生产测井总结报告.doc

1 42 大 庆 油 田 第二期精细油藏描述培训班 生生 产产 测测 井井 及及 试试 井井 模模 块块 总总 结结 报报 告告 学号 30 姓名 谢小曼 二 一六年五月十七日 2 42 授课专家 闫术授课专家 闫术 刘继生刘继生 郑彦春郑彦春 孔祥玲孔祥玲 3 42 目 录 1 生产测井 1 1 1 生产测井技术 1 1 1 1 注入剖面测井 1 1 1 2 产出剖面测井 7 1 1 3 工程测井 12 1 1 4 地层参数测井 17 1 2 检测实验中心实验室参观 17 1 2 1 检测实验中心实验室概况 17 1 2 2 油 气 水三相流模拟井实验室 17 1 2 3 三采注产剖面测井实验室 19 1 2 4 机电性能检测实验室 22 1 2 5 井下压力计实验室 23 2 试井 24 2 1 不稳定试井解释基础 25 2 1 1 不稳定试井基本理论 25 2 1 2 不稳定试井资料解释 27 2 1 3 试井解释模型 28 2 2 典型试井曲线 32 2 3 试井资料的应用 34 3 学习小结 36 致 谢 37 4 42 1 42 1 生产测井 生产测井 又称开发测井 指在油井 包括采油井 注水井 观察井等 投 产后至报废整个生产过程中 利用各种测试仪器进行井下测试以获取相应地下信 息的测井 生产测井的施工方式是利用电缆把仪器放入井下 把检测结果传输到 地面 生产测井与裸眼井测井相比 后者反映的是储层的静态信息 主要目的是为 了寻找油气层的 而前者反映的是油藏的动态信息 主要目的就是为了监测油藏 的开发情况 侧重于油藏的开发管理工作 1 1 生产测井技术 图 1 1 生产测井技术体系 生产测井根据应用范围和测量分为进行分类 包括有注入剖面测井 产出剖 面测井 工程测井和地层参数测井 如图 1 1 给出的评价井内流体流动情况的注 入剖面测井和产出剖面测井 两者都属于动态监测测井 评价套管与水泥环质量 和检查套管与水泥环存在的异常的工程测井 评价近井地层的地层参数测井 1 1 1 注入剖面测井 为了保持开采过程中的油层压力 在生产井周围通常通过注水井或注聚井将 2 42 水或注聚物注入油藏中 达到了将油驱向生产井并保持地层压力的目的 注入剖 面测井的目的就是 了解注入水或注聚物的去向 各层的吸入量 以及是否按照 设计方案注入地层 目前针对剖面及储层动用 大孔道识别 套管漏失 管外窜 槽及井内工具有效性的注入剖面测井技术主要有五参数测井 示踪流量测井 脉 冲中子氧活化测井 电磁流量测井 实际生产过程中根据不同的井型和开发方式 选择不同的测井技术 表 1 1 表 1 1 注入剖面测井技术优选方式表 开发方式 井型 水驱聚驱 笼统注入井电 磁 流 量 分层注入井五参数组合 示踪流量 中低 中子氧活化 中高 不同的测井技术有各自的优缺点 在实际生产中还要根据实际生产需要选择 不同的测井技术 表 1 2 给出了各注入剖面测井技术的区别 主要针对大庆油田 的情况 表 1 2 各注入剖面测井技术的区别 测井技术 特点 是否 管外 是否适于 聚驱 流量测量 范围及误差 五参数组合分层能力好 是否5 500m3 d 5 示踪流量 启动排量低 成本较低 是是3 200m3 d 5 脉冲中子 氧活化 工作可靠 是是7 900m3 d 10 电磁流量 测井 精度高 可靠性高 否是 集流 0 5 80m3 d 2 非集流 2 200m3 d 3 1 五参数组合测井 五参数测井应用放射性同位素示踪法测量注入井的分层吸水量的原理 将井 3 42 下各种信号通过电缆传到地面 录取了伽马 井温 压力 流量 磁定位五个参 数 图 1 2 为五参数测井仪 图 1 3 给出了五参数测井的成果图 五参数测井最 大的优点是分层能力强 是注入剖面测井技术的主力技术 图 1 2 五参数测井仪图 1 3 五参数测井的成果图 在测量过程中 伽马探测仪用来录取自然伽马曲线和同位素示踪曲线 自然 伽马曲线作为基线 同位素示踪曲线与其对比判断吸入量 用以定量计算各小层 的注入量 井温曲线主要用来监测目的层的温度变化 通过对测量井段的温度变 化分析定性地判断吸水层位或准确判定底部吸水层界面 判断窜槽部位 评价压 裂酸化效果 压力曲线用来了解生产井中压力分布及目的层压力 监测注入压力 的波动及其对吸水层吸水量的影响 流量曲线确定吸水剖面计算划分出每个配注 段的注入量 了解井下动态 