大慶油田注產(chǎn)剖面測(cè)井技術(shù)及應(yīng)用

1、SPE 64653大慶油田注產(chǎn)剖面測(cè)井技術(shù)及應(yīng)用謝榮華劉興斌候云福f大慶油田股份生產(chǎn)鍘井研究所)摘要目前大慶油田處于高音水開(kāi)發(fā)后期。隨著油井產(chǎn)出寢含水的升高，對(duì)兩個(gè)剖面測(cè)量的要求 也在不斷地提高。而隨著聚合物驅(qū)和三元復(fù)畚驅(qū)采油技術(shù)的應(yīng)用，兩十剖面測(cè)井的難度也日益 增大。鑒于這種情況大慶油田開(kāi)展了多種適用于高臺(tái)水和聚合物驅(qū)的注產(chǎn)割面測(cè)井儀器和方 法。豐支舟紹了大慶油田的兩個(gè)剖面測(cè)井，以及這些技術(shù)在大慶油田的應(yīng)用情況。重點(diǎn)介紹了 過(guò)環(huán)空產(chǎn)出剖面測(cè)井系列。注人剖面和產(chǎn)出剖面測(cè)井資料對(duì)油田的開(kāi)發(fā)具有重要作用。兩個(gè)剖面測(cè)井可以為地質(zhì) 分析提供豐富的動(dòng)態(tài)資料，為油水井的壓裂、酸化、化堵等作業(yè)提供資料，并評(píng)

2、價(jià)其效果； 對(duì)開(kāi)發(fā)區(qū)域進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)測(cè)。研究開(kāi)發(fā)層系的動(dòng)用狀況和水淹狀況，以采取合理的注采方案， 最終到達(dá)提高產(chǎn)量、提高采收率的目的。大慶油田常規(guī)水驅(qū)開(kāi)發(fā)的油井具有生產(chǎn)層位多、油井的產(chǎn)量較低、產(chǎn)液含水率高、產(chǎn) 出剖面溯井儀需要在油套之間的環(huán)形空間起下等特點(diǎn)。大慶油田普遍采油分層注水，注入的流體在配注管外注入到地層，無(wú)法采用接觸的方法進(jìn)行測(cè)量每個(gè)配注井段的吸水剖面。這給注入剖面測(cè)井帶來(lái)很大的困難。 大慶油田的開(kāi)發(fā)已進(jìn)人三次采油階段，聚合物驅(qū)、三元復(fù)合驅(qū)和泡沫驅(qū)將成為提高采收率的主要手段。對(duì)于三次采油的注入井和產(chǎn)出井，井筒內(nèi)的流動(dòng)都表現(xiàn)為非牛頓流體的流 動(dòng)。聚驅(qū)產(chǎn)出井內(nèi)的流動(dòng)為油、氣、水、聚四相流動(dòng)，

3、流動(dòng)特性非常復(fù)雜。研究三次采油井 的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)(注人剖面和產(chǎn)出剖面測(cè)量)成為新的課題。針對(duì)兩個(gè)剖面測(cè)井面臨上述復(fù)雜的問(wèn)題， 大慶油田投人了很多的研究力量開(kāi)發(fā)兩個(gè)剖 面的測(cè)井技術(shù)。對(duì)于注入剖面，發(fā)晨了以同位紊吸水剖面測(cè)量分層配注井的技術(shù)，利用連續(xù)渦輪流量計(jì)測(cè)量籠統(tǒng)注人井吸水剖面的技術(shù)，以及使用電磁流量測(cè)井儀測(cè)量注聚井和注水井注入剖面的技術(shù)。對(duì)于產(chǎn)出剖面，開(kāi)展了從低流量到高流量、從低含水到高含水、從油水兩 相漉到油氣水三相流、從垂直管流到水平營(yíng)流的一套相對(duì)完善的過(guò)環(huán)空測(cè)井技術(shù)。兩個(gè)剖面 的測(cè)井為大慶油田的高效開(kāi)發(fā)發(fā)揮了重要作用。產(chǎn)出剖面鍘井技術(shù)產(chǎn)出剖面測(cè)井儀器普遍采用外徑為28蛐的、帶有集流器的流量

