一種低產(chǎn)液測井儀器的推廣應(yīng)用

虞　桐，高　健

(大慶油田有限責(zé)任公司測試技術(shù)服務(wù)分公司　黑龍江　大慶　163311)

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·儀器設(shè)備與應(yīng)用·

一種低產(chǎn)液測井儀器的推廣應(yīng)用

虞桐，高健

(大慶油田有限責(zé)任公司測試技術(shù)服務(wù)分公司黑龍江大慶163311)

通過闡述低產(chǎn)井產(chǎn)液測量誤差形成的原因，對低產(chǎn)液找油儀的現(xiàn)場應(yīng)用效果通過對比進(jìn)行評價。結(jié)果表明，對產(chǎn)液量很低或井底出砂嚴(yán)重的疑難井，相比普通兩相環(huán)空找水儀，低產(chǎn)液找油儀有明顯優(yōu)勢，有更好的適用性。最后提出測高溫高壓深井時提高測井質(zhì)量，減少測量誤差的方法。

低產(chǎn)液；油流量；出砂油井；高溫深井

0　引　言

產(chǎn)出剖面測井在油田開發(fā)生產(chǎn)中具有非常重要的地位和作用，通過階段性測井，能夠了解各生產(chǎn)層的產(chǎn)出狀況，為油田實(shí)施壓裂、補(bǔ)孔、層系調(diào)整等方案部署提供依據(jù)。低滲、低孔、低注入、低產(chǎn)出是大慶外圍油田多數(shù)油水井的主要特點(diǎn)，面對次主力、三低油田，動態(tài)監(jiān)測存在諸多問題。產(chǎn)出剖面測井，由于產(chǎn)液量低于渦輪始動流量，流量測量困難，井下流體也存在間歇出液的情況，水流量可能連續(xù)，油流量不一定連續(xù)。低流量條件下，所解釋出的分層產(chǎn)水與產(chǎn)油量出入較大，且部分深井高溫高壓，對測井成功率造成很大影響。隨著油田的深入開發(fā),為地質(zhì)提供準(zhǔn)確可靠的井下動態(tài)監(jiān)測資料，顯得尤為重要。

1　低產(chǎn)液油井測量影響因素

外圍油田，以青海油田為例，英東、躍西、烏南、昆北，每個采油廠有各自的特點(diǎn)，產(chǎn)液量普遍很低(總流量小于5.0 m3/d)，目前廣泛使用的渦輪流量計(jì)測量下限雖然可以達(dá)到1.0 m3/d，但1.0 m3/d左右的流量仍然無法準(zhǔn)確測量[1]。產(chǎn)液量測量的影響因素, 主要包括渦輪始動流量(啟動排量)、流體密度、粘度等[2]。尤其測量低產(chǎn)液井,誤差即會放大。

1)渦輪始動流量的影響。 渦輪必須克服軸承的靜摩擦力才能轉(zhuǎn)動，渦輪克服靜摩擦力矩所需的最小流量值稱為該渦輪的始動流量值qvmin。當(dāng)流量小于始動流量值qvmin時, 渦輪不轉(zhuǎn),無信號輸出。從(1)式可知, 機(jī)械摩擦阻力Trm越小, 流量計(jì)的始動流量值也越小, 即小流量區(qū)段量限越寬。所以,減小流量計(jì)的渦輪與軸承之間的摩擦力，可以提高儀器的小流量特性[3]。

(1)

2)流體密度的影響。在油、水兩相流中，渦輪的轉(zhuǎn)速響應(yīng)與流體流量成線性函數(shù)，但對油、氣、水三相流, 即使總流量保持不變, 混合流體的密度發(fā)生變化, 就會引起渦輪轉(zhuǎn)速發(fā)生變化,此時儀器常數(shù)K 是個變量,隨流體的平均密度升高而增大。脫氣、產(chǎn)氣井在測井過程中，保持儀器常數(shù)K 為常量，就要消除氣的影響，應(yīng)用溢氣型集流傘是消除井下脫氣及層位產(chǎn)氣對測量結(jié)果影響比較好的方法。

3)流體粘度的影響。渦輪流量的響應(yīng)對流體粘度變化非常敏感，粘度越大,流量測量的線性范圍愈小。優(yōu)化渦輪設(shè)計(jì)，考慮流體粘度增加后速度剖面的變化，葉片頂端間隙漏流減少, 使葉輪轉(zhuǎn)速增加, 以及葉輪阻力增大使葉輪轉(zhuǎn)速減小, 葉輪轉(zhuǎn)速高低變化相互抵消,可以降低流量測量對流體粘度變化的敏感度。

