生产测井(II)

生产测井原理与应用 to of on in as K to at of 主要内容 应用基础 测量基础 流量测井 密度测井 持率测井 温度测井 压力测井 工程测井 油层监视 综合解释 技术进展 油藏压力来源 : 油藏压力 =上覆岩层地静压力 + 底、边水水柱压力 地层压力：岩石孔隙内流体的压力 6 压力测井 地层压力和地层温度是开发油气田的能量，也是油气田开发中重要的基础参数。油气藏地层压力和温度的高低，不仅决定着 油气等流体的性质，还决定着油气田开发的方式、油气开采的技术特点与经济成本，以及油气的最终采收率 。因此，对一个油气田来说，在勘探阶段以至整个开发过程中，都要十分重视地层压力和温度这两个基础参数的获取。由于油气层深埋地下，多种因素影响着油气层压力和温度，要想准确地获取地层压力和温度特别是不同开发阶段地层压力的确切数值是十分困难的，所以要精心地做好地层压力的测试、计量及计算工作。 6 压力测井 静水压深关系： 井下流体压力 : 压力测量 : 分子的重量和分子运动对器壁撞击结果 压力计的分类： 应变压力计：测量井内流动压力和井底静止压力 石英晶体压力计：精度较高，不稳定试井 电缆地层测试通常同时使用两种压力计 101325)(变压力计 测量原理 : 压力 =弹性元件变形 =应变电阻片变形 =电阻应变灵敏系数： 传感器结构 : 膜式或测力计式 压力计同一骨架上绕有相同参考线圈 和应变线圈进行温度补偿。 21( 测量特点： 下测比上测读数准确 ： 线圈升温比降温容易 温度影响：参考线圈与应变线圈，升温比降温易达 热平衡。 滞后影响：取决于施压方式，压力升高读数偏低小， 压力降低时读数偏高大。 分 辨 率： 1895 重复性主要受滞后影响。 绝对精度主要取决于压力系统的标定方式 英压力计 测量原理 : 压力 =晶体内电荷中心移位 =表面束缚电荷 = 压电应变常数： 传感器 : 配对晶体 111 测量响应： 测量特点： 精确测量要求配对晶体的温差小于 读数平衡需要时间：适用定点压力测井 仪器分辨率： 传输特点： 存储式 实时传输式 32 )()()()(),( 仪器刻度获得 动压力测井 基本方法： 在油井稳定生产过程中，沿井剖面测量流体流动压力的变化。 主要应用 分析井内流体流动状态 估算油气井产能 确定油层入井流量关系 评价油井产能和油层特性 定压力试井 测量基础 : 基于油井在一定时间内稳定生产，其地层压力相对稳定这一概念的基础上。此时，流动压力大小直接反映了地层压力的大小。只要测出两种工作制度下的流动压力，就可以比较容易地求出地层压力。 基本方法： 先在某一油嘴下稳定生产，测出油井产量和流动压力；更换不同尺寸油嘴，稳定后测量产量和流动压力，进而计算。 优点 : 可以不关井求地层压力。 高含水自喷井，稳定试井求地层压力更加方便。 不需要确定难确定的参数。 缺点 : 花费时间长 求取的地层参数有限 稳定压力试井 认识油层的主要手段 测量原理 : 压力扩散方程 假设所有岩层均匀，渗透率各向同性 油层压力的研究 原始油层压力 1 原始油层压力及其分布 原始油层压力是指油气层尚未钻开时，即在原始状态下所具有的压力。 通常可以用实测的具有代表性的第一口并或第一批井的压力代表原始油层压力。 在正常的地质条件下，具有统一水动力系统的油气藏，其地层压力分布规律遵守连通器的原理，即可以用前面介绍的计算静水压力的基本关系式来进行计算。一般在实际计算时可以发现，处于不同的海拔高度，井的深度也不一样时，特别是流体的密度不同时，这些井的原始地层压力将是不一样的。 油层压力的研究 2 原始油层压力的确定方法 为了使所确定的原始油层压力更为准确，常可用通过不同方法所求得的原始地层压力做综合对比，以确定能真正代表实际情况的原始地层压力。现把常用几种方法综述如下： ( l ）实测法 油井完井后，关闭所要测压的井，观察井口压力表，待压力表上的压力不再上升或达到稳定后，把压力计下入井内油气层的中部，这时所测得的压力即为油气层的原始地层压力。 