4、、含水率、溫度、壓力和套管接箍定位器的生產(chǎn)測(cè)井組合瀏井儀。流量測(cè)量普遍用渦輪流量計(jì)、含水率測(cè)量采用電一410剖f毒暈豳l阻抗式舍水宰計(jì)在多相流實(shí)睦裝置上的刻度圈版容、阻抗等多種傳感技術(shù)。1集流式渦輪流量計(jì)目前油井內(nèi)的流量測(cè)量普遍采用渦輪流量計(jì)。井下的渦輪流量計(jì)集流式和連續(xù)兩種。 連續(xù)流量計(jì)適合于高的流量測(cè)量。而大慶油田由于油井的產(chǎn)量較低，因此廣泛采用集流式渦 輪流量計(jì)。集流式流量計(jì)所覆蓋的流量范圍從05120m3d。集流后，集流式流量計(jì)具有線 性好、壓損小等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是具有可動(dòng)部件，儀表常數(shù)會(huì)發(fā)生變化，需定期標(biāo)定。2取樣式電容含水率計(jì)在流體的流動(dòng)通道內(nèi)設(shè)置一個(gè)由繼電器控制取樣器，取樣后的油水在

5、重力的作用下分 離，利用電容電報(bào)探測(cè)油水界面的位置即可確定含水率。含水率的測(cè)量范圍為100，測(cè) 量精度為5。流體的電容與含水率成線性關(guān)系。該類型含水率計(jì)在大慶油田應(yīng)用相對(duì)普遍。 在低流量時(shí)的電極粘油和井內(nèi)含水率隨抽油機(jī)波動(dòng)是影響取樣式電容含水率計(jì)的主要原因。3流動(dòng)電容含水率計(jì)該含水率計(jì)的結(jié)構(gòu)與取樣式電容含水率計(jì)相似，但測(cè)量是在流動(dòng)狀態(tài)下實(shí)時(shí)進(jìn)行的。 在大慶油田，這種含水率計(jì)主要用于低產(chǎn)井測(cè)井。研究說(shuō)明流量測(cè)量?jī)x表，對(duì)于電容式含水 率計(jì)，在油為連續(xù)相時(shí)，傳感器敏感于體積含水率，但在水為連續(xù)相時(shí)，傳感器只敏感于碰 撞到電極上的油泡。因此，盡管含水率的測(cè)量范圍為帖100，但由于高含水時(shí)傳感器僅對(duì) 流

6、過(guò)傳感器的一局部油泡有響應(yīng)，含水率的測(cè)量精度不高，般為10。4阻抗式含水率計(jì)該儀器是針對(duì)高含水井測(cè)量而研制的新型含水率計(jì)。通過(guò)測(cè)量油水混合物的阻抗來(lái)確 定含水率。該儀器工作在水為連續(xù)相時(shí)，測(cè)量精度高于電容式含水率計(jì)，且重復(fù)性和一致性 好。隨時(shí)間連續(xù)測(cè)量。電極粘污和井下流量波動(dòng)對(duì)測(cè)量的影響大為減小。在多相流裝置中含水率的標(biāo)定精度為3，測(cè)量范圍為50100(隨流量的降低，含水率測(cè)量范圍會(huì)變寬)。一411一目前儀器已在大慶油田測(cè)井近200口。圖1為該儀器在模擬井的標(biāo)定圖版，由圖可看出，這種 儀器在高流量時(shí)輸出與流量無(wú)關(guān)，在低流量能夠反映油水滑脫的影響。圖2是利用該儀器在 拉61738井的測(cè)井結(jié)果。由

