水平井生产测井培训课件(共51页).ppt

1、水平井生产测井水平井生产测井 1 水平井概述水平井概述 2水平井的分类水平井的分类 3水平井完井技术水平井完井技术 4水平井入井技术水平井入井技术 一一 水平井技术水平井技术水平井水平井概述概述1 1 主要适用地区主要适用地区 近海地区、遥远地区及环境敏感等区域开发的油田。近海地区、遥远地区及环境敏感等区域开发的油田。2 2 钻井目的钻井目的 尽可能多的钻穿油层，提高油井单井产量或注入量，从尽可能多的钻穿油层，提高油井单井产量或注入量，从而获得更高的采收率，降低油田开发本钱。而获得更高的采收率，降低油田开发本钱。3 3 开展开展 我国水平井产油量逐年递增。我国水平井产油量逐年递增。4 4 水平

2、井测井主要工程水平井测井主要工程 主要进行自然伽玛、自然电位、双感应电阻率、声波和主要进行自然伽玛、自然电位、双感应电阻率、声波和井斜方位测井井斜方位测井 1 水平井概述水平井概述 2水平井的分类水平井的分类 3水平井完井技术水平井完井技术 4水平井入井技术水平井入井技术 一一 水平井技术水平井技术水平井按形成分为两类：1.新钻井 从地面新钻的井，水平井段长度为3001300m2.侧钻井 从现有的井横向侧钻出来，长度为30210m(1)(1)超短曲率水平井超短曲率水平井水平井水平井按曲率半径按曲率半径分为四类：分为四类：(2)(2)短曲率水平井短曲率水平井(3)(3)中曲率半径水平井中曲率半径

3、水平井-是钻水平井的主要方法是钻水平井的主要方法特征特征: :半径为半径为300800ft300800ft，造斜角为造斜角为6 62020/100ft/100ft。水平井段长度水平井段长度10004000ft10004000ft(4)(4)长曲率半径井长曲率半径井 1 水平井概述水平井概述 2水平井的分类水平井的分类 3水平井完井技术水平井完井技术 4水平井入井技术水平井入井技术 一一 水平井技术水平井技术 裸眼完井裸眼完井 割缝衬管完井割缝衬管完井 衬管加管外封隔器完衬管加管外封隔器完井井 水泥固井后射孔完井水泥固井后射孔完井 完井方式的选择对油井完井方式的选择对油井的生产动态有重要影响的生

4、产动态有重要影响。 水平井在选择完井方水平井在选择完井方式时，同时也要考虑增式时，同时也要考虑增产措施、生产机理、井产措施、生产机理、井下作业及修井等可能发下作业及修井等可能发生的井下作业工作。生的井下作业工作。 水平井完井方式水平井完井方式3 3衬管加管外封隔器完井：将衬衬管加管外封隔器完井：将衬管与管外封隔器一起下，将水平段管与管外封隔器一起下，将水平段分割成假设干段，这样可沿着井段分割成假设干段，这样可沿着井段进行增产措施和生产控制。大多数进行增产措施和生产控制。大多数水平井并非都是水平的，有许多弯水平井并非都是水平的，有许多弯曲段并呈曲线状，下多个管外封隔曲段并呈曲线状，下多个管外封隔

5、器较为困难。器较为困难。 4 4水泥固井后射孔完井：只可能水泥固井后射孔完井：只可能在中、长曲率水平井中实施。在中、长曲率水平井中实施。 短曲率水平井可采用裸眼或割缝衬短曲率水平井可采用裸眼或割缝衬管完井，中、长曲率水平井，既可管完井，中、长曲率水平井，既可采用裸眼方式，又可采用割缝衬管采用裸眼方式，又可采用割缝衬管或衬管加管外封隔器完井，有时也或衬管加管外封隔器完井，有时也用水泥固井后射孔方法完井。用水泥固井后射孔方法完井。 1 水平井概述水平井概述 2水平井的分类水平井的分类 3水平井完井技术水平井完井技术 4水平井入井技术水平井入井技术一一 水平井技术水平井技术生产测井仪器入井技术生产测

