生产管理知识_生产测井资料

注水开发后期油田特征注水开发的油田 由于油藏平面和纵向上的非均质性 油水粘度的差别及注采井组内部的不平衡 势必造成注入水在平面上向生产井方向的舌进现象和在纵向上向高渗透层的突进现象 特别是在注水开发后期 油井含水高达90 以上 由于注入水的长期冲刷 油藏孔隙结构和物理参数将会发生较大变化 在注水井和油井之间有可能产生特高的渗透率薄层 流动孔道变大 造成注入水在注水井和生产井之间的循环流动 大大降低了水驱油的效率 一 井间示踪剂分析方法 注入水在渗透率纵向差异储层的波及情况 注入水的平面指进现象 为了提高水驱油效率 目前提出了各种治理措施 如注水井调剖 油井堵水 打调整井和用水动力学方法改变液流方向等 这些措施是否有效 关键是对油藏的认识程度 从而提出要对油藏进行精细描述 井间示踪剂测试便是为这一目的而提出来的 油藏井间示踪剂动态分析方法对于认清油藏非均质性分布 注水开发以及三次采油的设计和实施 具有重要的意义 对于注水开发以及三次采油来讲 探测油藏中高渗透层段和大孔道有助于改善注入方案的效率 达到最终提高采收率的目的 注水开发后期油田特征 在油藏工程动态分析中 追踪流体运移的手段是直接决定油藏非均质性的一个重要的工具 放射性和化学示踪剂提供了获得此信息的能力 井间示踪剂是把 放射性 示踪剂注入到注入井内 随后在周围生产井中监测取样 确定示踪剂的产出情况 对示踪剂产出情况进行分析可以解决以下问题 1 评价油藏非均质性 包括井间连通性 平面以及纵向非均质性 方向渗透率以及大孔道等 2 确定指标 井网的体积波及系数 水淹层的厚度以及渗透率的大小 平均孔道半径 流体饱和度 井网注采指标和油藏岩石的润湿性 3 核实断层以及封闭性 4 根据相临层系井的示踪剂产出情况 判断射孔和层系间隔性质 为层系细分调整提供依据 5 分析开发调整措施的有效程度 示踪剂是指那些能随注入流体一起流动 指示流体在多孔介质中的存在 流动方向和渗流速度的物质 井间示踪技术就是在注水井中注入能够与已注入流体相溶的示踪剂 以追踪已注入流体 从而标记注入流体的运动轨迹 然后再用同样的流体驱赶示踪剂段塞 在对应生产井中检测示踪剂的开采动态 这种跟踪流体在油层中流动状况的方法就是井间示踪方法 它是直接测定油层特性的方法 通过生产井检测到的示踪剂浓度突破曲线 反应出有关油层特性的信息 观察示踪剂在采油井中开采动态 如示踪剂在生产井中突破时间 峰值的大小及个数 相应注入流体总量等参数 可进一步研究和认识注入流体的运动规律和油藏非均质特征 井间示踪测试基本原理 示踪剂的种类较多 按其化学性质可分为化学示踪剂和放射性示踪剂 按其溶解性质可分为分配性示踪剂和非分配性示踪剂 化学示踪剂常见的有 离子型 如SCN NO3 Br I 等 有机类 如甲醛 乙醇 异丙醇等 染料类和惰性气体 放射性示踪剂常见的有 氚水 氚化正丁醇 氚化乙醇等 非分配性示踪剂只溶于水 而分配性示踪剂既溶于水 又溶于油 但在油 水中的分配比例不同 示踪剂类型及特征 卤阴离子 其交换能力已被地层的氯离子饱和 故卤阴离子同地层物质很少交换 在多孔介质中运移几乎不滞后 氯 溴 碘中 碘几乎不存在于地层水中 是最好的示踪剂 但价格太贵 无法工业应用 硫氰酸盐 性质类似于卤化物 低吸附 几乎不存在于油田水中 能被细菌降解 使用时应避免浓液外泄和排放 硝酸盐 价格低 但大量使用会破坏地下水质 故应对使用的环境问题引起注意 为防止硝酸盐被细菌利用 