分流式電導(dǎo)含水率計在高含水產(chǎn)液剖面測井中應(yīng)用

黃春輝,劉興斌,張馨元,王敏,丁慶榮

(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163453)

0 引 言

目前,普遍用于含水率測量的生產(chǎn)測井儀器為阻抗式含水率計[1-2],已在大慶、吉林等油田的產(chǎn)出剖面測井中廣泛應(yīng)用,并獲得了良好的效果。在水為連續(xù)相時,該儀器對持水率的變化響應(yīng)靈敏,具有很好的重復(fù)性、一致性,能提供可靠的含水率信息。但是,在油田特高含水情況下儀器測量精度相對不高。為進一步提高高含水和特高含水條件下含水率測量精度,研制了分流式電導(dǎo)含水率計[3-6],在阻抗含水率計的基礎(chǔ)上對儀器結(jié)構(gòu)進行改進,設(shè)計了U型水相分流機構(gòu),通過分流測量通道內(nèi)部分水流量,來提高阻抗傳感器在高含水情況下的含水率測量精度。該儀器已在大慶油田高含水井和特高含水井投產(chǎn),為油田有效開發(fā)提供可靠依據(jù)[7-8]。本文介紹分流式電導(dǎo)含水率計在高含水率液剖面測井中的應(yīng)用情況。

1 儀器工作原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計

分流式電導(dǎo)含水率計適合在高含水及特高含水產(chǎn)出井、水為連續(xù)相條件下工作,儀器的含水率測量采用阻抗傳感器通過測量傳感器內(nèi)混相油水介質(zhì)的阻抗變化確定含水率。當(dāng)傘式集流器撐開,進液口打開,儀器在集流狀態(tài)下測得油水混合相電導(dǎo)率,稱為混相值;當(dāng)傘式集流器收攏,進液口密封,儀器在取樣狀態(tài)下測得水相電導(dǎo)率,稱為全水值。全水值與混相值的比值稱為含水率相對響應(yīng),含水率相對響應(yīng)的大小反映了待測流體含水率的大小。

分流式電導(dǎo)含水率計由傘式集流器、水相分流管、阻抗傳感器、渦輪流量計及電路短節(jié)組成。阻抗傳感器位于傘式集流器上部,傳感器內(nèi)徑19 mm,流量測量范圍0～80 m3/d,含水率測量范圍50%～100%。

圖1 儀器結(jié)構(gòu)示意圖

在集流器進液口下端設(shè)計了U型結(jié)構(gòu)的水相分流機構(gòu)(見圖1),當(dāng)油水混合物從下向上流動時,由于油的密度小于水的密度油相和水相之間存在滑脫現(xiàn)象,油的流速要高于水的流速,輕質(zhì)相的油更易向上流動,在集流傘頂端的上進液口處流入傳感器進行測量。其中的一部分水流量從下分流口進入U型分流機構(gòu),經(jīng)非導(dǎo)電的中心管分流,不被阻抗傳感器檢測。由于一部分水流量被分流,降低了待測的特高含水中油水混合流體的含水率,更利于阻抗傳感器檢測,從而提高了流過阻抗傳感器環(huán)形空間內(nèi)流體的含水率測量精度。渦輪流量計位于阻抗傳感器的下游,經(jīng)分流管分流的水以及經(jīng)過阻抗傳感器環(huán)形空間內(nèi)的油水混合流體再次混合后經(jīng)渦輪流量計進行流量測量。

2 在多相流模擬井上的標(biāo)定

通過動態(tài)標(biāo)定的方法建立含水率測量模型,含水率標(biāo)定在大慶油田多相流模擬實驗裝置中進行。透明的有機玻璃井筒內(nèi)徑為125 mm,標(biāo)定介質(zhì)為自來水和柴油,流量范圍5～80 m3/d,含水率范圍50%～100%,在高含水90%以上進行了含水率2%的加密標(biāo)定。

圖2 分流式電導(dǎo)含水率計含水標(biāo)定圖版

圖3 含水率90%以上加密標(biāo)定圖版

圖2為分流式電導(dǎo)含水率計在油水兩相流下的含水率標(biāo)定圖版,與未分流時的含水率圖版相似。儀器相對響應(yīng)與配比含水率具有明顯規(guī)律:流量大于10 m3/d時,儀器響應(yīng)變化不大,受流量影響小;流量小于10 m3/d時,儀器響應(yīng)變化較大,體現(xiàn)了低流速下的滑脫速度的影響,含水率標(biāo)定曲線整體下移,并且拉大了曲線之間的距離。因此,在用圖版法進行含水率校正時,可以通過插值提高了含水率的測量精度。圖3為流量范圍5～40 m3/d,含水率范圍90%～100%含水率加密標(biāo)定圖版。從圖版中可以看出,該儀器在高含水時,儀器響應(yīng)穩(wěn)定,含水率在90%以上分辨清晰,無交叉、無重疊,動態(tài)標(biāo)定精度達到2%,2次重復(fù)測量的結(jié)果一致。利用2次重復(fù)測量的平均值作為含水率刻度圖版,以刻度圖版的方式來校正總流量對含水率測量的影響。