6、井仪器入井技术 在直井或倾斜角不大的斜井中：靠仪器重力下入井底目的层进行测井。在水平井中：依靠重力仅能下入到井斜约为4060处，需要借助于工具将生产测井仪器传送到水平井段。水平井中常用下入仪器的技术有：1油管钻杆输送湿接头法2连续油管传送法3牵引器传送法套管套管套管套管套管鞋套管鞋PCL测井旁通测井旁通电缆（在钻杆外电缆（在钻杆外）套管鞋套管鞋电缆（在钻杆处电缆（在钻杆处）PCL工具循环孔工具循环孔湿接头湿接头测井仪器测井仪器井口电缆侧向井口电缆侧向滑轮滑轮1 1油管钻杆输送湿接头法油管钻杆输送湿接头法套管套管套管套管套管鞋套管鞋PCL测井旁通测井旁通电缆（在钻杆外电缆（在钻杆外）套管鞋套管鞋

7、电缆（在钻杆处电缆（在钻杆处）PCL工具循环孔工具循环孔湿接头湿接头测井仪器测井仪器井口电缆侧向井口电缆侧向滑轮滑轮1 1油管钻杆输送湿接头法油管钻杆输送湿接头法钻杆传输测井作业的三个步骤：钻杆传输测井作业的三个步骤：钻杆将仪器送入目的层段上方钻杆将仪器送入目的层段上方湿接头对接井下仪与地面系统建湿接头对接井下仪与地面系统建立联系立联系测井作业测井作业v 油管钻杆输送湿接头法技术油管钻杆输送湿接头法技术成熟，可在套管井中完成了成熟，可在套管井中完成了RMTRMT双双源距碳氧比、固井质量、温度、压源距碳氧比、固井质量、温度、压力测井。完成一口力测井。完成一口20002000米水平井测米水平井测井

8、，井，10/10/根钻杆要连接和拆卸根钻杆要连接和拆卸400400余余次。累计测试平均时间次。累计测试平均时间15201520小时小时，需要作业队配合。，需要作业队配合。v随钻测井工艺技术绝大局部是采随钻测井工艺技术绝大局部是采用钻杆传输测井工艺，用钻杆传输测井工艺， ( (包括：包括：HalliburtonHalliburton和和 Schlumberger Schlumberger 的的 LWD LWD 以及以及 Sperry-sun Sperry-sun 的的FEWD)FEWD)1 1油管钻杆输送湿接头法油管钻杆输送湿接头法将连续油管作业技术与将连续油管作业技术与水平井测井技术进行集成。

9、水平井测井技术进行集成。利用了连续管作业机的下推利用了连续管作业机的下推力和上拉力。力和上拉力。8mm8mm的钢管，其柔性较好的钢管，其柔性较好，可以像电缆一样缠绕在一，可以像电缆一样缠绕在一个电缆车上。个电缆车上。连续油管优点是可在长连续油管优点是可在长、中、短曲率半径水平井中、中、短曲率半径水平井中测井，缺点是组合的仪器不测井，缺点是组合的仪器不能过重，过重时易损坏连续能过重，过重时易损坏连续油管油管。2 2连续油管传送法连续油管传送法3 3牵引器传送法牵引器传送法 井下牵引器俗称爬行器用于在套管井中推动生产测井下井仪器在井的水平段或大斜度段运行而顺利到达测量层段，从而不必使用连续油管。

10、牵引器有两对驱动齿轮，每对齿轮对称于牵引器轴心，两对驱动齿轮互成90，牵引器驱动马达内部有两个电机，一个带动丝杆翻开驱动臂；另一个带动驱动齿轮在管道内臂上滚动，从而把仪器推入目的层段。 牵引器原理牵引器原理 1、生产测井一般使用单心电缆，当用牵引器把仪器向井底传送时，不能给连在其下面的仪器供电，因此不能进行下放测量，这可能会导致解释分析的困难。2、牵引器采用马达等机械结构来推动仪器，当井底存在沉沙或缝、洞时，会使牵引器推送仪器失败。 牵引器的缺点牵引器的缺点旁通出套管鞋后的作业平安问题旁通出套管鞋后的作业平安问题长裸眼条件下传输测井工艺长裸眼条件下传输测井工艺大斜度状态下的对接问题；大斜度状态