油层压力的研究 ( 2 ）压力梯度法 一个具有统一水动力系统的油气藏，其压力梯度值将是一个常数，即地层压力将随油气层埋藏的深度而呈直线增加。 这样，当我们实测得具有不同海拔高度的原始地层压力时，可以作压力随海拔高度变化的关系曲线。这时就会发现，对不同井所测得的点呈直线变化关系，这条直线就是该油气藏原始油层压力所遵循的规律。对于新打的井，只要准确测得其深度，由压力梯度关系曲线便可查得该井的原始地层压力。下图是俄罗斯某油田上泥盆统油藏，原始地层压力与平均埋藏深度之间的依赖关系。我国有许多油气田均其有正常的压力系统，通过做这种关系曲线便可确定不同井的原始地层压力。 油层压力的研究 ( 3 ）计算法 也可以通过计算法来确定油气藏的原始地层压力。对于新勘探或新开发的一个油气藏，如果钻井的海拔高度和深度已知，特别是已经准确地测定了原油、地层水或天然气的密度值，便可应用前述计算静水压力的基本公式，来进行原始地层压力的计算。在高压气井，特别是超高压气井中，不能直接下入井底压力计测量，此时，可利用气井井口的最大关井压力资料，通过式（ 7 一15 ）求得原始气层压力。 油层压力的研究 压力与深度关系曲线 油层压力的研究 ( 4 ）试井分析法 根据下面的公式，利用试井分析软件计算原始地层压力。 油层压力的研究 目前油层压力 1目前油层压力及其分布 目前油层压力是指油藏投入开发后某一时期的地层压力。因为油水井生产和油层中发生的每一点变化都会改变油层压力，所以油层压力的分析就成为地下动态分析的中心工作之一。根据每一时期油层内部的压力分布及其变化，可以对油田地下的许多重大问题作出判断。 油层压力的研究 油层静止压力 在油田投入生产以后，关闭油并，待压力恢复到稳定状态以后，测得的井底压力就称为该油井的油层静止压力 。这一压力在油层的各个地方不一样，在同一地方不同时间也是不一样的，所以有人又称之为 动地层压力 ，常用符号 层静止压力应每隔一段时间，定期地进行测量。 油层压力的研究 井底流动压力（简称井底流压） 油井生产时测得的井底压力称为井底流压。 它代表井口剩余压力与井筒内液柱重量对井底产生的回压，常用符号 井生产时，井底流压 层中的流体正是在这个压差的作用下流入到井筒中的。 7 钻采工程测井技术 水泥胶结评价： 声波变密度仪，多扇区声波仪，超声成像仪 管壁质量检测： 多臂井径仪，管柱分析仪，超声成像仪 管外流动识别： 温度仪，噪声仪，核示踪仪，核能谱仪 地层处理检查 流量计，温度仪，核示踪仪 结构示意图 1、标准声波发射器用于 3英尺声幅和 5英尺全波列测 井，中心频率是 25 2、 八扇区水泥胶结测井，中心频率是 80120 3、 每扇区发射 /接收周向 45 范围的滑行波信号，解 释该扇区的水泥胶结质量。 电子线路 声波 发射器 8扇区接收器 3英尺接收器 5英尺接收器 声波 发射器 声波 接收器 声波 接收器 声波测井原理图 返回 声波窗口 压电晶体 扇区发射器接收器排列俯视图 测井仪应用 1、 给出八个独立扇区的声幅值 和 胶结图； 2、 给出 3英尺声幅和 5英尺变密度曲线 。 测井仪优点 1、 周向分辨率高 ， 可以探测10 孔道； 2、 能同时测量八扇区水泥胶结图和 3英尺声幅及 5英尺变密度信号； 3、 信号受泥浆密度影响小 。 返回 扇区水泥胶结测井用于检查固井质量，测井资料可提供自由套管段，水泥胶结好、中、差井段，水泥返高及遇阻深度。 t 套管壁 扫描头 垂直入射 的超声波 传播模式 扫描头既做为发射器发出超声脉冲，又做为接收器接收套管反射波及谐振波。 高频声脉冲 传播时间 首波幅度 井壁成像 套管壁厚 水泥声阻抗 壁厚成像 水泥成像 垂直入射 反射 垂直入射 谐振 解释 解释 技术指标 耐温 : 175 C 耐压 : 137 900 外径 : 92 垂直分辨率 精度 5% 采样率可变 多探头尺寸 套管井井壁成像 放大 原始幅度 总资料 筛管破漏 带眼筛管 250 00 1200 360 0 10 100 15 200 供套管壁厚、偏心、井斜、相对方位、 密度、胶结指数、声阻抗、声阻抗图 固井质量检查 打 捞 帽 扶 正 器 电 路 筒 压力 平衡管 电机和 减速器 换 能 器 利用超声波在介质中的传播和反射特性。