生产测井原理培训课程.pptx
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1、生产测井原理多媒体课件吴 锡 令This presentation will probably involve audience discussion,which will create action items.Use PowerPoint to keep track of these action items during your presentation In Slide Show,click on the right mouse button Select“Meeting Minder Select the“Action Items tab Type in action items
2、as they e up Click OK to dismiss this boxThis will automatically create an Action Item slide at the end of your presentation with your points entered.引言:生产测井技术应用流动剖面测井技术流量:涡轮流量计,核示踪流量计密度:压差密度计,伽马密度计持率:电容持水率计,核持水率计温度:电阻温度计,热电偶温度计压力;应变压力计,石英压力计辅助:自然伽马仪,磁定位仪,井径仪钻采工程测井技术水泥胶结评价:声波变密度仪,多扇区声波仪,超声成像仪管壁质量检测:
3、多臂井径仪,管柱分析仪,超声成像仪管外流动识别:温度仪,噪声仪,核示踪仪,核能谱仪地层处理检查 流量计,温度仪,核示踪仪油层监视测井技术地层物性评价:中子、密度、声波测井仪地层含油性评价:次生伽马能谱+热中子传播时间测井仪,过套管电阻率测井仪地层产能评价:电缆地层测试仪生产测井设备生产测井条件检测含水率过高问题检测油气比过高问题检测油井内技术状况1 油层物理性质及渗流规律生产测井测量目的:监视油气井的生产状况评价油气层的开发动态生产测井应用基础:储层岩石和流体的物理性质储层渗流理论及开发动态油气开采流程示意图1.1 储层流体物性流体的物理属性烃类流体的相特性流体物理性质参数1.1.1 流体的物
4、理属性密度:单位体积流体的质量,g/cm重度:单位体积流体的重量,N/cm膨胀性:温度改变时流体的体积变化特性压缩性:压力改变时流体的体积变化特性粘性:流体阻止发生剪切变形和角变形 的一种特性。成因有两个:分子间内聚力的存在;流体层间的动量交换。确定气体偏差系数的图版1.1.2 烃类流体的相特性烃类的相态:气、液、固态 取决于混合物的组分和不同组分的性质。烃类的相图:PT平面图示 取决于烃类的化学成分和各组分的含量。开发过程中,随着轻烃成分的采出,重烃成分相对含量将变大,相图也会不断变化。单组分烃类流体的相图例如多组分烃类流体的相图例如1.1.3 流体的物理性质参数流体性质参数及其来源流体性质
5、参数换算方法流体性质参数计算流程流体性质参数及其来源 地面油、气的密度或比重:PVT分析 气的压缩系数:PVT分析或相关计算 油的泡点压力:PVT分析或相关计算 气的溶解系数:PVT分析或相关计算 地层水矿化度:地面分析或Rw换算 井下油、气、水的密度:PVT分析、计算或测量 井下油、气、水的粘度:PVT分析或相关计算 油、气、水的体积系数:PVT分析或相关计算 油、气、水的外表张力:PVT分析或相关计算饱和原油分馏的典型PVT数据流体性质参数换算方法换算依据:经验相关公式或图版换算关系:X=F,Pwf,Twf 使用条件:经验相关关系成立的相应范围流体性质参数计算流程溶解气系统地面和井下的体积
6、关系1.2 储层岩石物性岩石的物理性质岩石物性变化成因岩石物性变化后果1.2.1 岩石的物理性质孔隙性:渗透性:含油性:毛细管特性:可压缩特性:1.2.2 岩石物性变化成因水驱冲洗:粘土变性:地层处理改造:1.2.3 岩石物性变化后果储层非均质性更加严重:纵、横向上物性差异均会变大开发层间矛盾格外突出:高、低渗层间渗透率级差增大层内流体绕流可能发生:油、水粘度比增加,水驱变差1.3 生产层的动态油藏开采机制径向流动方程向井流动特性1.3.1 油藏开采机制水压驱动气顶膨胀驱溶解气驱重力驱动水驱油藏的开发动态气顶膨胀驱油藏的开发动态1.3.2 径向流动方程假设条件:地层均匀、各向同性、完全翻开流动