确定套管穿孔 漏失位置和漏失量 检查补漏等措 施的效果 磁定位曲线确定井下工具如封隔器 偏心等的位置 准确地控制测井 4 42 深度 并提供井下管柱深度位置 表 1 3 给出了五参数测井中各参数的作用 表 1 3 注入剖面测井技术优选方式表 参数名称主要用途 伽马定量计算各小层的注水量 井温定性地判断吸水层位或准确判定底部吸水层界面 压力监测注入压力的波动及其对吸水层吸水量的影响 流量划分出每个配注段的注水量 磁定位确地控制测井深度 并提供井下管柱深度位置 2 示踪流量测井 示踪流量测井采用液体示踪剂 测量油管或油套环形空间内流体流速 不受 地层和射孔因素影响 测量原理是采用放射性示踪迹位移原理 依据示踪剂通过 探测器的时间计算流速 图 1 4 为示踪流量测井的原理示意图 图 1 4 示踪流量测井的原理示意图 假设两个探测器计数率峰值之间的时间差为 探测器的距离 L 为已知 则 5 42 示踪剂的速度 v 为 如果假设示踪剂的运移速度代表水流速度 油套空间的横截面积为 A 则此 处油套空间的水流量 Q 为 图 1 5 为目前常用的双示踪测井过程 同位素释放后 仪器通过下放和上提 在时间 幅度坐标系中显示波形的变化 通过记录同位素峰值的时间和位置 可以 计算两峰值之间流体的流速 也就可以得到该处流体的流量 图 1 5 双示踪流量测井过程 示踪流量测井可以用来检测封隔器是否失效 判定窜槽及流体来源 3 脉冲中子氧活化测井 脉冲中子氧活化测井的测量原理是中子发生器将水活化 利用伽马探测器测 量水的流速 计算流量 图 1 6 为脉冲中子氧活化测井的下井仪器 由中子发生 器 遥测短节 测量井温 压力 磁性定位 及脉冲中子氧活化测井探测器组成 一次下井可以完成自然伽马 井温 压力 接箍磁性定位的测量 测量过程中中 AQ L 6 42 子发生器发射一段时间中子 使井筒内 纵向上约 30cm 水溶液中的氧元素活 化 如果水流动 射线探测器就可以测出水的流动信号 进而测出水的速度 即采用一个较短的活化期 1 10 秒 视水流的速度而定 选择一个较长 一般 40 60 秒 的数据采集期进行活化测量 水的速度是根据中子源至探测器的距离 活化水通过探测器的时间确定的 图 1 6 脉冲中子氧活化测井仪图 1 7 集流式电磁流量测井仪 测井时 根据井下管柱及井下工具的情况判断水流方向 当水流方向向下时 中子源在上 探测器在下 当水流方向向上时 探测器在上 中子源在下 4 电磁流量测井 电磁流量计是根据电磁感应原理 测量有微弱导电性水溶液在流经仪器探头 时 所产生的感应电动势来确定套管内导电流体流量的 不管流体的性质如何 只要其具有微弱的导电性 电导率大于 8 10 5S m 即可进行电磁流量测量 油田 三次采油注入的聚合物混合液的导电性能良好 符合这种测量条件 实际测量中 分为非集流式和集流式的测井仪器 图 1 7 为集流式电磁流量测井仪 图 1 8 给 7 42 出了同过电磁流量测井加密点测实现厚层细分的实例 图 1 8 利用电磁流量测井实现厚层细分实例 1 1 2 产出剖面测井 产出剖面是指在油气井正常生产的条件下 利用测井仪器录取各种参数 通 过分析 对各生产层位的产量及产液性质等进行定性及定量的解释 其主要作用 是 确定油水 油气 气水界面的原始位置 监测其在生产过程中的变化 监测 分层产量 研究产层特性 为油井找卡水提供依据 提高油井产量 评价完井效 果 提高采收率 产出剖面测井录取的资料有 井温 压力 流体密度 持水率 流量 包括涡轮流量 示踪流量 伞式流量等 磁定位 自然伽马等 目前大庆油田常用的产出剖面测井技术包括 阻抗式产出剖面测井 阵列电 导针产出剖面测井 分离式低产液油流量测井 电容式产出剖面测井 前三种在 大庆地区应用较广泛 表 1 4 给出了三种测井技术的特点 表 1 4 三种产出剖面测井技术的特点对比表 产出剖面测井特点 阻抗式产出剖面 适合于水驱 聚驱的高含水油井 水为连续相 分流法提 高含水率测量精度 阵列电导探针产出剖面 特高含水层识别 可在水驱开发的油井内 准确测量分层 含水率 分离式低产液油流量依靠重力实现油气水分离 适用于低产液油井 8 42 1 阻抗式产出剖面测井 阻抗式产出剖面测井通过测量油水两相流的电导率测量含水率 适合于水驱 聚驱的高含水油井 经不断改进完善 已形成系列 成为大庆油田产出剖面测井 主导技术 阻抗式产出剖面测井测量原理是 据电导理论 