2　低產(chǎn)液找油儀概況

目前在青海油田應(yīng)用的低產(chǎn)液找油儀，根據(jù)測得的總流量和油流量來計(jì)算含水率，使用溢氣型集流傘，渦輪啟動排量為0.5 m3/d。低產(chǎn)液找油儀結(jié)構(gòu)如圖1所示，流量測量范圍為0.5～10 m3/d，油流量測量范圍為0.01～2 m3/d。低產(chǎn)液找油儀的測井原理，當(dāng)集流傘撐起，套管內(nèi)的截面空間被封閉，向上流動的油水兩相在集流傘下方匯聚，由于密度差異而重力分離，由上而下依次為油相分離段、水相分離段，它們之間存在油水界面。測量電極處于水相分離段時，電極與外殼之間構(gòu)成回路，測量信號輸出高電平；隨著流體的累積，油水界面不斷下降，油水界面測量電極依次處于油相分離段，其與儀器外殼之間不再導(dǎo)通，測量信號輸出低電平。與普通環(huán)空找水儀不同，基于其工作原理，并非通過測量產(chǎn)液量和含水率來計(jì)算產(chǎn)油量，而由油水界面測量電極輸出信號的高、低電平時間差，直接計(jì)算出油流量[4]。對間歇產(chǎn)液井，油流量是否連續(xù)一目了然，且累計(jì)時間的計(jì)算方法不受井下流體粘度、密度的影響。

圖1　低產(chǎn)液找油儀結(jié)構(gòu)示意圖

3　現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

為了驗(yàn)證低產(chǎn)液找油儀對產(chǎn)液量低于10 m3/d抽油井的測井適用性與優(yōu)越性，將其與其它類型環(huán)空儀現(xiàn)場對比試驗(yàn)。

1)井號：棗xx-xx，產(chǎn)液量9.3 m3/d，化驗(yàn)含水60.8%，先后使用陣列探針環(huán)空儀與低產(chǎn)液找油儀對比試驗(yàn)，解釋成果表如下：

表1　棗xx-xx井解釋成果表(陣列探針環(huán)空找水儀)

通過與陣列探針找水儀對比試驗(yàn)，從解釋成果表可以看出，兩種儀器所反映的主產(chǎn)液層均為25層，在1 847.2 m測點(diǎn)深度產(chǎn)液歸零，兩種儀器雖測量方法不同，但測量結(jié)果顯示良好的一致性。從表2可看出，通過測出的油流量，計(jì)算出合層含水，在標(biāo)準(zhǔn)誤差范圍內(nèi)，結(jié)果表明，對產(chǎn)液量在10 m3/d以下的抽油井，低產(chǎn)液油流量測量技術(shù)是可行的。

2)井號：烏北xx-xx，產(chǎn)液量：2～3 m3/d，含水：

表2　棗xx-xx井解釋成果表(低產(chǎn)液找油儀)

12.03%，先后使用七參數(shù)組合環(huán)空找水儀與低產(chǎn)液找油儀進(jìn)行對比試驗(yàn)，連續(xù)曲線如圖2所示，解釋成果見表3、表4所示。

用七參數(shù)環(huán)空儀測井(表3)，由于有少量氣相干擾，因而產(chǎn)液量偏高，合層含水率偏低，流量及持水率曲線如圖3、圖4所示，測量Ⅳ-2，Ⅳ-27層位時，因產(chǎn)液量小于渦輪始動流量，故無法測出流量值和含水率。

圖2　烏北xx-xx井連續(xù)曲線

序號層位名稱測點(diǎn)深度/m合層產(chǎn)液/(m3·d-1)分層產(chǎn)液/(m3·d-1)合層產(chǎn)油/(m3·d-1)分層產(chǎn)油/(m3·d-1)合層含水/%1Ⅲ-71595.04.6232.3384.2352.0988.382Ⅲ-81604.42.2852.2852.1372.1376.463Ⅳ-21682.00.0000.0000.0000.0000.004Ⅳ-271792.50.0000.0000.0000.0000.00

圖3　七參數(shù)組合環(huán)空找水儀測得流量曲線(七)