11、下的对接问题；电缆保护问题电缆保护问题超深、超长裸眼水平井钻杆传输测井超深、超长裸眼水平井钻杆传输测井主要工艺技术难题主要工艺技术难题 二、水平井中生产测井研究二、水平井中生产测井研究1流型2确定持率3水平井仪器特征响应4斜井仪器特征响应5仪器串选择6解释本卷须知流型比照流型比照 说明说明: : 在水平井和斜井中，由于经质相与重质相的别离，流型与在水平井和斜井中，由于经质相与重质相的别离，流型与垂直井中有较大差异，斜井与水平井相似。垂直井中有较大差异，斜井与水平井相似。 与直井相比，水平井重力与井轴方向垂直、明显的井斜变与直井相比，水平井重力与井轴方向垂直、明显的井斜变化及井周围空间的非对称性

12、造成井筒流动状态非常复杂。由化及井周围空间的非对称性造成井筒流动状态非常复杂。由于重力作用使轻质相与重质相的别离，流型与垂直井中有较于重力作用使轻质相与重质相的别离，流型与垂直井中有较大差异，如以下图所示。大差异，如以下图所示。1. Russell油水两相流实验观察油水两相流实验观察2. Hasson气水两相流实验观察气水两相流实验观察流型分类流型分类国外研究国外研究美国美国流型分类：流型分类：分相流分相流. .间断流间断流. .均布流均布流分相流分相流包括层状流、波状流和环状流；包括层状流、波状流和环状流；间断流间断流包括段塞流和段状流；包括段塞流和段状流；均布流均布流包括泡状流和雾状流。包

13、括泡状流和雾状流。分析：分析： 当气体的流量较小当气体的流量较小时，气体和水时，气体和水分层分层流动流动，气体在上半部，水在，气体在上半部，水在下半部，界面为平面接下半部，界面为平面接触。随着气相流量的逐触。随着气相流量的逐渐增加，气体便水面形渐增加，气体便水面形成成波动波动； 气体流量进一步增气体流量进一步增加形成加形成段塞流和段状流段塞流和段状流； 之后随着气体流量之后随着气体流量的进一步增加，依次形的进一步增加，依次形成成泡状流、环状流和雾泡状流、环状流和雾状流状流。同一口井中不可能同时同一口井中不可能同时出现上述各类流型，具出现上述各类流型，具体情况取决于气和水的体情况取决于气和水的流

14、量。流量。 说明说明: 实线为原始流型分界线实线为原始流型分界线 虚线为作了修正的流型分界线虚线为作了修正的流型分界线 修正后的流型包含了分相流和间断流之间的过渡流修正后的流型包含了分相流和间断流之间的过渡流 图中图中x轴为含液率轴为含液率(含水率含水率)，y轴为费劳德数。轴为费劳德数。gDNmFR212确定流型边界确定流型边界:4516. 131 . 0LL738. 645 . 0LLmslgLQQQ11 实验给出的流型图实验给出的流型图302. 01316LL4684. 220009252. 0LL1 分流相L0.01及NFRL1，或L0.01及NFRL22 过渡流L0.01和L2NFRL

15、33 间断流0.01L0.4和L3NFRL1或L0.4和L3NFRL44 均布流L0.4确定流型边界确定流型边界:倾角为50时，持液率到达最大值。确定持液率确定持液率: :yHHLL)0()(水平流动类水平流动类型型abc分相流分相流间断流间断流均布流均布流0.980.8451.0650.48460.53510.58240.08680.01730.0609cFRbLLNaH)0(1 对于水平对于水平管子的持液率：管子的持液率：计算管子角度为计算管子角度为 的持液率的持液率校正系数校正系数y：)8 . 1 (sin333. 0)8 . 1sin(13cy确定持液率确定持液率: :2 对于角度为对

16、于角度为 井的流动：井的流动：)()()(ln)1 (gFRfLVeLLNNdcNLV 液体速度，无因次；液体速度，无因次； d、e、f、g的取值见参数取值表，与流型和的取值见参数取值表，与流型和流动方向有关。流动方向有关。 计算出计算出c 值后，假设值后，假设c0，那么令，那么令c = 0y = 1+ 0.3c3 3 对于垂直井的流动对于垂直井的流动yHHLL)0()()8 . 1 (sin333. 0)8 . 1sin(13cy持液率确实定持液率确实定 497. 067. 5393. 0845. 0)0(0173. 0535. 0LH1014. 067. 502. 6393. 096. 2