细小的不导电的固态粒子 小气泡或油泡 均匀分布在电导率为 c 体积分数为 的连续导电相中 混合相 的电导率即混相电导率 m决定于 c和 由 Maxwell 公式有 3 2 c m 对于油水两相液体 在水为连续相时 可通过油水混相电导率 m与纯水相 电导率 w之比确定持水率 即公式中的 测量时采用集流的测量方式 可以进 行定点随时间连续测量 图 1 9 为阻抗式产出剖面测井仪 ab 图 1 9 阻抗式产出剖面测井仪 a 未加分流阀 b 加了分流阀 由阻抗式产出剖面测井的测量原理可知 该方法的特点是在高含水油井中对 持水率的变化反应灵敏 具有良好的重复性和一致性 能够提供可靠的含水率信 9 42 息 针对目前大庆油田主力油田综合含水达 90 以上 高含水阶段对含水率的分 辨率的能力有更高的要求 通过实验表明通过分流法可以提高阻抗式含水率测量 精度 此时的测量仪器为图 1 9 b 图 1 10 为含水率加密标定图版 由于分流作用使通过测量通道混合流体的含水率降低 对应测量的混相值增 大 由此增加了与仪器全水值响应间的差异 拉大了仪器相对响应之间的距离 仪器响应为全水值与混相值的比值 对含水率超过 80 的曲线插值计算空间 更大 因此提高了测量分辨率 图 1 10 为含水率加密标定图版 从图中显示在高 含水状态下 仪器响应稳定 含水率在 90 以上时分辨清晰 曲线无交叉 重叠 现象 含水率测量分辨率可达 2 从图中还可以看出 当流量为 20m3 d 含水 率为 80 90 加密标定时 表明含水率超过 80 时分流法阻抗式产出剖面测井 仍具有较好的分辨能力 针对大庆油田进行现场试验 确定主产水层 主产油层 可分辨含水率 92 90 和 89 的产层 表 1 5 为某井的测井成果表 2 阵列电导探针产出剖面测井 阵列电导探针产出剖面测井应用于特高含水层识别 可在水驱开发的油井内 准确测量分层含水率 阵列电导探针产出剖面测井仪自下而上有电路筒 涡轮流 量计 探针持水率计 集流器和驱动电动机组成 图 1 11 10 42 图 1 11 阵列探针产出剖面测井 仪 图 1 12 测量原理图 阵列电导探针产出剖面测井采用集流的方式测量含水率 通过检测探针与油 水的接触情况进行持水率测量 当探针接触油气或水时 每路探头就会产出不同 的输出信号 信号输出高电平代表油泡 低电平代表水 输出信号的宽度表明油 泡与探针的接触时间 图1 12 测量原理图 对同一测点的各路探针传感器输出 信号进行连续采集 计算该处探针处于水中的导电时间与处于油和水中的导电时 间均值之比 可以计算探针的局部测量持水率 将各探针的局部持水率平均 得 到平均持水率曲线 通过模拟井建立含水率与持水率的关系图版 图1 13 含水率 解释图版 进行解释 进而得到含水率 即下列计算公式 i o i w i w i w tt t Y 其中 Yiw为探针i处的局部持水率 1 tiw为探针i处水的导电时间 s tio为探针i 处油的导电时间 s 11 42 图 1 13 阵列探针产出剖面测井仪含水率解释图版 3 分离式低产液油流量测井 图 1 14 分离式低产液油流量测井仪 分离式低产液油流量测井靠重力实现气液分离 将气相分流 通过容积法测 量油相流量 适应于低产液油井 其与传统的电容测含水的方法有本质的区别 它是根据垂直管中油水两相流体流动规律 通过测油水界面移动速度 实现油与 水的分相测量 其测量精度不受油膜 水模及管滑脱的影响 不须进行矿化度校 正 提高了单层产油量的测量精度 图1 14为测量仪器 其测量原理以泡状流为基础 当分离阀打开时 井内流体只能通过仪器内部 流动 如果封隔器与进液口之间的距离为L 这时油气泡不进入仪器而是浮到进 液口以上至封隔器以下的区域 油气泡在这一区间积累形成一个油水界面 随积 累增加界面向下移动 直到移至进液口时 油 气才进入仪器 由于油气的累计速 度与水的产量无关 因而 在L区间用测量电极测出累计时间T1 即可直接测出 油气的体积流量 如果在L区间的上端和下端设两个交替开关的进液口 测量L 区段界面上移时间T2 即可测量水的流量 利用下列公式计算油 水流量 T KSL Q 其中 S 为套管与仪器的环空截面积 K 为单位换算常数 由于该项测井技术对低产液井的测量精度很高 故在油田上常用为低产液区 块提供产出剖面测井资料 评价和分析薄 差油层的产能和动用情况及选择与评 价压裂 堵水等地质改造层位 