使用时应考虑采取杀菌措施 水溶性有机醇 最常用的是甲醇 其氧化产物甲酸和甲醛有毒 使用时应考虑采取杀菌措施 荧光染料 限于使用在怀疑可能迅速突破的研究窜流通道的场合 放射性同位素 检测极限低 用量少 易于注入 最常用的是氚水 使用这类示踪剂存在潜在危险性 井间示踪剂类物质 油层中背景浓度低 油层中滞留量少 化学稳定 生物稳定 与地层流体配伍 分析操作简单 灵敏度高 无毒 安全 来源广 成本低 示踪剂应满足以下条件 油田进入中 后期开发 随着注水时间的增加 储层被注入水不断浸泡 冲刷与洗涤 使得孔隙喉道不断增大 形成大孔道 为了识别目前油藏中高渗层及大孔道的存在状况 为增产措施提供可靠依据 可以利用井间示踪剂识别大孔道技术研究 在老区油田调剖 堵水 整体综合治理 调驱过程中 该技术为调堵 调驱工程方案的编制及效果评价提供了依据 发挥了重要作用 井间示踪与大孔道的监测描述 井间示踪剂测试剩余油饱和度的原理是在监测井组的中心注入井中 同时投加一种分配型示踪剂和一种非分配型示踪剂 由于分配型示踪剂具有部分地 暂时被原油吸附和交换的特性 所以两种示踪剂在地下自注水井向采油井运移过程中 就会出现差速迁移现象 于是在生产井中 可得到两条示踪剂产出曲线 且分配型示踪剂滞后于非分配型示踪剂的采出 这种滞后现象受地下剩余油的影响 剩余油越多 滞后程度越严重 因此 通过比较分配型示踪剂和非分配型示踪剂到达时间 峰值时间和平均生产时间 就可计算出注采井间平均剩余油饱和度 井间示踪剂测试剩余油饱和度技术 是从同一口井注入和采出示踪剂来测定剩余油饱和度的方法 通常是把低分子的酯作为第一示踪剂注入后 遇水分解 生成一种醇作为第二示踪剂 这两种示踪剂在油水中的分配系数不同 第一种示踪剂是亲油的 第二种示踪剂是亲水的 两种示踪剂在回采时发生分离 其峰值到达地面有一个时间差 根据该时间差即可求得剩余油饱和度 单井吞吐示踪剂测试剩余油饱和度技术 示踪剂的耐热性能示踪剂的油水分配系数待注地层中示踪剂背景浓度检测配伍性实验示踪剂吸附实验地层伤害性实验 示踪剂室内筛选实验 投放示踪剂前的准备工作示踪剂注入浓度的确定示踪剂注入量的计算现场注入示踪剂取样时间制定取样分析化验结果分析与评价 井间示踪剂现场实验步骤 示踪剂注入后 需要立即从周围采油井采样 采样周期根据实验区块的动 静态资料具体确定 以保证不错过示踪剂的突破点和峰值为原则 示踪剂注入量的计算 当一个示踪剂段塞被注入油藏 随后通过同样浓度的驱替液将其向生产井推进 生产井中的示踪剂浓度的连续测量就组成了一条示踪剂突破曲线 从数学上确定这些示踪剂突破曲线的方法和方程是一种通用方法 也可以推广到任何井或任意流动几何形状 均质井网的示踪剂突破曲线 两个单层的浓度曲线 在多层油藏系统中 完整的示踪剂产出曲线是各层相应的综合反映 单层相应可以用前面讨论的分析方法准确预测 但示踪剂到达生产井的时间和来自各层的示踪剂对浓度的影响是孔隙度 渗透率和层厚度的函数 下图是来自两层的示踪剂产出曲线 将多层系统的实际示踪剂开采曲线分解成单层响应可以得到单层参数 多层油藏系统的示踪剂突破曲线 示踪剂采出曲线特征 示踪剂试验取样期间 示踪剂产出曲线大多呈不连续 多次突破之线型 示踪剂多次突破与示踪流体经历不同性质小层有关 对于均质储层来说 由于储层在纵向上的渗流能力基本相同 示踪流体应该只有一次突破 而且示踪流体中示踪剂的浓度峰值呈高值特征 对于非均质储层来说 