17、ln)393. 01 (0978. 04473. 0305. 0c068. 1)333. 01 (1014. 01y512. 0068. 1497. 0)50(LHyHHLL)0()(cFRbLLNaH)0()8 . 1 (sin333. 0)8 . 1sin(13cy)()()(ln)1 (gFRfLVeLLNNdc67.532 .3212747.6FRN393. 074. 6/65. 2L计算持液率计算持液率 v 水平井中，由于油、气、水里层状别离流动，因此流量计、持水率计的响应结果具有一定的纵向片面性：v 低含水井中涡轮和持水率计暴露在油中，因此所测信号主要反映油的流量及油的电容响应，而

18、很少反映另一相水的流动及含量。v 高含水率情况，涡轮和持水率计主要暴露在下部的水中，反映水的流动情况。水平井中的仪器响应及图版制作水平井中的仪器响应及图版制作建议:水平井中采用集流式涡轮流量计。测量时油、气、水必须通过金属集流伞，然后进入集流通道，所以涡轮测得的RPS值反映了油气水总的流动情况。装置装置: : 水平井中水平井中(内径为内径为4in)模拟井测试管中模拟井测试管中仪器仪器: : 伞式流量计和放射性密度伞式流量计和放射性密度方法方法: : 改变总流量，在每一个流量点从改变总流量，在每一个流量点从10%至至90%更换含水率更换含水率; ; 采用自来水模拟地层水，用密度为采用自来水模拟地

19、层水，用密度为0.82g/cm 的柴油模拟原油的柴油模拟原油响应曲线的特点响应曲线的特点: : 含水率和流量的变化范围很大，但响应的线性关系良好。含水率和流量的变化范围很大，但响应的线性关系良好。涡轮流量计的响应涡轮流量计的响应实验 从右图可以观察到，尽管从右图可以观察到，尽管含水率和流量的变化范围很含水率和流量的变化范围很大，但响应的线性关系良好大，但响应的线性关系良好。 当总流量小于当总流量小于900bbl/d(143m3/d900bbl/d(143m3/d时，油时，油水是别离的；水是别离的； 当总流量大于这一流量时当总流量大于这一流量时，油水混合在一起流动。，油水混合在一起流动。 但是，

20、不管油水是否别离但是，不管油水是否别离，用集流伞式流量计都可以，用集流伞式流量计都可以取得有效的测量结果。取得有效的测量结果。说明说明: : 放射性密度计与伞式流量计同时测量的放射性密度计与伞式流量计同时测量的实验结果如下图。横坐标表示含水率实验结果如下图。横坐标表示含水率水的流量与总流量的比值，纵坐标表水的流量与总流量的比值，纵坐标表示仪器响应的百分数示仪器响应的百分数Fr Fr 。四条曲线对应着四种不同的总流量四条曲线对应着四种不同的总流量308308、514514、857857和和1028bbl/d1028bbl/d放射性密度计的响应放射性密度计的响应owomrffffF分析分析: :随

21、着流量的增加，曲线逐渐接近随着流量的增加，曲线逐渐接近4545线，说明大于某一流量时，油线，说明大于某一流量时，油水呈乳状混合流动状态，低于这一水呈乳状混合流动状态，低于这一流量时，油水呈层状别离状态。流量时，油水呈层状别离状态。 fo,fwfo,fw分别表示油、水的频分别表示油、水的频率响应率响应fmfm表示在流体中的频率响应表示在流体中的频率响应owomwY 1. 1.伞式流量计的伞式流量计的RPSRPS为为3.953.95流量流量400bbl/d400bbl/d。 2. 2.FrFr 为为0.50.5， FrFr 为为0.50.5处画一条水平线与流量分别为处画一条水平线与流量分别为308

22、bbl/d308bbl/d、514bbl/d514bbl/d的两条曲线相交，通过交点作垂线与横坐标的的两条曲线相交，通过交点作垂线与横坐标的交点对应着两个含水率值，利用内插值方法可以计算出交点对应着两个含水率值，利用内插值方法可以计算出FrFr 为为0.50.5时的含水率时的含水率 利用流量计和密度图版计算含水率利用流量计和密度图版计算含水率)308400(308514)1()2()1(WWWWccc电容法持水率计响应与含水率之间的关系，如下图，三条曲线表示不同的流量，数值分别为308、514和857bbl/d。当含水率小于0.4时，含水率与仪器响应之间呈线性关系；当含水率大于0.4时，随着含