表1 5给出了两口井的堵水前后对比 两口井均属 于低产液井 堵水前日产液不足1 m3 d 通过堵水前后产量和含水的变化 不难看 12 42 出堵水效果明显 表 1 5 两口井堵水前后测井结果对比表 朝77 67堵水前后对比朝65 141堵水前后对比 堵水前堵水后堵水前堵水后 日产液 m3 d 0 724 616 99 含水率 93 188 787 2 日产油 m3 d 0 050 520 89 日产水 m3 d 0 674 09 间抽月产油1 5t 6 10 1 1 3 工程测井 工程测井 为了了解井下管柱深度 检查井下技术状况等而进行的测井统称 为工程测井 测井方式是利用电缆把仪器放入井下 并把检测结果传输到地面 其目的是为油水井正常生产提供套管 水泥环技术状况信息 指导射孔 修井等 作业施工 延长油水井使用寿命 提高油田开发的效益 其主要内容包括管柱及 管外工具深度 套管接箍 深度及内径 套管损坏 变形 破裂 错断和漏失 井径变化 套管腐蚀及补贴效果 井眼斜度和方位 射孔质量 固井质量 管外 窜槽位置 压裂酸化及封堵效果 出砂层位等检查 最主要的是固井质量的检查 工程测井技术系列见表1 6 表 1 6 工程测井系列 套管状况检测技术系列固井质量评价技术系列 多臂井径测井 电磁探伤测井 方位井斜测井 光纤电视测井 扇区水泥胶结测井 固井质量综合评价测井 1 多臂井径测井 形成了十六 四十 六十臂等多臂井径成像测井系列技术 与方位测井组合 用于套损机理分析 是套损检测主力技术 图1 15为多臂井径测井的测井仪及技 13 42 术指标 测量范围 74 188mm 精度 1mm 外径 70mm 耐温 175 图 1 15 多臂井径测井的测井仪及技术指标 多臂井径测井的资料经分析处理 在成果上可显示以下数据曲线 最大直径 最小直径 平均直径 温度 微差井温 速度 磁定位 每臂轨迹 展开图 包 络图 纵面图 通过图形分析可以检查套管形变 射孔位置 修井效果 图1 16为 利用多臂井径测井识别套管变形的实例 图 1 16 利用多臂井径测井识别套管变形 2 电磁探伤测井 14 42 电磁探伤测井采用低频涡流原理 可以在油管中检测套管损坏 并指示管柱 壁厚变化 是套损普查的主力技术 图1 17为电磁探伤测井的测井仪及技术指标 外径 42mm 厚度测量误差 0 5mm 单套 1 5mm 双套 横向裂缝分辨率 管柱周长的 1 3 内层管柱 图 1 17 电磁探伤测井的测井仪及技术指标 电磁探伤测井能够指示管柱腐蚀 变形 壁厚变化 图1 18给出了利用电磁 探伤测井识别管柱裂缝的实例 在996m附近 探头ABC曲线负异常变化 同时套 管壁厚变小 解释结果为995 5 997 2m套管有裂缝 图 1 18 利用电磁探伤测井识别管柱裂缝 2 光纤电视测井 15 42 光纤电视测井通过实时视频图像实现对井眼环境的观测 具有直观 准确等 优点 可进行鱼顶形状及套损状况的检查 能够更好地指导复杂井修井 图1 19 为光纤电视测井的水下摄像机及技术指标 仪器 直径 42 68mm 长度 2850mm 重量 18kg 耐压 69mpa 耐温 125 视频参数 分辨率 317 262 像素 刷新率 1 7 秒 桢 视角 水中 55 空气 73 记录格式 mse 或 PAL 光强 100w 电缆 类型 光纤电缆 长度 5000m 图 1 19 光纤电视测井的水下摄像机及技术指标 利用光纤电视测井技术探测井下鱼顶的工艺是作业队准备完成后 边下光纤 电视测井仪器边少量注水 正常情况下 180 分钟可完成测井 现场给出探测结果 利用光纤电视测井技术可以检测提捞井射孔和产出状况 观察注聚井井壁粘污情况 观察储层 大孔道 现象 图 1 20 给出了光纤电视测井技术应用实例 1056m 残余的胶皮2188m 套损严重 图 1 20 光纤电视测井应用实例 3 扇区水泥胶结测井 扇区水泥胶结测井能沿着套管整个圆周纵向 横向测量水泥胶结质量 可以 16 42 以灰度图的形式形象直观地显示套管和水泥环 第一界面 的胶结情况 准确评 价第一界面存在的槽道 孔洞的位置 大小及分布情况 可以精确评价水泥上返 高度 评价第二界面水泥胶结情况 它既适用于新井的固井质量评价 又可用于 老井的固井质量评价 图1 21为扇区水泥胶结测井成果图 图 1 21 扇区水泥胶结测井成果图 4 固井质量综合评价测井 固井质量综合评价测井采用声波变密度与伽马水泥密度组合 