圖4　烏北xx-xx井持水率曲線

應(yīng)用低產(chǎn)液找油儀(表4)，消除了氣相干擾，從成果表可看出，因渦輪始動流量很低，Ⅳ-2層位能夠測出產(chǎn)液量，合層產(chǎn)量為1.530 m3/d，產(chǎn)液量與計(jì)算出的含水率均在誤差標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，Ⅳ-27層油流量值為0.338 m3/d，井溫梯度曲線在該層有明顯正異常，因此可以清晰判斷，該層產(chǎn)液量并非歸零，只是低于儀器渦輪的始動流量，流量及油流量曲線如圖5、圖6。

圖5　低產(chǎn)流找油儀測得流量曲線

序號層位名稱測點(diǎn)深度/m合層產(chǎn)液/(m3·d-1)分層產(chǎn)液/(m3·d-1)合層產(chǎn)油/(m3·d-1)分層產(chǎn)油/(m3·d-1)合層含水/%1Ⅲ-71595.02.4670.6422.0960.51715.052Ⅲ-81604.41.8250.2951.5790.28213.483Ⅳ-21682.01.5301.5301.2970.95915.234Ⅳ-271792.50.0000.0000.3380.338/

圖6　烏北xx-xx井油流量曲線

4　出砂油井測井實(shí)例

以青海躍進(jìn)二號油田為例，油井井下出砂嚴(yán)重，為填補(bǔ)該區(qū)塊許多油井產(chǎn)出剖面測井資料錄取的空白，各測井單位曾嘗試許多方法，如改變測井步驟，先校正深度定點(diǎn)測量，后測連續(xù)曲線，儀器再探到井底，或來回起下電纜，以減小渦輪砂卡的可能性，但即便如此，砂卡現(xiàn)象也極為普遍。常規(guī)環(huán)空找水儀在這一區(qū)塊難以采集到井下數(shù)據(jù)，尤其遇到產(chǎn)液量很低的深井，遇到這一狀況，很難判斷是因?yàn)樯翱?，還是因?yàn)殚g歇產(chǎn)液，產(chǎn)液量及含水率無法測量，也無法計(jì)算出各層段的產(chǎn)油量。低產(chǎn)液找油儀應(yīng)用在這一區(qū)塊，基于其測井原理，可以不受這一狀況干擾，亦不需要通過測量產(chǎn)液、含水來計(jì)算產(chǎn)油，而直接測出各生產(chǎn)層的油流量，并對是否間歇產(chǎn)液一目了然。

井號：躍新xxx，產(chǎn)液量3.8 m3/d，化驗(yàn)含水28.0%，先后兩次用常規(guī)環(huán)空找水儀測井都未能完成測量任務(wù)，后使用低產(chǎn)液找油儀測量，解釋成果見表5。

表5　躍新xxx井解釋成果表

從上表可以看出，合層產(chǎn)液測量雖不理想，但各層產(chǎn)油測量不會受到井下出砂影響，油流量數(shù)據(jù)清晰完整，測量精度可精確到0.05 m3/d，從而達(dá)到對生產(chǎn)層直接找油的目的。

5　高溫高壓油井

在外圍油田，部分油井儲層深度超過3 000 m，溫度在120℃以上。深井測井，高溫成為關(guān)鍵因素, 生產(chǎn)層段隨深度的增加, 物理性質(zhì)也隨之變化,給井下參數(shù)的測量和流體性質(zhì)評價帶來許多困難，使用耐高溫高壓的測井儀器，詳細(xì)的測前設(shè)計(jì)和準(zhǔn)備對測井施工成功與否至關(guān)重要。相比高溫, 高壓的影響并不是很大, 為克服高溫環(huán)境對井下設(shè)備穩(wěn)定性造成的障礙，要對測井電纜、地面設(shè)備、測井儀器做充分的準(zhǔn)備，以確保測井成功率[5]。在儀器下井過程中, 通常當(dāng)儀器接近測量井段時才打開電源, 正式進(jìn)入測井狀態(tài)，主要目的是降低因電子線路的內(nèi)部發(fā)熱而造成故障的可能性。當(dāng)儀器出現(xiàn)故障, 如個別短節(jié)功能失效, 即某項(xiàng)測井參數(shù)無法正常測量，但不影響其它短節(jié)工作時, 利用正常工作的部分繼續(xù)測井, 在另一次下井時采取措施。在允許的前提下，可以考慮采用等效的測量替代漏測的參數(shù)。高溫條件下，可能發(fā)生個別參數(shù)偶爾出現(xiàn)異常的狀況，因此對測井曲線取值計(jì)算時應(yīng)有所選擇，排除異常干擾，保證測井資料的準(zhǔn)確性。