由于储层中存在着渗流能力不尽相同的渗流通道 这些孔道的存在使得注水井的注入水水驱前缘不可能同时到达生产井 而是呈现出早晚不一的指状推进现象 因此 可以说示踪流体的突破次数反应了储层中主要渗流通道数的多少 示踪流体的突破次数越多 表明储层在纵向上的渗流通道数越多 亦即储层在纵向上的非均质性就越强 示踪剂产出样品分析结果 示踪流体第一次突破时推进速度态势图 示踪流体第二次突破时推进速度态势图 二 生产测井技术 开发形势 1 随着石油勘探开发的深入 我国大部分油田都已进入到注水开发阶段 对于注水开发的油田 特别是开发非均质多油层的油田 渗透率在纵向上的分布是不均匀的 这就造成注水井的注水剖面和生产井的产液剖面的前缘是不均匀的 2 随着开发的进行 层间矛盾越来越突出 势必造成单层突进 综合含水上升 产油量下降 3 要保持油田的高产和稳产 控制综合含水的上升 其主要手段是在非均质的条件下 对高含水层进行调剖堵水 对低含水层进行压裂 酸化或射孔等 这就需要我们要了解油层的动用情况以及油水分布状况 弄清高含水层和低产液层及未动用层所在的确切部位 使各种作业做到有的放矢 为此 进行注水剖面和产液剖面的测定很有必要 但是 由于对油层的强注强采 长期受注入水的 冲刷 和 淘洗 油层物性发生了较大变化 油气水的分布更加复杂 仅靠开发初期的地质等静态资料的分析是无法判断开发后期油田的注水剖面和产液剖面形状的 必须进行生产动态测井 生产测井是指油田在开发过程中的测井项目和油井工程测井的总和 主要包括注入剖面测井方法 产液剖面测井方法 工程测井以及地面重复仪器测试等 注水剖面和产液剖面测井是生产动态测井的重要部分 利用生产动态测井所提供的注水剖面和产液剖面等资料能为确定油层渗透率在纵向上的分布特征 制定切实可行的综合调整措施 确定油田开发部署以及制定二次 三次采油方案和配产 配注方案等提供重要依据 1 注入剖面测井 注水开发的油田需要测定注水井中各小层的吸水量 掌握各小层的吸水能力 制订相应的配注方案 封堵高渗透突进层 确定注水剖面的测井方法较多 常见的有井下流量计法 放射性同位素载体法 示踪剂损失法 井温法等 下面分别介绍他们的测井原理 流量法是通过测量流体的流速来测得流量 从而确定注水井的注入剖面 井下流量计分涡轮流量计和示踪流量计两种 涡轮流量计可用于注水井 也可用于生产井 包括两相流和三相流 1 井下流量计法 主要结构 涡轮流量计的主要元件是涡轮 涡轮轴上固定一个永久磁铁 其两边为感应线圈 测井时 仪器居于井筒中 可以进行点测 也可以在移动中测量 点测适合于低流量的井 一般采用集流式涡轮流量计 连续测量使用于高流量或中等流量的井 测量的是井筒的中心速度 测试原理 井中的流动速度推动涡轮转动 永久磁铁随之转动 感应线圈切割磁力线而产生了一组类似于正弦信号的电脉冲信号 这些信号通过电缆传送到地面 由地面仪器接收并被转换为涡轮每秒钟转速 RPS RPS大小与流体流速有关 它们之间的关系称为流动响应曲线 井下流量计法 涡轮流量计 示踪流量计也称为示踪段塞速度法 用于测量生产井和注入井的流体速度 适用于流量低不易用连续涡轮流量计测量的流体速度 尽管这种方法在理论上同样适用于生产井 但由于它在测量流度时需要向流体中注入少量放射性示踪物质 对原油造成污染 因此在注入井中较为常用 它利用示踪剂来跟踪流体流动 通过测量射入流体的放射性示踪剂的速度来确定分层流量 常用的示踪流量计有两种 单发单计数示踪流量计和单发双计数示踪流量计 