发展了综合评 价方法与软件 综合评价给出水力封隔能力 图 1 21 为综合评价图 17 42 图 1 22 固井质量综合评价图 1 1 4 地层参数测井 地层参数测井是一系列套管井生产测井技术 提供岩性 泥质含量 孔隙度 剩余油饱和度 渗透率等资料 为油藏描述提供基础数据 井点纵向上各层剩余 油分布与变化 为制定 油田挖潜与油层改造 开发方案提供依据 确定油水 界面 确定水淹层与划分水淹级别 主要测井方法有 双源距 碳氧比能谱测井 中子寿命测井 套管井地层 电阻率测井及套管井电缆地层测试 1 2 检测实验中心实验室参观 2016 年 5 月 12 日 在金老师与付老师的带领下 我们一行人来到了大庆油 田测试技术服务分公司进行参观 在检测实验中心实验室主任郑彦春主任带领下 先后参观的三采注产剖面测井实验室 油 气 水三相流模拟井实验室 机电性能 检测实验室和井下压力计实验室 对实验仪器原理及实验流程有了一定程度的了 解 1 2 1 检测实验中心实验室概况 18 42 中心于 2004 年成立 主要承担测试仪器室内实验 仪器检测和新方法研究 等工作 具备开展各种井下流量计 含水率计 压力计 温度计的检测标定能力 以及井下仪器耐温耐压指标检测 固井水泥胶结质量测井仪评价 含油饱和度模 型井刻度等多项检测能力 并为上述井下仪器和参数提供科研实验环境 同时还 承担注产剖面测井新型传感器的研究和多相流测量基础理论研究工作 中心现有大型实验室七个 包括油 气 水三相流模拟井实验室 三采注产 剖面测井实验室 工程测井实验室 机电性能检测实验室 井下压力计实验室 地层参数实验室和基础理论研究实验室 1 2 2 油 气 水三相流模拟井实验室 由一套油 气 水三相流模拟实验装置 一套油水两相流模拟实验装置 一套 波状起伏水平井模拟实验装置组成 表 1 7 给出了设备计量的范围与精度 表 1 7 设备计量范围与精度 油路计量 0 2 600 m3 d 0 5 水路计量 0 2 800 m3 d 0 5 气路计量 1 2500 m3 d 1 气体流量 3 2500 m3 d 2 油 气 水三相流模拟井实验可用于模拟多相流体在注入井和采出井的流动规 律 也可对产出和注入剖面测井仪进行刻度和科学实验 ab 19 42 cd 图 1 23 油 气 水三相流模拟井实验设备 a 油水分离设备 b 变频供液系统 c 计量管排系统 d 控制平台 具体试验流程如下 油水通过油水分离设备 图 1 23 a 时 会产生油水 分离 其主要原理是采用油水的比重不同 运用过滤 沉淀 浮升等方法汇集一 体对油水进行分离 油水分离之后 各自进入储油罐 储水罐 油与水通过变频 供液系统 图 1 23 b 变频供液系统主要起两个方面的作用 一是将油水打出 去至计量管排 二是提供稳定的压力 变频供液系统至计量管排系统 控制台设 计计量管排系统应向模拟井提供多少方油水 再通过计量管排系统 图 1 23 c 到达模拟井 波状起伏井 图 2 24 a 直井 图 2 24 b 斜井 图 2 24 c 最后经过数据采集处理系统 图 1 23 d 图 1 25 为油 气 水三相流 模拟井实验流程图 abc 图 1 24 实验的模拟井 a 波状起伏水平井 b 模拟直井 c 不同角度斜井 20 42 图 1 25 油 气 水三相流动模拟实验装置流程图 因为控制台中油水比例是已知的 用试验仪器对不同类型井中的含油 含水 饱和度进行测量 与已知的含油 含水饱和度进行对比 看差值是否在允许的误 差范围内 若在 则试验仪器合格 若不在 则试验仪器不合格 不可用于井下 测量 需要进行说明的是 对于直井 流体从上至下注入则为注入剖面 从下向 上注入则反映产出剖面 1 2 3 三采注产剖面测井实验室 可用于油 气 水 聚合物等多相流体在注入或产出情况下在井筒内流动规 律方面的研究 用于油气水流量计量 控制和提供标准流量 为模拟井筒供液和 数据采集处理 模拟各种流体的流动状态 由油气水计量装置 流量调节控制 地面数据采集处理系统 变频控制系统 工作井筒 表 1 8 给出了设备计量的范 围与精度 表 1 8 设备计量范围与精度 油路计量 0 2 600 m3 d 0 5 水路计量 0 1 800 m3 d 0 5 气路计量 2 5 2500 m3 d 2 三元复合液注入流量 2 500 m3 d 0 5 21 42 ab cd 