。该仪器利用了在低流速下，井下的 油水会发生别离的原理。仪器结构如图3所示。在O225 m的流量范围内，该方法测得的分相流量测量精度达2。图4为该仪器在多相流实验装置的标定结果。 该流量计对集流器要求较高，要保证集流器充分的电子蝇略密封。出藏口过环空流体取样器通过井下取样、地面化验的方囊藏法，确定聚合物浓度、牯度、合层含水率

8、等参数。尤其是，该仪器能够以较高的精度测量含水率。在多相流动 实验装置进行的实验以及在聚驱产液井进行14井次的现上进藏口 场试验结果证明，该方法能很准确地测量合层含水率。套f 在井下全流量段取样得到的含水率与井口化验结果最大相差不超过5。并且不受脱气的影响。表1是典型的4 口井内井下取样古水率与井口取样及计量问落实含水率 之间的比照。由表可见，井下取样得到的含水率非常接 近于井口化验结果。此外，在模拟井进行了三相流实验电掇还证明了一个重要的结果：井内含气的多少并不影响油下黼口水比例测量，仅仅影响取样筒内液体体积。这一结果为 在两相流乃至三相流的条件下，测量聚驱和三元复合驱产液井的产液剖面提供了

9、有价值的思路。圈3别离式过环捷水仪仪螭构圈一412一09，9 88，7，6，7S5、，4，4，3一睾s憾雹霉纛，一孓E一糖雹霉曩，322，。尹l l7一O 0O24 6 B lO 120 I23 456 789总流量(m 3d)总藏量(m 3椰(I)(2)圈4分膏式过环空找水仪在多相流动装置上的实验结果囊1井下过环空流体取样在垒井段取样与井口化_眙水比照计量问蛤出 井口取样古)jc() 井下取样音水() 序号井号含水() 两个样品 平均两个样品 平均717 722IN2J岳P35 7tg722 7I-6726 704一周前洗过 679 6942 N2J6P35 683 678井68r6 662

10、727 7173 N2J4P25733 728 723729 72 8715 7264 N2J4P25733721722727 71857电导式相关流计电导式相关流量计适合在水为连续相下工作。探头由两个电导传感器组成，两路传感 器敏感于流过传感器的油水混合物的电导率变化。采集两路传感器输出的流动噪声信号，对 其进行相关处理，可确定流体的流速，进而换算出流体的体积流量。流量计有较高的可靠性， 仪表常敦稳定不需频繁标定。流量测量范围到达1100 m。仪器在模拟井标定结果说明， 不同含水率下测量流量与标准流量的线性关系很好(图5)。电导式相关流量计试验样机已 完成11井次的现场试验，证实该方法应用于

11、高古水井流量测量的可行性。图6为现场浏井曲 线，曲线能够反映流量随抽油机井的冲帝j变化。8兰相流测井在大庆油田，由于生产压力过低，有相当一局部油井产气。因此，三相流的测量也是叶磁回避的问题。3 53Z 5 幔2 3帏l5 -7暇1曼H一)|趟篇擞霉lt x9假lO I l罨0 5O柏曲100 120 0 10 30 帅 砷 70标准巍量留，dl时问(e)田6电导式相关流计瑰场蔫井曲线 圈5相关谵计捌度圈版现有确实定油、气、水三相流分相产出剖面的方法是通过测量三相的总流量、含水率 和流体密度三个参数，结合温度、压力测量以及油、气、水各相的物性参数来实现的。采用 集流式涡轮流量计测量总流量，采用低

12、能源(镉)密度计测量含水率和密度。注人剖面1同位素示踪法测量吸水剖面在大庆油田，由于多层系开采，一般采用分层配注的方式进行注水。由于常规的涡轮 流量计无法探测到管外各层的吸水情况，因此广泛使用同位素示踪法测井。它利用同位素释 放器在一定的深度上向井内释放同位紊活化物质(Bal31微球)。同位素载体随注入的水一 同流人地层。当同位素载体的粒径大于地层，必有局部载体滤积在井壁附近。可以认为，地 层的吸水量、滤积在该层段井壁附近的同位紊载体质量以及这局部同位素发射的射线强度之 间互成正比关系。在注入之前和注人之后分别实施伽马测井，就可以根据对应的射孔层位上 两次测井前后的伽马曲线差值的面积来确定该层

13、的吸水能力。该方法具有原理简单、本钱低 廉、分层能力强等优点因而在大庆油田获得广泛应用。每年的测量数量到达2000口井。2电磁流测井仪测量注聚井的吸水剖面大庆油田的聚合物驱采油技术是提高采收率的有效措旅，目前已经进入大规模推广阶 段。监铡聚合物驱的注人剖面成为生产测井的重要课题。由于聚合物溶液属于高粘滞非牛顿 流体。传统的涡轮流量计由于受粘度影响不适台测量。大庆油田研制成功电磁流量测井仅可 以很好地完成这一工作。电磁流量测井仪具有优良的重复性，溯量不受流体粘度影响。采用 集流点涓的方式测量可以指示厚层内吸聚的位置和吸聚厚度。仪器的流量测量范围为l000 m，重复性和一致性误差为3。图7为电磁流