測井實(shí)例。井號：風(fēng)xx-xx，射孔層段3 122～3 210 m，測量井段平均溫度124℃，該井先后使用陣列探針環(huán)空找水儀與低產(chǎn)液找油儀分別測試，測井曲線如圖7～圖9所示。

圖7　風(fēng)xx-xx井流量曲線

圖8　風(fēng)xx-xx持水率曲線

圖9　風(fēng)xx-xx井油流量曲線

由圖7可以看出，流量曲線最前面出現(xiàn)明顯的干擾，因此計(jì)算流量選擇的區(qū)間不應(yīng)包括此時間點(diǎn)；圖8測量持水率的四個探針，7號探針(綠)曲線與其它三條在測量值和形態(tài)上三明顯差別較大，說明此探針在工作時出現(xiàn)異常，計(jì)算持水率時應(yīng)選取另外三個探針持水曲線的平均值；由圖9可知，測量電極1在井筒高溫環(huán)境下與外殼不再絕緣，因此油流量曲線起始位置在2 000 Hz而不是1 000 Hz，計(jì)算區(qū)間也只能選擇2～4電極環(huán)的累計(jì)時間。

要提高高溫深井測井質(zhì)量，減小測量誤差，保證儀器各部分工作正常，儀器技術(shù)指標(biāo)升級顯得十分重要。

6　結(jié)　論

1)通過與陣列探針環(huán)空找水儀，七參數(shù)組合環(huán)空找水儀現(xiàn)場對比試驗(yàn)，表明產(chǎn)液量在10 m3/d以下的抽油井，油流量測量技術(shù)的可行性，測量精度可精確到0.05 m3/d，結(jié)合渦輪流量計(jì)測量產(chǎn)液量，可計(jì)算出含水率。

2)低產(chǎn)液找油儀始動流量較低，基于其工作原理，在渦輪無法正常工作的情況下，油流量仍然能夠正常測量，從而達(dá)到對各生產(chǎn)層找油的目的，且不受井下流體粘度、密度的影響，尤其對產(chǎn)液量很低，或井底返砂的疑難井、問題井，相比普通環(huán)空找水儀，有更好的適用性。

3)產(chǎn)出剖面深井測試，為克服高溫造成的影響，對測井電纜，地面系統(tǒng)、測井儀器做充分的準(zhǔn)備，及選擇合理的測井方法和計(jì)算方法，是保證測井成功率和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的必要條件，提高測井質(zhì)量，儀器技術(shù)指標(biāo)升級，才能更好地滿足外圍油田的動態(tài)監(jiān)測需要。

[1] 郭正權(quán)．產(chǎn)液剖面測井在青海油田的應(yīng)用及效果分析[J]．石油天然氣學(xué)報(bào)，2012,34(9):97-98.

[2] 任尚華．大慶外圍油田產(chǎn)出剖面測井流量測量精度分析[J]．石油儀器，2009,23(2):54-56.

[3] 徐愛舫，胡永鋒．流量測量方法在環(huán)空測井中的應(yīng)用[J]．油氣井測試，2001,10(1):52-53.

[4] 尤立忠，常文利，唐秀梅．一種新型環(huán)空產(chǎn)出剖面方法探索[J]．石油儀器，2011,25(2):66-67.

[5] 王界益，高秋濤．超高溫高壓井測井技術(shù)及應(yīng)用[J]．測井技術(shù)，2008,32(6):557-560.

Popularization and Application of a Low Yield Liquid Well Logging Instrument

YU Tong，GAO Jian

(DaqingLoggingandTestingTechnologyServiceCompanyofDaqingOilField，Daqing，Heilongjiang163311，China)

The causes of measurement error in low production well are explained，and the application effect of low liquid oil finding meter is evaluated by comparison method. The results show that compared with normal two-phase annular water meter, the low yield liquid oil finding meter has obvious advantages and better adaptability in low fluid well even if in the well that has serious sand production problem. The method is put forward to improve the quality of logging and reduce the measurement error, in the case of high temperature and high pressure deep well.

low yield liquid；oil flow；sand well；high temperature deep well

虞桐，男，1979年生，工程師，2002年畢業(yè)于成都理工大學(xué)勘查技術(shù)與工程專業(yè)，現(xiàn)從事測井技術(shù)應(yīng)用工作。E-mail：42195118@163.com

P631.8+1

A

2096-0077(2016)04-0076-04

2015-10-13編輯：屈憶欣)