图 1 26 三采注产剖面实验工具 a 油水分离设备 b 气源动力装置 c 三元液配置系统 d 计量管排 三采注产剖面的具体实验流程与油 气 水三相流模拟相似 只是在开始的时 候不只油气水 还有配置而成的三元液系统 油水分离设备 图 1 26 a 气源 动力装置 图 1 26 b 作为产气的来源 三元液配置装置 图 1 26 c 用来配 置三元液 四者共同通过变频控制系统 再通过计量管线系统 图 1 26 d 流 量控制台 图 1 27 a 控制进入模拟井 图 1 24 的各自的比例 进入模拟井 进行三元驱模拟 在数据回放台 图 1 27 b 进行数据采集 三采注采剖面 22 42 a b 图 1 27 三采注产剖面实验工具 a 流量控制平台 b 数据回放控制平台 图 1 27 三采注产剖面实验实验装置流程图 1 2 4 机电性能检测实验室 23 42 图 1 28 悬挂下井试验仪器的卡子 图 1 29 两个模拟井 图 1 30 微机监视控制温压系统图 1 31 微机控制的加压卸压系统 实验室拥有一台振动试验台 一套冲击试验台 一套井温仪标定装置 两台 高温高压实验装置共五套专业检测设备 在实验中心工作人员讲述下了解到了高 温高压试验 高温高压实验装置由高温高压容器 容器 A 容器 B 加压卸压系统 加温 系统 微机监视控制系统组成 最高工作压力 196 MPa 最高工作温度 220 升温速率为一小时四十度至五十度之间 用于模拟高温高压情况下的井 开展下 井仪器温度和压力的性能检测和科研实验 具体操作时 将仪器挂在卡子上下入 井底 图 1 28 通过微机监视控制系统对模拟井 图 1 29 进行升温 加压 一般正常情况下先对井通过加温系统 图 1 30 进行升温 待温度稳定 1h 后再 24 42 通过微机控制转压阀加压卸压系统 图 1 31 进行加卸压 测试仪器所能耐受的 高温高压限度 以判断其是否能在高温高压的井下正常工作 实验流程见图 1 32 图 1 32 高温高压试验装置流程图 1 2 5 井下压力计实验室 图 1 33 净重仪 图 1 34 控制系统 图 1 35 空气横纹浴装置 井下压力计实验室由两套不同准确度等级的压力检定装置组成 其中 50000 高精度压力检定装置是 2004 年从法国 DH 公司引进的 温度范围为 30 260 压力范围为 1 100 MPa 准确度达到 0 005 级 依靠液压平衡原 理 其基本工作流程为 在静重仪 图 1 33 中通过控制系统 图 1 34 给标准 25 42 器加压向砝码提供标准值 这个提供的标准值称为标准源 在空气恒温浴 图 1 35 中对试验仪器进行压力测量 测出试验仪器的感应压力 一般用油来满足恒 温这个条件 将提供压力与感应压力差值 证实所检测的井下压力计是否满足在 井下使用的条件 SBY Q 型全自动压力检定装置 图 1 36 是湖北沙阳仪表厂制造于 2006 年 投产的 准确度等级为 0 01 级 压力 0 60 MPa 温度 30 150 可 用于井下温度压力仪器 井下电子压力计的手动 自动一体化的检测 校准及科 学实验 其原理与高精度压力标定装置的原理相同 都依据液压平衡原理 只不 过在配重砝码时是机械手 装置的精度是必须高于仪器精度的 存放测量试验仪 器的温箱也是用油来保证恒温条件 50 80 图 1 36 SBY Q 型全自动压力检定装置 2 试井 试井是一种以渗流力学理论为基础 以各种测试仪表为手段 通过对油井 气井或水井生产动态的测试 来研究油 气 水层和测试井的各种物理参数 生 产能力以及油 气 水层之间的连通关系的方法 通过获得有代表性的储层流体 样品 测试同期产量及相应的井底压力资料来进行储层评价的技术 试井主要是在试油 试气 的基础上 对具有开采价值的油气层进行进一步 26 42 的测试 利用试井测试结果 可以了解储层连通情况 供气范围 储层能量大小 地层参数 最终的目的是建立储层动态模型 对单井长期生产进行预测 指导油 气田开发 试井的类型多种多样 图2 1给出了试井的分类 下面重点讲述不稳定 试井 图 2 1 试井的分类 2 1 不稳定试井解释基础 不稳定试井是通过改变井的工作制度 使地层压力发生变化 并测量地层压 力随时间的变化 根据压力变化资料来研究确定地层和井筒有关参数的一种技术 利用该项技术可确定测试井控制范围内的地层参数和井底完善程度 推算地层压 力 