现有的井下仪 两探头的间距有1英尺 3英尺 5英尺 根据注入井的注入量大小 可选择适当的间距 在测井的过程中 仪器是停稳后点测的 速度法所用仪器的直径为11 2英寸 可以在2英寸和21 2英寸油管中进行测量 也可以通过油管在套管中测量 井下流量计法 示踪流量计法 放射性同位素载体法是利用人工同位素作为示踪剂来研究采油注水状态和油水井技术状况的一种方法 是利用自然伽马测井仪 配合必要的施工和测量过程来实现的 这里所谓的示踪 就是把同位素示踪剂加入到注水井的注入流体中 该示踪剂随着流体物质的运动而运动 通过对示踪剂的跟踪测量对注入流体进行 示踪 来判断和计算流体流经的路径 去向和流量 以达到评价注入状态和油水井情况等的目的 2 放射性同位素载体法 生产中一般选用半衰期短的同位素Ba作为示踪元素 用一定粒径的载体吸附上示踪元素 这些吸附着示踪元素的载体叫活化载体 将这些活化载体溶于水中 配制成均匀活化悬浮液 在正常的注水条件下 当悬浮液向地层侵入时 水和活化载体分离 水进入地层而活化载体滤积在地层表面形成一活化层 地层的吸水量与放射性载体在地层表面的滤积量成正比 与活化层造成的曲线异常面积增量成正比 施工前后各测一条伽马曲线Jr1与Jr2 将这两条曲线进行比较 泥岩段和不吸水的井段曲线重合 而滤积了活化载体的那些井段中Jr2与要比Jr1大的多 根据两条曲线包围的放射性强度异常面积的大小计算各小层的相对吸水量 来表示各小层的吸水能力 相对吸水量用下式计算 示踪剂损耗法适用于单相注入井并可确定低流量注入剖面 可仅使用一个放射性探测器 用该方法测井时 首先向井内流体中喷入可被井内流体带入地层的放射性示踪剂 示踪剂会在井内流体中形成示踪剂段塞 这个段塞和井内流体一块流动 若段塞通过吸水层 段塞中的示踪剂也会随着流体一起进入地层 在从段塞形成到示踪剂全部被地层吸收的整个过程中 不断地把仪器下入示踪剂段塞的下面 然后以均匀的速度提升仪器 测量井内示踪剂段塞的伽马射线强度 具体测量步骤是 3 示踪剂损耗法 1 测伽马基线 2 仪器返回全流量层 3 在全流量层以上喷射示踪剂 4 记录全流量示踪剂段塞的伽马射线强度 如有可能 在示踪剂到达最上面一个吸收层以前需要进行两次或三次测井 并将段塞面积进行平均 作为初始示踪剂段塞面积 5 记录射孔层示踪剂段塞的伽马射线强度 等待示踪剂流经第一个射孔层后记录井筒流体的伽马射线强度 以此监测每个射孔层 直至示踪剂段塞停止或消失 当仪器上行穿过示踪剂段塞时 仪器必须完全穿过示踪剂段塞并且继续上行一段距离 以探测是否有反映窜槽出现的次级波峰 测试资料的解释方法有 面积法 面积三角形法和Self法 大量的实际资料表明 仪器每次提升所测的伽马射线强度和探测器周围放射性示踪剂的浓度成正比 随着示踪剂进入地层 示踪剂的浓度逐渐减少 因而所测的伽马射线强度曲线幅度也会逐渐较少 可利用面积法确定两次测量之间的层段的吸水剖面的相对吸水量 面积法应用的前提是使井筒内示踪剂混合均匀后形成段塞 且假设伽马射线强度正比于井眼内示踪剂的量 面积法依据的是示踪曲线与基线所形成的钟形面积与流量大小成正比 若该面积通过某一射孔层后减小25 则认为射孔层内被注入了25 的流体 面积三角形法是求示踪剂段塞对应的伽马强度曲线与本底直线围成的近似三角形面积 近似表示示踪剂段塞对应的钟形面积 与面积法相比 存在一定的误差 因此只是适合粗略了解流动剖面 Self法与面积三角形法相似 