7、圖可知，流量和含水率均隨抽油機(jī)井的抽吸而波動(dòng)。資料應(yīng)用表 明，這儀器可以用于確定高含水層。儀器的缺點(diǎn)是難以區(qū)分油和氣，因而測(cè)量受氣的影響。80；70；薏砷50O501 150時(shí)阿?-)田2阻抗式含水章現(xiàn)場(chǎng)測(cè)井曲線5別離式過(guò)環(huán)空找水儀別離式找水儀用來(lái)測(cè)量低產(chǎn)井的油水的分相產(chǎn)量。該儀器利用了在低流速下，井下的 油水會(huì)發(fā)生別離的原理。儀器結(jié)構(gòu)如圖3所示。在O225 m的流量范圍內(nèi)，該方法測(cè)得的分相流量測(cè)量精度達(dá)2。圖4為該儀器在多相流實(shí)驗(yàn)裝置的標(biāo)定結(jié)果。 該流量計(jì)對(duì)集流器要求較高，要保證集流器充分的電子蠅略密封。出藏口過(guò)環(huán)空流體取樣器通過(guò)井下取樣、地面化驗(yàn)的方囊藏法，確定聚合物濃度、牯度、合層含水率

8、等參數(shù)。尤其是，該儀器能夠以較高的精度測(cè)量含水率。在多相流動(dòng) 實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)以及在聚驅(qū)產(chǎn)液井進(jìn)行14井次的現(xiàn)上進(jìn)藏口 場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果證明，該方法能很準(zhǔn)確地測(cè)量合層含水率。套f 在井下全流量段取樣得到的含水率與井口化驗(yàn)結(jié)果最大相差不超過(guò)5。并且不受脫氣的影響。表1是典型的4 口井內(nèi)井下取樣古水率與井口取樣及計(jì)量問(wèn)落實(shí)含水率 之間的比照。由表可見(jiàn)，井下取樣得到的含水率非常接 近于井口化驗(yàn)結(jié)果。此外，在模擬井進(jìn)行了三相流實(shí)驗(yàn)電掇還證明了一個(gè)重要的結(jié)果：井內(nèi)含氣的多少并不影響油下黼口水比例測(cè)量，僅僅影響取樣筒內(nèi)液體體積。這一結(jié)果為 在兩相流乃至三相流的條件下，測(cè)量聚驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)產(chǎn)液井的產(chǎn)液剖面提供了

9、有價(jià)值的思路。圈3別離式過(guò)環(huán)捷水儀儀螭構(gòu)圈一412一09，9 88，7，6，7S5、，4，4，3一睪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總流量(m 3d)總藏量(m 3椰(I)(2)圈4分膏式過(guò)環(huán)空找水儀在多相流動(dòng)裝置上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果囊1井下過(guò)環(huán)空流體取樣在壘井段取樣與井口化_眙水比照計(jì)量問(wèn)蛤出 井口取樣古)jc() 井下取樣音水() 序號(hào)井號(hào)含水() 兩個(gè)樣品 平均兩個(gè)樣品 平均717 722IN2J岳P35 7tg722 7I-6726 704一周前洗過(guò) 679 6942 N2J6P35 683 678井68r6 662

10、727 7173 N2J4P25733 728 723729 72 8715 7264 N2J4P25733721722727 71857電導(dǎo)式相關(guān)流計(jì)電導(dǎo)式相關(guān)流量計(jì)適合在水為連續(xù)相下工作。探頭由兩個(gè)電導(dǎo)傳感器組成，兩路傳感 器敏感于流過(guò)傳感器的油水混合物的電導(dǎo)率變化。采集兩路傳感器輸出的流動(dòng)噪聲信號(hào)，對(duì) 其進(jìn)行相關(guān)處理，可確定流體的流速，進(jìn)而換算出流體的體積流量。流量計(jì)有較高的可靠性， 儀表常敦穩(wěn)定不需頻繁標(biāo)定。流量測(cè)量范圍到達(dá)1100 m。儀器在模擬井標(biāo)定結(jié)果說(shuō)明， 不同含水率下測(cè)量流量與標(biāo)準(zhǔn)流量的線性關(guān)系很好(圖5)。電導(dǎo)式相關(guān)流量計(jì)試驗(yàn)樣機(jī)已 完成11井次的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，證實(shí)該方法應(yīng)用于