由井下仪器的超声换能器（由电机驱动，在井眼内旋转扫描）发射和接收脉冲式超声波。对套管内壁或井壁的回波幅度和时间信息进行处理。对破损部位使用不同角度，不同形式的各种图形加以描绘。其中包括立体图、纵横截面图、时间图、幅度图和井径曲线 。 简要原理 超声电视 立体图 井径曲线 纵截面图 横截面图 立体图 1、弯曲、破裂、 错位 纵截面图 2 套管弯曲 套 损 检 测 实 例 超声电视 1、利用套管的电磁特征检查 套管腐蚀。 2、高频电流探测套管内表面 腐蚀。 3、通过对漏磁通的测试，指 示整个套管的损坏情况。 上 电路 下扶正器 下 极靴 上 极靴 下 极板 上 极板 上扶正器 下 电路 1、 主要用于探测套管壁的 损伤 。 2、 鉴别损坏发生在内壁还 是外壁 。 3、 用 磁测井资料可 评价井内套管状况 。 应用 上电路 上极靴 磁力线 扶正器 极板 下极靴 套管 下电路 套管缺陷 涡流测试原理示意图 1 一次磁场 完好的套管壁 感应磁场 探测线圈 涡流线圈 于判断套管腐蚀监测及射孔位置等 18臂井径仪 方位井斜测井仪的主体部分由一个三自由度框架陀螺仪和两个石英伺服加速度传感器构成。利用高速旋转陀螺的定轴性，通过连接在轴上的电位器输出方位信号，再利用两个互相垂直放置的伺服加速度计的输出信号，计算出仪器的倾斜角和方位角。 方位井斜测井仪测量原理 8 油层监视测井技术 地层物性评价： 中子、密度、声波测井仪 地层含油性评价： 油层监视核测井仪 过套管电阻率测井仪 地层产能评价： 电缆地层测试仪 测量非弹伽马 (碳氧比 ) 测量俘获伽马 (中子寿命 ) 还兼作它用 (氧活化 能谱示踪等 ) 返回 8年推出外径 54在 35%孔隙度下含油饱和度测量误差为 12%（ 该公司大直径碳氧比仪器 %） 。 脉冲中子测井仪器 中子发生器 探测器短接 电子线路 底鼻子 返回 油藏监测仪 的小直径油藏监测仪提供高性能过油管测井性能 测速是 C/在不牺牲质量 和精度的情况下，有过油管测井能力 整个仪器串可过 73产生的信息和数据量与大直径脉冲中子能谱仪相同，同时近源距探测器增加了仪器的性能 通过丰富的油藏监测资料详细分析油藏状况，使优化油藏管理成为可能 具有两种测井模式 非弹性模式 （优化 C/ C/素的产额、地层 、氧活化 俘获测井模式 地层 、孔隙度、元素产额 C/活化 返回 技术指标： 耐温： 175 0C 耐压： 103套管尺寸： 60244垂直分辨率： （ 90%） 精度 : 2% 5 探测深度 : (50%)用途 ：用该仪器可完成以下工作 在低的或未知地层水矿化度条件下确定含油饱和度 确定地层流体界面 通过谱测量精确探测水流 测量地层孔隙度 识别岩性、矿物 通过硅活化评价砾石充填效果 油藏监测仪 路 探测器 发生器 底鼻子 434测地层内剩余油 返回 9 生产测井解释方法 测井信息特点 间接性：直接测量的物理参量 局限性：观测条件及仪器特性 多解性： 探测范围及影响因素 测井解释目的 测井信息 =地质或工程信息 流动剖面测井解释的基本任务 (1)划分产出或吸入流体的层位 (2)判别产出或吸入流体的性质 (3)计算产出或吸入流体的流量 (4)评价油层的生产性质 产测井方法组合 三大测井系列 生产动态测井 油层监视测井 工程技术测井 测井方法组合 按井的类型 按井的工作方式 按地层状况 按井中流体特性 典型的组合系列 注入剖面测井组合 笼统注水剖面测井组合 注水量较高的井 注水量较低的井 分层配注剖面测井组合 产出剖面测井组合 过油管测量的测井组合 过环空测量的测井组合 制订监测计划 监测的任务 组合的主要方法和辅助方法 解决具体地质技术问题的途径和措施 为有效进行测井 所必需的开采装备结构的改变 测井的工作量和周期性 