首先将伽马射线强度测井曲线化解为三角形 基线为三角形的底边 波峰两侧为两腰 假设三角形的底和高之和与体积流量成正比 用面积法解释时 如果精度要求高 应采用积分法确定段塞面积 而用三角形确定面积时可能引起较大的误差 地球是一个散热体 在未被扰动的情况下 某点的温度只是该点位置的函数 地温与深度的关系基本上一条直线 称为地温梯度线 其斜率即为地温梯度 随着地区的不同而不同 其变化范围在1 1 3 60 100m之间 地温梯度取决于岩石的导热性能 导热性能越高 热量通过岩石的传导就越容易 地温梯度就越小 一口井与周围地层到达平衡后 温度测井曲线就反映地温梯度随岩性的变化 4 井温法 由于产出流体和注入流体与地层温度有差异 在生产井和注入井中 尤其在有气体产出或地层之间有窜槽等的情况下 地温梯度线要出现不同程度的异常现象 在生产井中 生产层上部的流体温度要高于地层温度 因此井温大于相应地层温度 由于注入温度通常低于地层温度 因此井筒温度比相应深度的地层温度低 如图1 44所示 井筒温度是动态变化的 变化快慢取决于流量 完井方式 流体和地层导热特性等 井温测井正是利用这些现象来反映生产井和注入井的流动状态 井温测井方法分井温梯度测井 微差井温测井和径向微差井温测井 一般所说的井温测井指的是井温梯度测井 井温梯度测井测出的是井中流体沿井身的温度变化 井下测量温度的仪器通常有电阻式 利用电阻元件与温度的函数关系测量井筒温度 和热电偶式 利用热电偶的两个接点的温度不同 在回路中将产生随温度变化的电流 由此测量温度的变化 微差井温测井测出的某一定距离 比如说一米 的两点间的温差 实际上就是井温梯度测井 在地温正常的井段 其基本上是一条直线 在异常处 其变化比普通测井曲线明显的多 径向微差井温测井测出的是套管上相对两点之间的温差 在管后无窜槽时 套管周围温度相同 在注入井中有窜槽时 仪器可以清晰地分辩出来 井温测井是应用较早的测井方法之一 其方法和设备简单 在测井中得到广泛的应用 井温测井曲线可以用来探测产气或产油 产水层位 套管后的窜槽 高渗透层 测定油气界面位置 测量注水剖面等 近年来 由于计算机的应用 使得复杂的热传导数学问题得以解决 井温测井解释向定量解释发展 应用一 确定吸水层位 一般地 注水井存在低温异常 如果是单层注入 则由流动井温曲线就可以确定吸水层 在多层合采时 在流动井温曲线上只是一个大的异常显示 分不出小层 在关井井温测井曲线上却能分开 注水井关井井温曲线 一般在关井后的48小时内测得 并且要测几次 以便能得到正确的结论 图中左边4条是梯度井温曲线 分别在关井后的1h 2h 3h 4h时测得 右边的4条是相应的微差井温曲线 由图可以看出有两个负异常 在关井4小时测的井温曲线上 这两个负异常最为明显 在上部井段 井温曲线迅速接近正常井温曲线 在下部井段 4条测井曲线重合 说明下面已经没有吸水层 在微差井温曲线上 两个负异常更清楚 可以确定有两个吸水层 下部吸水层的上段渗透性不好 吸水不多 图1 49注水井关井井温曲线 应用二 确定产层位置 在产气层位 由于气体膨胀致冷 在测井曲线上产生负异常 产气量越大 负异常越大 地层渗透率越低 压力降落越大 导致气体膨胀加剧 负异常越大 水层则与气层在井温曲线上的特征相反 产生高温异常 图1 51是井温测井在确定产层中的应用 从图中可以看出 在下部井眼射孔处 温度梯度曲线发生异常变化 同时微差井温曲线也发生了较大变化 表明此处有气体产出 图1 