11、高古水井流量測(cè)量的可行性。圖6為現(xiàn)場(chǎng)瀏井曲 線，曲線能夠反映流量隨抽油機(jī)井的沖帝j變化。8蘭相流測(cè)井在大慶油田，由于生產(chǎn)壓力過(guò)低，有相當(dāng)一局部油井產(chǎn)氣。因此，三相流的測(cè)量也是葉磁回避的問(wèn)題。3 53Z 5 幔2 3幃l5 -7暇1曼H一)|趟篇擻霉lt x9假lO I l罨0 5O柏曲100 120 0 10 30 帥 砷 70標(biāo)準(zhǔn)巍量留，dl時(shí)問(wèn)(e)田6電導(dǎo)式相關(guān)流計(jì)瑰場(chǎng)蔫井曲線 圈5相關(guān)譫計(jì)捌度圈版現(xiàn)有確實(shí)定油、氣、水三相流分相產(chǎn)出剖面的方法是通過(guò)測(cè)量三相的總流量、含水率 和流體密度三個(gè)參數(shù)，結(jié)合溫度、壓力測(cè)量以及油、氣、水各相的物性參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。采用 集流式渦輪流量計(jì)測(cè)量總流量，采用低

12、能源(鎘)密度計(jì)測(cè)量含水率和密度。注人剖面1同位素示蹤法測(cè)量吸水剖面在大慶油田，由于多層系開(kāi)采，一般采用分層配注的方式進(jìn)行注水。由于常規(guī)的渦輪 流量計(jì)無(wú)法探測(cè)到管外各層的吸水情況，因此廣泛使用同位素示蹤法測(cè)井。它利用同位素釋 放器在一定的深度上向井內(nèi)釋放同位紊活化物質(zhì)(Bal31微球)。同位素載體隨注入的水一 同流人地層。當(dāng)同位素載體的粒徑大于地層，必有局部載體濾積在井壁附近?？梢哉J(rèn)為，地 層的吸水量、濾積在該層段井壁附近的同位紊載體質(zhì)量以及這局部同位素發(fā)射的射線強(qiáng)度之 間互成正比關(guān)系。在注入之前和注人之后分別實(shí)施伽馬測(cè)井，就可以根據(jù)對(duì)應(yīng)的射孔層位上 兩次測(cè)井前后的伽馬曲線差值的面積來(lái)確定該層

13、的吸水能力。該方法具有原理簡(jiǎn)單、本錢低 廉、分層能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)因而在大慶油田獲得廣泛應(yīng)用。每年的測(cè)量數(shù)量到達(dá)2000口井。2電磁流測(cè)井儀測(cè)量注聚井的吸水剖面大慶油田的聚合物驅(qū)采油技術(shù)是提高采收率的有效措旅，目前已經(jīng)進(jìn)入大規(guī)模推廣階 段。監(jiān)鍘聚合物驅(qū)的注人剖面成為生產(chǎn)測(cè)井的重要課題。由于聚合物溶液屬于高粘滯非牛頓 流體。傳統(tǒng)的渦輪流量計(jì)由于受粘度影響不適臺(tái)測(cè)量。大慶油田研制成功電磁流量測(cè)井僅可 以很好地完成這一工作。電磁流量測(cè)井儀具有優(yōu)良的重復(fù)性，溯量不受流體粘度影響。采用 集流點(diǎn)涓的方式測(cè)量可以指示厚層內(nèi)吸聚的位置和吸聚厚度。儀器的流量測(cè)量范圍為l000 m，重復(fù)性和一致性誤差為3。圖7為電磁流