7、方程:1.3.3 向井流动特性产量公式稳态径向流动:采油指数:油层的 IPR 关系2 管流力学基础及研究方法流体运动的描述单相管流多相管流油井内多相管流特性计算方法生产测井流动实验研究2.1 流体运动的描述流场:流体运动的全部空间 径流场:管道流动 绕流场:绕过物体流动流线:同一瞬间流场中连续的 不同位置的流动方向线 类比于电场的电力线欧拉研究法:研究整个流场内不同位置上 流体质点的流动参量随时间的变化u=ux,y,z,t,p=px,y,z,t2.1.1 流体力学几个基本概念总流:无数微小流束的总和一般对流道而言有效流通截面:总流上垂直于流线的截面流量:单位时间内流经有效截面的体积量平均流速:
8、假定流通截面上各质点流速相等,且其为 2.1.2 工程流体力学基本方程式状态方程:=P,T,流体流变方程本构方程:=P,T,流体,=dv/dy流量方程连续性方程:微分形式积分形式动量方程运动方程:微分形式 能量方程:微分形式稳定流动 机械能量方程总流伯努里方程:应用条件:不可压缩流体稳定流动缓变流基本方程式的应用理论计算应用:方程 1、2、3、4、5+单值性条件联立解出 计算流体力学常采用数值解法实际工程应用:方程 1、2、3、6+单值性条件 限制条件是须满足方程6的三个条件生产测井应用:明确流动测井需要测量的参量及其规律性联系 了解信息采集及分析应该注意的问题2.2 单相管流层流:流体在低流
9、速下 以层状流动,速度剖面呈抛物面。紊流:流体在低流速下 以涡状流动,速度剖面近似椭圆面。雷诺准则:层流:紊流:2.2.1 圆管中层流的速度分布轴向速度:平均速度:中心速度:2.2.2 圆管中紊流的速度分布 Nikurades对数分布公式:Prandel指数分布公式:适用于的紊流 平均流速与中心流速的关系:2.2.3 稳定流动的开展长度层流 Mcas,1967:L*/d=0.028Re紊流Krudsen,Katz,1958:L*/d50对于d=125mm的套管,L*6m2.3 多相管流多相流动的复杂性:分布复杂:流体非均质,有相的分界面。作用力复杂:不仅流体与管壁间有作用力,各相界面间也有作用
10、力。速度复杂:各相的速度一般不相等。流型流动机构:混合流体中各相介质的分布状态。2.3.1 两相垂直管流的流型泡状流动段塞状流动泡状流动雾状流动乳状流动2.3.2 两相水平管流的流型泡状流动层状流动波状流动段塞状流动泡状流动雾状流动乳状流动2.3.3 各种流型的边界Ros相图Aziz相图Govier相图判别条件2.3.4 各相介质的持率和含率相持率:各相介质的截面分数,又称就地体积分数。相含率:各相介质的流量比例,又称入口体积分数。相持率与相含率的关系:2.3.5 滞留效应和滑动速度滞留效应:两相混流时重质相速度往往低于轻质相,谓之重质相相对于轻质相存在“滞留,或称轻质相相对于重质相存在“滑脱
11、。滞留率:轻质相与重质相的平均就地速度之比滑动速度:轻质相与重质相的平均就地速度之差2.4 油井多相流动特性计算方法流动特性分析目的探求流动参量V、Yw与各相表观速度的关系建立解释测井物理量为流动参量的数学模型流动模型处理方法均流模型:将两相流动视为一种均匀介质流动分流模型:将两相流动视为各自分开的流动流型分析:对流型描述并按流型建立关系式漂流模型:考虑流型结合单独测试建立关系式2.4.1 漂移流动模型流动模型:模型应用:首先判别流动机构,然后确定相分布系数以及平均漂移速度。2.4.2 滑脱流动模型流动模型:模型应用:首先估计滑动速度,然后确定表观速度。思考题生产测井的测量对象是什么?测井目的