分析判断测试井附近的外边界等 由于本法是根据井底压力变化规律来研究 问题的 而井底压力变化过程是一个不稳定的过程 由此得名不稳定试井 2 1 1 不稳定试井基本理论 对储层和流体所作以下基本假定 储层是无限大的 水平的 等厚的 均 质的 各向同性的弹性孔隙介质 其压缩系数很小 且为常数 即不随压力变化而 变化 流体是单相的 弱可压缩的 且其压缩系数为常数 这个假设前提下试 井的基本微分方程为 27 42 该方程满足达西定律 是一状态方程和连续性方程 将假设条件进行解读 可以知道以下三点 只要储层在一定范围内没有非常大的变化 就可以认为它是符合条件的 试井解释所得到的渗透率 就是在测试影响范围内的渗透率的平均值 在渗透率发生显著变化的情形 可以用复合油藏模型处理 设在无限大地层中有一口井 在这口井开井生产前 整个地层中任何一点的 压力均等于原始地层压力 Pi 从某一时刻 t 0 开始 该井以恒定的产量 q 生产 则定解条件为 初始条件 边界条件 i0t i 内边界条件 此时微分方程的解为下列试子 Ei y 称为指数积分函数 它描述了地层中的压力分布 一口井以稳定产量 q 生产 t 时间后 离井 r 远处的压力由上式表示 图 2 2 压力恢复曲线示意图 d e y y i t4 2 1 h2 q y h4 q t 2 i iiii C i 2 2 1C h2 q w 28 42 油井 A 以恒定产量 q 生产 tp 时间后关井 如把关井时刻的时间定义为 t 0 关井时间为 t 图 2 2 压力恢复试井示意图 此时微分方程的解为 这个公式被称为压力恢复曲线 它描述了地层中的压力分布 一口井以稳定 产量 q 生产 tp时间后 关井 t 时间后 离井 rw远处的压力由上式表示 而在实际生产过程中 由于压降曲线是在开井过程中测量的 而压力恢复曲 线是在关井的情况下测得 两者都需要产量稳定时测量 关井时很容易保证产量 的稳定 开井过程中的产量不稳定 故实际生产中测量压力恢复曲线而不测量压 降曲线 不同井别其压力恢复曲线具有不同的特点 图 2 3 给出了不同井别的压力恢 复曲线的特点 抽油机井电泵井水井 图 2 3 不用井别的压力恢复曲线 2 1 2 不稳定试井资料解释 不稳定的试井解释技术分为常规试井解释分析和现代试井解释分析 常规试井解释分析 通常是在直角坐标或半对数坐标中画出实测的井底压力 随时间变化的曲线 根据渗流理论 该曲线存在直线段 由该直线段的斜率或截 距反求地层有关参数 现代试井解释技术 是根据各种试井模型的数学模型算出 不同参数下的无量纲井底压力随无量纲时间的变化曲线 并绘制在双对数坐标图 上 称为理论图版或样板曲线 图 2 4 给出了现代试井解释基础中典型的变换方 式 由原始试井资料经过一系列的变化得到双对数分析图的步骤 双对数分析图 8686 0 0923 2 lg 121 2 2 S tt t rC tK Kh Bq tptp p p wt pwfws 29 42 上的两条曲线 一条是压差曲线 一条是压力导数曲线 双对数分析图双对数分析图 压差曲线 压力导数曲线 图 2 4 压力恢复曲线转变为双对数分析图的步骤图 因为不同的试井模型具有不同的曲线特征 再看实测曲线符合哪类试井模型 的曲线特征 就选哪类试井模型的理论图版进行拟合 拟合的结果也就确定了该 实测曲线对应的油藏的参数 因此试井解释模型及典型曲线特征是试井解释技术 的重要内容 2 1 3 试井解释模型 表 2 1 试井解释模型的组成 井筒条件井筒储存 表皮效应 裂缝 钻开程度 油藏模型均质 复合 双孔 双渗 试井 解释 模型 外边界不渗透边界 定压边界 试井解释模型也称作试井解释的储层模型 它与真实储层模型的区别是试井 30 42 解释模型描述的仅仅是试井过程中的储层动态 而不是储层的物理描述 储层模 型是综合地质 包括地震和岩心等 测井 试井和生产测井等各种资料建立起 来的一种储层特性的物理描述 概括下来试井解释模型包括井筒条件 油藏模型 及外边界条件等 表 2 1 给出的试井解释模型的组成 1 井筒条件 由表 2 1 知道井筒条件包括井筒储存 表皮效应 裂缝及钻开程度 井筒储存 图 2 5 井筒存储过程中地面与地下流量的变化 在油井测试过程中 由于井筒中的流体的可压缩性 关井后地层流体继续向 井内聚集 开井后地层流体不能立刻流入井筒 这种现象称为井筒储存效应 描 述这种现象大小的物理量为井筒储存系数 