生产测井及试井模块总结报告资料.docx
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生产测井及试井模块总结报告资料
精细油藏描述培训班
生
产
测
井
及
试
井
模
块
总
结
报
告
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τ，探测器的距离L为已知，则示踪剂的速度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，γ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
（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σc、体积分数为β的连续导电相中，混合相的电导率即混相电导率σm决定于σc和β，由Maxwell公式有：
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σm与纯水相电导率σw之比确定持水率，即公式中的β。
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。
a
b
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）。
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：
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。
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：
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1m3/d，通过堵水前后产量和含水的变化，不难看出堵水效果明显。
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）
0.72
4.61
间抽月产油1.5t
6.99
含水率（%）
93.1
88.7
87.2
日产油（m3/d）
0.05
0.52
0.89
日产水（m3/d）
0.67
4.09
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
扇区水泥胶结测井
固井质量综合评价测井
电磁探伤测井
方位井斜测井
光纤电视测井
（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术指标。
测量范围：
Φ74-188mm
精度：
1mm
外径：
Φ70mm
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
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
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。
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
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。
a
b
c
d
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。
a
b
c
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
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%
a
b
c
d
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
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
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196MPa，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
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