14、量計(jì)刻度圖版。3全井眼流量計(jì)全井跟渦輪流量計(jì)采用可折疊的渦輪流量傳感器，可以實(shí)現(xiàn)聚驅(qū)注入井全井眼的連續(xù)測(cè)量。它很好地解決了聚驅(qū)籠統(tǒng)注入井層內(nèi)吸分問(wèn)題，顯示吸液部位直觀清晰。這一儀器已一414經(jīng)在8口注聚井中進(jìn)行了試驗(yàn)。 北31155井的測(cè)井結(jié)果如圖8所示。連續(xù)曲線清楚地反映了注入層段的吸水情況。并在其中的北31l_P55井中不同深度下與電磁流量測(cè)井儀的結(jié)果進(jìn)行了比照。二者測(cè)量結(jié)果大 致吻合。辜3u，一哪舌言柵啪獅m廠 ，毒-I一o5 7009 11舅事(111)圈7電磁準(zhǔn)計(jì)劐度圈版圈8全井嘿澹量計(jì)蔫井曲線展望兩個(gè)剖面測(cè)井技術(shù)是隨著油田的開(kāi)發(fā)對(duì)該技術(shù)的需要，以及傳感技術(shù)、電子技術(shù)和其它相關(guān)技術(shù)的

15、進(jìn)步而開(kāi)展的?！按髴c主力油田由于處于高含水后期，開(kāi)采的對(duì)象越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)產(chǎn)出剖面的測(cè)量也提 出更高的要求。近期內(nèi)，這些需求集中于以下幾個(gè)方面：(1)繼續(xù)提高產(chǎn)液剖面測(cè)井的精度，提高儀器的分層能力大慶老區(qū)油田含水高，夾層薄，而外圍油田產(chǎn)量低、含水相對(duì)較低。目前阿技術(shù)測(cè)量 精度仍不能完全滿足對(duì)分層能力的要求。尤其是需要提高特高含水率測(cè)量精度和低產(chǎn)井流量 測(cè)量的精度。(2)提高三相流的測(cè)量精度、降低測(cè)井本錢大慶油田多數(shù)井都不同程度地產(chǎn)氣，三相流普遍地存在于油井中?，F(xiàn)有的相組分和總 流量測(cè)井儀的澍量精度、工作的可靠性需要提高，測(cè)井本錢也需要降低。如何從測(cè)井方法、 測(cè)井儀器、測(cè)井工藝和資料解釋等方面入手

16、，在三相的狀態(tài)下準(zhǔn)確測(cè)量油、氣、水的分相流 量，或在含氣的條件下測(cè)準(zhǔn)油水的比例和油水的總流量是一個(gè)急需解決的難題。(3)開(kāi)展聚驅(qū)、三元復(fù)合驅(qū)等三次采油井產(chǎn)出剖面剝井隨著聚驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)開(kāi)發(fā)的深入，采出井產(chǎn)出液的性質(zhì)也同水驅(qū)時(shí)有較大的變化： 流體粘度增加、油水趨于乳化。常規(guī)的產(chǎn)出剖面測(cè)井儀器將不適應(yīng)。井下流體取樣器和相關(guān) 流量測(cè)井儀等含水率和流量測(cè)井技術(shù)將是有潛力的技術(shù)。應(yīng)加快這些技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)推廣，還要 探討新的技術(shù)，以最終解決三采階段的產(chǎn)出剖面測(cè)井難囂。從技術(shù)本身的開(kāi)展方向來(lái)講，產(chǎn)出剖面的測(cè)井技術(shù)需要進(jìn)行下面幾方面的研究：先進(jìn)的測(cè)井方法和敏感技術(shù)是產(chǎn)出剖面測(cè)井技術(shù)開(kāi)展的關(guān)鍵 傳感器技術(shù)的突破將導(dǎo)

17、致產(chǎn)出剖面瀏井的重大進(jìn)展。目前，已經(jīng)開(kāi)展了阻抗式含水率計(jì)、電導(dǎo)相關(guān)流量計(jì)等多種新的測(cè)量方法。但還不能完全滿足油田開(kāi)發(fā)的需要。應(yīng)廣泛研究基于力、電磁、放射性、聲、光、熱等物理效應(yīng)的傳感技術(shù)。針對(duì)不同的測(cè)量對(duì)象和測(cè)井條件，采用不同的測(cè)井方法。 成像測(cè)井技術(shù)是一個(gè)重要的開(kāi)展方向。通過(guò)檢測(cè)被測(cè)流體各相組分在管道截面的分布信息，對(duì)流型的研究和濃度的檢測(cè)具有重要的價(jià)值。該技術(shù)在并下的實(shí)現(xiàn)具有很大的難度，主要取決于陣列傳感器的設(shè)計(jì)、高速信號(hào)傳感技術(shù)、高速數(shù)據(jù)處理硬件和軟件的實(shí)現(xiàn)。開(kāi)展多傳感器的組臺(tái)技術(shù)。到目前為止。沒(méi)有任何一種傳感器能夠在任何條件下覆蓋 所有的流量和含水率范圍。因此，研究各種窗器的組臺(tái)就非常