C 定义为与地层相通的井筒内流体体 积的改变量与井底压力改变量的比值 即 其物理意义为压力每 改变单位压力井筒所储存或释放的流体的体积 图 2 5 为井筒存储过程中地面与地下流量的变化图 q2 q 关井时 q2 0 开井情形 的那一段时间为 纯井筒存储 阶段 简写为 PWBS 假设 原油充满整个井筒 在开井或关井 t 小时内 井筒中原油体积变化为 式中 q1 q2分别为地面 折算到井底 和井底产量 m3 在 PWBS 阶段 即开井情形 q1 q2 为油井的稳定产量 关井情形 q1 q2 为关井前的稳定产量 pdp d C 24 3 21 m tqq V p tqq p V C 24 21 2 1 21 关井 开井 qq qq qq 31 42 所以在 PWBS 阶段 p t 为线性关系 表皮效应 钻井和完井过程中由于泥浆侵入 射孔不完善或酸化 压裂 或生产过程中 污染或增产措施等原因 使得井筒周围环状区域渗透率不同于油层 当流体从油 层流入井筒时 在这里产生附加压降 这种现象叫表皮效应 裂缝 主要指由于水力压裂后在井底附近所产生的高传导性的裂缝 钻开程度 是指油井中射开的油层部份同整个油层的厚度之比 钻开程度不同 其井壁 阻力系数也不同 abc d 图 2 6 油藏条件模型分类 a 均质油藏模型 b 双孔油藏模型 c 双渗油藏模型 d 复合油藏模型 2 油藏模型 由表 2 1 知道油藏模型包括均质 复合 双孔 双渗四类 图 2 6 给出了为四种储 p qt p V C 24 32 42 层模型的示意图 均质模型 均质模型是指地层中只有一种介质 均匀分布在地层中 双孔模型和双渗模型 双孔介质是指不同孔隙度和渗透率的两种均质介质间的相互作用 两种介质 可以是均匀分布的 也可以是分离的 但只有一种介质 高渗透系统 允许生产 流体通过并流入井底 而另一种介质 低渗透系统 只起着源的作用 复合模型 多指径向复合油藏 是由径向上两个渗透性差异较大的区域组成的油藏 储 层改造 如酸化 压裂 调剖堵水等措施都可能造成这种情况 3 边界条件 由表 2 1 知道边界条件包括不渗透边界和定压边界两类 不渗透边界 不渗透边界是封闭的没有流体穿过 油藏开采过程中地层压力不断下降 通 常为断层或岩性尖灭位置 图 2 7 a 定压边界 定压边界为不封闭 在边界上有定量流体穿过 保持压力不变 通常为强注 水 边水 底水等 图 2 7 b a b 图 2 7 边界条件 a 不渗透边界 断层 b 定压边界 图 2 8 为试井解释模型与压力恢复曲线流动阶段对用关系图 由图中可以看 出早期段 主要反映井筒及附近地层特征 当井筒储集系数 C 为常数时 这一段 33 42 的压力曲线和其导数曲线在双对数图上表现为斜率为 1 的直线 中期段又称为无 限作用径向流段 在单对数坐标系中呈直线 直线段的斜率可用于计算地层参数 流动系数 表皮系数和渗透率 同时这一阶段诊断曲线的形状可以反映地层 的均质与非均质特性 用来判断油藏的类型 晚期段 通常反映边界特征 试井 曲线 早期段中期段晚期段 井筒条件 油藏 模型 外边界 试井 解释 模型井筒存储 表皮效应 裂缝 钻开程度 均质 复合 双孔 双渗 不渗透边界 定压边界 图 2 8 试井解释模型与压力恢复曲线流动阶段对应关系图 2 2 典型试井曲线 依据前面的试井解释模型分别建立了不同解释模型的理论图版 如见 2 9 实际应用中要看实测曲线符合哪类试井模型的曲线特征 就选哪类试井模型的理 论图版进行拟合 拟合的结果也就确定了该实测曲线对应的油藏的参数 试井资料是在油气藏的动态条件下测得的 而且也只有试井资料可以反映测 试井及其周围较大范围内的地层特性 通过不稳定试井可以获取重要的地层信息 地层压力 渗透率 估算单井储量 评价措施效果 获取边界距离 产能评价 等 能够较真实反映生产层位生产情况 所以由试井资料算得的参数能够较好地 表征油气藏在动态条件下的特征 因而被誉为油气田开发的 眼睛 34 42 均质双渗 复合复合 半封闭全封闭 定压 图 2 9 典型试井曲线 35 42 2 3 试井资料的应用 在试井资料的应用中 多数是利用试井压力恢复曲线求出外推地层压力 平 均压力 边界压力 流动系数 地层系数 有效渗透率 污染系数 井储系数 影响半径等参数 外推地层压力 对于投入开发多年的油田 假设一口井稳定生产4320小时之 后开始测压 外推地层压力就是从关井时刻算起 43