资料加工方法和总结报告形式 安排生产测井 新井：评价该井的生产性能 、 检查完井质量 采取措施和改变功能前后都要进行测量 根据监测油气藏动态需要合理安排测量周期 注水井：分析井的投产情况 、 监视生产过程 确定和完善油田的工程与地质分析要进行生产测井 动剖面测井资料定性分析方法 一、资料收集整理 生产测井资料 其它测试资料 裸眼测井资料 工程测井资料：水泥胶结 、 管柱检测 、 增产措施 钻杆测试资料 解释参考资料 地面计量数据：油 、 气 、 水产量 ， 油压 ， 套压 ， 、 气 、 水性质参数 井下机械结构：管柱深度 、 油管 、 套管 、 封隔器尺寸等 射孔层位数据： 油矿地质资料： 油层开发资料： 测井文件组合 单位换算： 文件组合： 深度校正： 曲线滤波： 图件绘制： 第 1道 第 2道 第 3道流量； 第 4道电缆速度； 要求速度与流量同次测量的以相同线型 、 颜色回放 。 二、解释层段划分 解释层段：取值分析计算部位（满足稳定流动条件） （ 1）主要曲线：流量计，密度，持水率，井温 （ 2）辅助曲线：电缆速度， 井径， 3）参考资料：射孔井段，管柱结构，储层位置 注意排除测井速度不稳定或井径变化引起的假象 三 、 流体相态判断 （ 1） 根据井口产出流体判断 （ 2） 根据测井曲线形态判断 四 、 流体流型识别 （ 1） 根据井口产出识别 （ 2） 根据曲线形态识别 （ 3） 根据流型判别条件 原油地面采集系统 溶解气系统地面和井下的体积关系 井下流体流型识别 判别条件 动剖面测井定量解释方法 测井解释模型 定义：反映测井参量与流动参量关系的公式或图版 类型：理论模型 、 实验模型 、 经验模型 、 统计模型 选择： （ 1） 能反映流体流动的物理机理 （ 2） 能利用生产测井相关信息充分求解 （ 3） 能与测量采用的具体仪器匹配或对应 （ 4） 模型简明 ， 应用方便 多相流动测井解释模型 垂直井油气水三相流动测井解释： 漂流模型，滑动模型，经验模型 斜井、水平井多相流动测井解释： 抽油井非稳定流动测井解释： 漂移流动模型 流动模型： 模型应用： 首先判别流动机构， 然后确定相分布系数 以及平均漂移速度 滑脱流动模型 流动模型： 模型应用： 首先估计滑动速度 然后确定表观速度 )1(测井解释参数 地面油、气、水的产量 地面计量； 地面油、气的比重 o、 o、 g： 地面测量； 地层水矿化度 地面测量； 井下流体温度 流动压力 温度和压力测井曲线； 气的压缩系数 Z： 油的泡点压力 气在油、水中的溶解系数 油、气、水的地层体积系数 油、气、水混合流动的表面张力 井下油、气、水的密度 o、 g、 w： 井下油、气、水的粘度 o、 g、 w： 套管内径 标称值或井径测井曲线； 井斜角度 ： 井斜测井曲线； 速度剖面校正系数 流动试验、井场刻度 或根据理论、经验取值。 流体性质参数换算方法 换算依据： 经验相关公式或图版 换算关系： X = F（ ， 使用条件： 相关公式建立的前提 流动剖面测井定量解释工作程序（ 1） (1) 收集整理测井资料及有关数据 对于气水、气油、油水或气油水流动剖面解释，最好能有相应的全套资料，包括主要的和辅助的测井资料以及有关的参考资料。首先要认真挑选解释需用的测井资料，井温资料一般应选用第一次下放仪器测量的那条曲线，其它测井资料应在经验收合格的测井曲线中挑选。然后整理制作测井解释综合图或合成综合文件，注意各条测井曲线的深度一定要对齐，并要与射孔深度以及裸眼井测井资料的深度一致。可能的话，解释综合图或综合文件上最好带有裸眼测井解释的岩石体积分析剖面。 流动剖面测井定量解释工作程序（ 2） (2) 划分测井解释层段 所谓测井解释层段是指用于测井解释读值和定量计算的井段， 其特征是每一个解释层段内流量计、密度计、持水率计各条测井曲线的读数基本稳定不变，温度计和压力计的测井曲线按一定梯度变化。 一般而言，解释层段对应未射孔井段，但已射孔井段内若无流体产出或吸入，也可以包括在解释层段内。