14、量计刻度图版。3全井眼流量计全井跟涡轮流量计采用可折叠的涡轮流量传感器，可以实现聚驱注入井全井眼的连续测量。它很好地解决了聚驱笼统注入井层内吸分问题，显示吸液部位直观清晰。这一仪器已一414经在8口注聚井中进行了试验。 北31155井的测井结果如图8所示。连续曲线清楚地反映了注入层段的吸水情况。并在其中的北31l_P55井中不同深度下与电磁流量测井仪的结果进行了比照。二者测量结果大 致吻合。辜3u，一哪舌言栅啪狮m厂 ，毒-I一o5 7009 11舅事(111)圈7电磁准计劐度圈版圈8全井嘿澹量计蔫井曲线展望两个剖面测井技术是随着油田的开发对该技术的需要，以及传感技术、电子技术和其它相关技术的

15、进步而开展的。“大庆主力油田由于处于高含水后期，开采的对象越来越复杂，对产出剖面的测量也提 出更高的要求。近期内，这些需求集中于以下几个方面：(1)继续提高产液剖面测井的精度，提高仪器的分层能力大庆老区油田含水高，夹层薄，而外围油田产量低、含水相对较低。目前阿技术测量 精度仍不能完全满足对分层能力的要求。尤其是需要提高特高含水率测量精度和低产井流量 测量的精度。(2)提高三相流的测量精度、降低测井本钱大庆油田多数井都不同程度地产气，三相流普遍地存在于油井中。现有的相组分和总 流量测井仪的澍量精度、工作的可靠性需要提高，测井本钱也需要降低。如何从测井方法、 测井仪器、测井工艺和资料解释等方面入手

16、，在三相的状态下准确测量油、气、水的分相流 量，或在含气的条件下测准油水的比例和油水的总流量是一个急需解决的难题。(3)开展聚驱、三元复合驱等三次采油井产出剖面剥井随着聚驱和三元复合驱开发的深入，采出井产出液的性质也同水驱时有较大的变化： 流体粘度增加、油水趋于乳化。常规的产出剖面测井仪器将不适应。井下流体取样器和相关 流量测井仪等含水率和流量测井技术将是有潜力的技术。应加快这些技术的现场推广，还要 探讨新的技术，以最终解决三采阶段的产出剖面测井难嚣。从技术本身的开展方向来讲，产出剖面的测井技术需要进行下面几方面的研究：先进的测井方法和敏感技术是产出剖面测井技术开展的关键 传感器技术的突破将导

17、致产出剖面浏井的重大进展。目前，已经开展了阻抗式含水率计、电导相关流量计等多种新的测量方法。但还不能完全满足油田开发的需要。应广泛研究基于力、电磁、放射性、声、光、热等物理效应的传感技术。针对不同的测量对象和测井条件，采用不同的测井方法。 成像测井技术是一个重要的开展方向。通过检测被测流体各相组分在管道截面的分布信息，对流型的研究和浓度的检测具有重要的价值。该技术在并下的实现具有很大的难度，主要取决于阵列传感器的设计、高速信号传感技术、高速数据处理硬件和软件的实现。开展多传感器的组台技术。到目前为止。没有任何一种传感器能够在任何条件下覆盖 所有的流量和含水率范围。因此，研究各种窗器的组台就非常

18、重要。例如，电容和电导传感 器的组合可以覆盖100的含水率范围。应该开展连续测井技术，为地质分析提供尽可髓多的信息。进行多相流体的流动机理、以及信号、信息处理研究，提高测井解释精度多相流动是一个复杂的随机过程，流体的物性参数、流速、组分、相间滑移、各相空 间分布对仪器的响应产生极为复杂的影响，尤其是聚驱和三元复合驱采出井可能为高粘滞的 非牛顿流体，流动情况更为复杂。因此研究多相流动的规律。研究井内流体的力学和电磁学 性质，研究测井仪器的响应规律，确定解释模型是一项根底性工作。同时，应用信号和信息 处理技术，对来自井下的信号进行加工、处理，获取有关流体流动的信息。根据测井仪器的 响应，最终以较高

19、的精度解释出油、气、水分相流量那么是一项重要的工作。提高井下辅助部件的可靠性，保证澍量的可靠性井下仪器的辅助装置，如集流器、取样器，以及井口密闭装置的工作性能对测井质量， 尤其是产气井的测量质量有很大影响。对于过环空测井机械尺寸的限制，井下辅助装置的设 计具有很大困难。提高辅助装置的工艺水平也是紧迫而重要的工作。作者认为，对于两相流测井，目前的方法和敏感技术已经满足要求，重点是在现有的根底上改良完善，提高测井质量；而对于三相流测井，那么要在开展新测量的方法下工夫。参考文献【1Qiag虬Liu xingb缸Liu Qing眦蚓uhui“A n唧蛐孵晡ng 1nodel of nuid c印埘劬。

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