23、水率增加，值增长缓慢，灵敏度降低说明与垂直井的响应相似。 电容持水率计的响应电容持水率计的响应电容法持水率计响应电容法持水率计响应与含水率关系与含水率关系斜井中的仪器响应及图版制作斜井中的仪器响应及图版制作模拟井筒内径为模拟井筒内径为2.5in2.5in，倾斜角为倾斜角为4545把流体电容持水率计、流把流体电容持水率计、流体密度计和伞式流量计下体密度计和伞式流量计下入倾斜的模拟井筒中入倾斜的模拟井筒中与水平井类似，伞式流量计的响应与水平井类似，伞式流量计的响应直线的斜率为：直线的斜率为：0.025RPS/(bbl/d)伞式流量计的响应伞式流量计的响应说明：说明：每一条曲线对应一个流每一条曲线对

24、应一个流量值，分别为量值，分别为: :308308、514514、857857、10281028、15431543和和2055bbl/d2055bbl/d持水率的值可用测得的持水率的值可用测得的混合密度和油、水密度混合密度和油、水密度确定。确定。流体密度响应图版流体密度响应图版owomwYowomrffffF流体电容的响应图版流体电容的响应图版假设油水的密度和差异不大，那么要改用电容持水率计确定持水率值假设油水的密度和差异不大，那么要改用电容持水率计确定持水率值产出剖面仪器串选择产出剖面仪器串选择 井下温度、压力、流量、持率井下温度、压力、流量、持率是了解井下是了解井下生产动态的关键参数，由于

25、水平状态下井内多相流生产动态的关键参数，由于水平状态下井内多相流体的流动状态极为复杂，因此水平井中录取和应用体的流动状态极为复杂，因此水平井中录取和应用最多的是最多的是温度温度和和压力压力，但这两个参数只能用于定性，但这两个参数只能用于定性分析；目前还没有能够准确给出水平段某一截面分分析；目前还没有能够准确给出水平段某一截面分流量的测井系列，传统的生产测井组合仪在水平井流量的测井系列，传统的生产测井组合仪在水平井的应用中都存在缺陷。的应用中都存在缺陷。 流量仪选择 在筛管完井的水平井中，流体会通过环形空间旁通，在斜度较大的井段，可能会导致水沿下侧倒流现象，假设割缝衬管外侧泥岩跨塌，井眼会严重扩

26、大，流速下降。这时可采用示踪流量计。 在斜井中，涡轮流量计不适于上下屡次测量，主要是因为仪器无法靠重力作用下测；而且涡轮流量计有机械转动局部，经常会出现机械损伤现象，造成测试失败，因此国外推出了新的流量测量方式。如过油管储层饱和度测井仪的RSTPro WFL方式，相速探头PVS仪器，储层监测仪的SPFL方式等均可用于测量斜井、水平井中水相的流速，也可用于测量油气水三相的持率，主要优势是不受层状流动的影响。 产出剖面仪器串选择产出剖面仪器串选择 持率仪器选择在垂直井使用的持率仪器如电容法持水率仪器，流体密度仪器等，都采用居中测量，这些仪器反映的都是流道中央的流体，在水平井中不能很好居中，只能反映井眼轨迹低侧端的流体。在水平井中应采用全井眼测量仪器如持气率仪或持水率成像仪器。产出剖面仪器串选择产出剖面仪器串选择 如果是其它完井方式，需增加井斜仪、井径仪如果是其它完井方式，需增加井斜仪、井径仪、流体成像仪和能谱水流仪。、流体成像仪和能谱水流仪。产出剖面仪器串选择产出剖面仪器串选择 水平井中油气水呈层状别离状水平井中油气水呈层状别离状态。套管外下部沉淀钻井碎屑或态。套管外下部沉淀钻井碎屑或其它重矿物，在套管外上部出现其它重矿物，在套管外上部出现水泥胶结的渗透水，这会导