特别是较厚的射孔井段内如果测井曲线出现时变时不变的情况，为了评价地层的非均质性，也应该划分出若干解释层来。由于气、液的转动力矩不同，流动速度相同但涡轮流量计的每秒转数并不相同，因此在积水界面附近应特别注意综合分析涡轮流量计和流体密度、持水率测井曲线的变化。 流动剖面测井定量解释工作程序（ 3） (3) 分层读取测井数值 逐层读取各条测井曲线的平均值，填入解释数据表或制成解释数据文件。尽管计算机解释有的采用逐点解释，但无论是手工解释或是计算机解释，由于流动剖面测井是在动态条件下完成的，分层解释可以消除部分非常规扰动影响。 流动剖面测井定量解释工作程序（ 4） (4) 定性分析测井资料 根据划分的解释层段，逐层判断： 流体的相态和流型， 分析曲线的形态和读数， 找出主要的产出或吸入气、油、水的层段， 估计流量剖面。 流动剖面测井定量解释工作程序（ 4） (4) 定性分析测井资料 产出或吸入流体的层段位于解释层段之间，可通过上下相邻的解释层段对比确定，其特征是 流量计连续测井曲线的读数倾向性改变，温度测井曲线偏离正常地温趋势线， 流体密度或持水率测井曲线读数有否变化则取决于流体的产出或吸入是否改变井内流体的密度和持水率。如果井内没有机械问题，产出或吸入流体层位应该对应于射孔井段，但往往只是射孔层段的一部分，并不是所有的射孔层段或者射孔层段的整个深度都产出或吸入流体。 流动剖面测井定量解释工作程序（ 5） (5) 计算流体 性质参数 一般情况下没有 须计算求出流体性质参数。 流动剖面测井定量解释工作程序（ 6） (6) 选择确定解释参数 需用的解释参数除上述流体性质参数外，还用到套管内径、井斜角度、速度剖面校正系数等常数。 流动剖面测井定量解释工作程序（ 7） (7) 计算流体视速度 对于涡轮流量计测井资料，同时用作图法和线性回归计算求出流体视平均速度 并用回归直线的斜率和相关系数检查 于核流量计测井资料，用距离与时间的比求出并用重复测量资料进行对比检验。 流动剖面测井定量解释工作程序（ 8） (8) 计算各相持率 气水或气油两相流动解释常用流体密度测井资料计算持气率和持液率，持液率较低时也可用持水率测井资料计算。油水两相或气油水三相流动测井解释一般必须同时用流体密度和持水率测井资料计算各相持率。 流动剖面测井定量解释工作程序（ 9） (9) 确定流体总平均速度 总平均速度由速度剖面校正系数 以根据理论分析或流动实验结果取值，也可以通过井场刻度或根据经验确定。 流动剖面测井定量解释工作程序（ 10） (10) 计算各相表观速度 根据选定的解释模型，计算或查图版求出。 流动剖面测井定量解释工作程序（ 11） (11) 计算管子常数 管子常数 一般计算形式为 ) 式中， 测井仪器以及 管径、速度、流量采用的单位有关。 24 流动剖面测井定量解释工作程序（ 12） (12) 计算井下流体流量 解释层的总流量和各相流量分别由总平均速度和相表观速度与管子常数的乘积求出。 流动剖面测井定量解释工作程序（ 13） (13) 计算地面流体流量 地面条件下的各相流量等于井内条件下的各相流量除以相应的体积系数，总流量等于各相地面流量之和。 流动剖面测井定量解释工作程序（ 14） (14) 计算流量剖面 如果整个测量井段的流体相态和解释参数相同，可重复 (7) (13)各步骤，自上而下计算出各解释层的总流量和各相流量。如果测量井段过长且不同井段的温度、压力变化过大，或者各解释层的流体相态和解释模型不同，则应从第 (5)步开始重新计算确定有关参数进行解释。然后采用 “ 递减法 ” ，自上而下计算出相邻解释层间各产出或吸入层段的总流量及各相流量。 流动剖面测井定量解释工作程序（ 15） (15) 检查修正解释结果 首先认真检查解释过程是否有误，仔细分析解释结果是否正确： 与定性分析结果对比，粗略检查有否较大出入和问题； 将全流量层的计算流量与井口的计量流量对比，如果井口计量准确，二者不应该有大的偏差，这也可以检查解释精度