51是井温测井在确定产层中的应用 为了确定产水或产油位置 由于产液温度高于井液温度 可以在测井前先用冷液循环 再进行测量 以增大正异常 为了确定产气层 也可以先用热液循环 再进行测量 以增大负异常 需要注意的是长时间关井会因井液达到热平衡和压力平衡而测不出井温异常 为了及时了解油层的动用状况及开发效果 通常要在生产中进行产液剖面测井 产液剖面测井仪器主要有流量计 持率计 压力计和温度计 1 流量计流量计包括集流式流量计 连续流量计和示踪流量计 集流式流量计包括伞式 皮球式流量计 主要是通过集流器 伞 皮球等 使井内流体全部通过计量器 从而测量井内流体的流量 连续流量计是通过涡轮在井内连续测量 测出一条连续的涡轮转速曲线 通过速度校正和井径尺寸可计算出井内各层的流量 示踪流量计的测量原理是在井内流体中注入一放射性段塞 测量这段放射性段塞通过某一已知长度的两个放射性探测器时间 确定井内流体的流动速度 从而确定各层的产量 如图3 59所示 2 产液剖面的测定 图3 59用连续流量计测试资料划分的产出剖面 2 流体识别测井 生产井中通常同时存在着混合流动的油 气 水多相流体 持率指的是某一相流体在流管中所占的面积与总面积的比值 一般采用流体识别测井确定每相的持率 常用的流体识别测井仪器有放射性密度计 压差密度计 电容式持率计 放射性密度计是通过测量通过一段流体的伽马射线强度衰减来确定流体的密度 然后用密度的大小来确定各相的持率 压差密度计利用一段流体的压力差别来确定流体的密度 然后确定各相的持率 电容式持率计是通过测量油 气 水混相液体的介电常数来确定各相的持率 图3 60是利用密度确定各层的产液类型的例子 图3 60三相流动中的密度梯度测井实例 把流量计 持水率计 密度 温度 压力及其它参数 套管接箍 自然伽马 测井资料联合起来 可以综合分析生产层各产出油 气 水的产出量及各相的含量 产出剖面测井系列的选择是根据生产井的类型而进行的 对于单相生产井 通常选用流量计 温度计 压力计三个参数即可 对于抽油井 则要选择外径小于1in的仪器 以便将仪器通过油套环形空间下到产层 而且由于抽油井一般为低产井 在油水两相流动时应选择集流式流量计 如果流量较高时可选用连续流量计 持水率计 温度计 压力计 密度计 密度相差较大时用 在油 气 水三相流动时要选用集流式流量计 持水率计 温度计 压力计 密度计 对于自喷井中的高产井 流量大于50m3 d 可选用连续式流量计 低产井要选用集流式流量计 在油 水两相中 可选用流量计 温度计 压力计 密度计 如果油水密度相差较小 应选用持水率计代替密度计 如果是三相流 则需选用流量计 持水率计 温度计 压力计 密度计 另外还需要测量套管接箍 自然伽马 定性分析主要参考以下信息 压力曲线有无异常 一般情况下 压力曲线从上至下逐渐增大 温度曲线有无异常 一般情况下 正异常指示产液 负异常指示产气 通过生产层时 流量曲线有无异常 产量较大时 流量曲线会局部不稳 通过生产层时 密度曲线有无异常 其正异常指示产液 负异常指示产气 通过生产层时 含水率曲线有无异常 通过测井综合曲线图进行定性分析 对井的产出剖面有一个初步了解 包括掌握解释层的相态 流型以及主产油层 次产油层 掌握油水产出部位 产出量 油水含量 了解井下是两相流还是三相流 尤其要注意随着深度的变化井下流体可能从两相流动变为三相流动 了解各相在不同深度流量的变化 测试资料的定性分析 定量解释测井资料