18、重要。例如，電容和電導(dǎo)傳感 器的組合可以覆蓋100的含水率范圍。應(yīng)該開(kāi)展連續(xù)測(cè)井技術(shù)，為地質(zhì)分析提供盡可髓多的信息。進(jìn)行多相流體的流動(dòng)機(jī)理、以及信號(hào)、信息處理研究，提高測(cè)井解釋精度多相流動(dòng)是一個(gè)復(fù)雜的隨機(jī)過(guò)程，流體的物性參數(shù)、流速、組分、相間滑移、各相空 間分布對(duì)儀器的響應(yīng)產(chǎn)生極為復(fù)雜的影響，尤其是聚驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)采出井可能為高粘滯的 非牛頓流體，流動(dòng)情況更為復(fù)雜。因此研究多相流動(dòng)的規(guī)律。研究井內(nèi)流體的力學(xué)和電磁學(xué) 性質(zhì)，研究測(cè)井儀器的響應(yīng)規(guī)律，確定解釋模型是一項(xiàng)根底性工作。同時(shí)，應(yīng)用信號(hào)和信息 處理技術(shù)，對(duì)來(lái)自井下的信號(hào)進(jìn)行加工、處理，獲取有關(guān)流體流動(dòng)的信息。根據(jù)測(cè)井儀器的 響應(yīng)，最終以較高

19、的精度解釋出油、氣、水分相流量那么是一項(xiàng)重要的工作。提高井下輔助部件的可靠性，保證澍量的可靠性井下儀器的輔助裝置，如集流器、取樣器，以及井口密閉裝置的工作性能對(duì)測(cè)井質(zhì)量， 尤其是產(chǎn)氣井的測(cè)量質(zhì)量有很大影響。對(duì)于過(guò)環(huán)空測(cè)井機(jī)械尺寸的限制，井下輔助裝置的設(shè) 計(jì)具有很大困難。提高輔助裝置的工藝水平也是緊迫而重要的工作。作者認(rèn)為，對(duì)于兩相流測(cè)井，目前的方法和敏感技術(shù)已經(jīng)滿足要求，重點(diǎn)是在現(xiàn)有的根底上改良完善，提高測(cè)井質(zhì)量；而對(duì)于三相流測(cè)井，那么要在開(kāi)展新測(cè)量的方法下工夫。參考文獻(xiàn)【1Qiag虬Liu xingb缸Liu Qing眥蚓uhui“A n唧蛐孵晡ng 1nodel of nuid c印塒劬。

20、e t00ch擁囂e以胛塒j礦fe時(shí)折c脅打硎朗V0116，No4，1螂一4162Liu)(igbinQi駔g)(infll，動(dòng)mng Hab曲，弛Y婦i“E船吐ofonc叫【a玎1inati00n s蜘咄c叩粒i劬cewa蛔Hold叩M岫姐d s鋤s盯d鼎ign pr岫k，p鉚z。站加g 7bcH0j嘶V0119，No1，19953 Liux皿gbh Qi日凸g)【IfIL1ktlIr嘶cal幻deI缸c印tmnccw瓣HOIdupM咖姐di協(xié)applic日矗0nto班odktion lo醇h蟮同Dw枷如曲饑VoL9No-4 1998。24蚍574“u X缸罾哳。Hu Jinhai“Avei imped札sensor伍r msu五ng w岍出幽n jn蛐owat盱t帥-ph囂e丑d礦。H鯽l砒i伽IIlC叩甜蚰鋤FI鯽M叫鋤刪；L瑚吐Sw耐鞏19985 I血XjngbinA novel“mdI