3 在高含水井中的應(yīng)用

分流式電導(dǎo)含水率計已在大慶油田、吉林油田高含水井和特高含水井現(xiàn)場應(yīng)用298井次。現(xiàn)場應(yīng)用表明,該儀器可在高含水及特高含水井中準(zhǔn)確尋找特高產(chǎn)水層、主要產(chǎn)油層,為開發(fā)方案調(diào)整及措施效果評價提供可靠依據(jù)。

3.1 識別特高產(chǎn)水層,指導(dǎo)堵水選層

喇1×-××1井為大慶油田1口產(chǎn)出井,由于該井長期屬于特高含水井,產(chǎn)油量較低,進行堵水措施前后分別采用分流式電導(dǎo)含水率計進行測試。堵水措施前測井結(jié)果顯示,全井產(chǎn)液量為57.75 m3/d,含水率為96.4%,共射開5個層位,其中S34-72層位及S34-73層位均為特高含水層,S34-72層位分層含水率達到97.9%。根據(jù)測井資料對該井S34-72層進行封堵。堵水措施后測井結(jié)果顯示,全井產(chǎn)液量為52.96 m3/d,含水率為91.8%。與封堵前相比,產(chǎn)液量下降4.79 m3/d,含水率下降4.6%,產(chǎn)油量提高2.26 m3/d,堵水效果良好。

3.2 指導(dǎo)并評價補孔措施實施效果

利用分流式電導(dǎo)含水率計進行產(chǎn)液剖面測井,指導(dǎo)油田補孔選層,緩解層間矛盾,挖潛剩余油,為評價補孔效果提供有力依據(jù)。北×-××2井為大慶油田1口高含水水驅(qū)產(chǎn)出井,采用分流式電導(dǎo)含水率計進行產(chǎn)液剖面測井,測井成果表如表1所示,顯示全井產(chǎn)液為65.8 m3/d,合層含水率為94.8%,其中P21(3,2)～P23(3)層位產(chǎn)液27.7 m3/d,P24+5～P210(3)層位產(chǎn)液20.6 m3/d,這2層產(chǎn)液量占全井產(chǎn)液量的73.2%,說明產(chǎn)液層主要集中在油層上部,中、下部油層動用程度低或沒有動用,層間矛盾突出,有待補開未動用的潛力油層。

表1 北×××2測井解釋成果表

圖4 北×××2補孔前和補孔后對比圖

根據(jù)產(chǎn)液剖面測試結(jié)果對該井實施了補孔措施,建議補孔措施層位P24-6、P27、G111-13層。補孔措施后又采用分流式電導(dǎo)含水率計進行了產(chǎn)液剖面測試。圖4為補孔前和補孔后2次產(chǎn)液剖面測試成果。分析顯示全井產(chǎn)液量由補孔前的65.8 m3/d增加到79.2 m3/d。補孔后,產(chǎn)液層位由原來的15個層增加到現(xiàn)在的21個層,上部集中的產(chǎn)液向中下部層位轉(zhuǎn)移,緩解了層間矛盾。動用比例增加,各厚度級別油層動用程度都得到提高,油層動用狀況得到改善,補孔措施效果明顯。

3.3 指導(dǎo)并評價壓裂措施實施效果

7-××井為吉林油田1口產(chǎn)出井,在該井應(yīng)用分流式阻抗含水率計進行測井。結(jié)果表明:全井產(chǎn)液量為11 m3/d,含水率94%,全井產(chǎn)油0.66 m3/d,判斷主產(chǎn)層為SII4(1),SII4(1)、SII4(2)為特高含水層,層間距為16 m,綜合分析符合補孔壓裂條件。對該井進行壓裂后,產(chǎn)出層位增加了2個,改善了單層突進的現(xiàn)象,全井產(chǎn)液量為32 m2/d,含水率97%,全井產(chǎn)油0.96 m3/d,壓裂后SⅡ4層位產(chǎn)油量增加0.19 m3/d,全井增油0.3 m3/d。測井成果圖對比如圖5所示。

圖5 7-××壓裂前后測井成果圖對比

4 結(jié) 論

(1)研制了分流式電導(dǎo)含水率計,設(shè)計了U型水相分流機構(gòu),通過分流部分水流量,來提高阻抗傳感器的含水率測量精度。經(jīng)過現(xiàn)場應(yīng)用評價,儀器工作穩(wěn)定,含水率測量精度高。

(2)通過動態(tài)標(biāo)定的方法建立了分流式電導(dǎo)含水率計含水率測量模型。含水率90%以上時,含水率測量精度明顯提高,動態(tài)標(biāo)定達到2%。

(3)分流式電導(dǎo)含水率計在特高含水井中的動態(tài)監(jiān)測具有明顯優(yōu)勢,為識別特高產(chǎn)水層、指導(dǎo)堵水選層、指導(dǎo)并評價補孔措施、壓裂措施等實施效果提供可靠依據(jù),具有較好的應(yīng)用前景。