12、何在?流动剖面测井需要测量哪些参量?应用特点是啥?单相管流的速度分布有哪几种形式?多相管流的介质分布有哪几种流型?试对漂移流动模型和滑脱流动模型进行分析比较。3 流 量 测 井Q=v AVo,Vg,Vw Yo,Yg,Yw井径流速测井密度 持水PVT压力 温度 流 量 测 井 涡轮流量计测井 核流量计测井 配注剖面测井 3.1 涡轮流量计测井工作原理敞流测量集流测量 3.1.1 涡轮流量计工作原理作用原理:管内流体线性运动=涡轮旋转运动稳态方程:响应方程:3.1.2 敞流测量仪器测量井的条件:稳定流动仪器条件:带扶正器连续测量:上、下应反转曲线8-10条井下刻度目的:回归确定K、Vth方法:交会
13、应用:检查测井资料质量估计视流速敞流测量资料解释定性分析:确定流体产出或吸入层位 判断流体性质变化 估算各层流量比例定量解释:分层读值 计算流动响应 确定视流速 确定平均流速 计算体积流量 确定分层流量 流量计的性能 1典型的刻度 正转与反转的直线截距大致以原点对称;反转斜率略小于正转直线斜率一般为70%。2异常门限速度 涡轮轴承安装的太紧。3异常截距 反转与速度轴交于原点右侧;正转与速度轴交于原点左侧。4异常的反转直线斜率 反转斜率大于正转斜率可能遇阻3.1.3 集流测量仪器测量井的条件:稳定流动仪器条件:带集流器定点测量:记录35分钟资料解释读值:停抽法或平均法计算流量:查图或公式应用特点
14、可测较低流量可由RPS直接求流量测量流动剖面不连续3.2 核流量计测井测量原理:采用“标记法标记物:核同位素溶液探测器:伽马探头测量方法:定点测量连续测量跟踪测量3.2.1 定点测量测量:选点喷射测量解释:记录点:两个探头中点流速:流量:应用:适用于高流速3.2.2 连续测量测量:恒速移动喷射测量解释:记录点:两个探头中点流速:流量:应用:适用于低流速3.2.3 跟踪测量测量:选点喷射测参考曲线测跟踪曲线解释:记录点:两深度中点流速:应用:适用中、低流速3.3 配注剖面测井测量原理:采用“标记法标记物:放射性同位素微球探测器:伽马探头测量方法:测GR基线释放活化悬浮液测示踪曲线解释方法:“面积
15、法应用特点:假设条件往往不能成立常受管壁沾污和大孔道影响测量原理:根据电磁感应原理,导体切割磁力线会有动生电动势:当水中导电离子流经探头磁场时,接收电极中将产生与流体速度相关的信号从而实现对流量的测量。电磁流量计测量原理示意图 3.4 电磁流量计测井SSNNbbaaa-a b-b 四接收电极N-N s-s 四发射磁极电磁流量计应用特点适用于水驱和聚驱 注入剖面测井既可点测又可连续测量测井成功率高受注入液粘度影响小思考题简述涡轮流量计的工作原理。敞流式涡轮流量计测井为什么要进行井下刻度?怎样刻度?导流式涡轮流量计测井的应用特点有哪些?核流量计测井有哪几种测量方法?各自的适用范围是什么?采用放射性
16、示踪载体法测配注剖面,可能存在的问题有哪些?试对图4-11所示的污水回注剖面测井曲线数据见表4-1分析解释。Q=v AVo,Vg,Vw Yo,Yg,Yw井径流速测井流体识别:密度 持水PVT压力 温度4 流体识别测井测井目的:识别井内流体类型 求解各相流体比例测量方法:密度:压差密度计测井 伽马密度计测井 持水:电容持水率计测井 放射性持水率计测井其它方法:管外流体识别:噪声测井 氧活化水流测井4.1 压差密度计测井测量仪器的组成:两个相差2ft的压敏波纹管压缩箱和伸缩腔充满煤油测量依据:总压力梯度 重力梯度 摩阻梯度 加速梯度工作原理:仪器内腔充满的煤油 与井眼流体的密度差异 通过压敏箱作用
17、于磁棒 换能线圈输出相关信号仪器测量:了解井斜、出砂情况:以免阻碍仪器测量 居中、恒速平稳、重复测量 仪器刻度 分别测量空气和水的密度井下刻度在密度的含水层进行测量 测量响应速度相摩阻相流体密度资料解释:定性判别气、油、水,识别流体的类型 划分流体界面 定量计算持率 应用特点:全井眼探测 不能用于水平井和大斜度井井径差异造成曲线跳跃4.2 伽马密度计测井仪器结构伽玛源、记数管、测量油道方法原理:利用流体对伽马射线的吸收特性 当 油、气、水的质量吸收系数相等 由 从而碳、氢、氧、铍以及原油、甲烷、水的质量吸收系数 仪器测量:居中、限速电缆速度不能超过2030ft/min 重复测量,套管接箍进行深
18、度校正仪器优点:在斜井中,仪器对井眼的斜度变化不甚敏感;仪器和流动流体之间的摩擦不会影响测量结果 流体动力因素对测量结果影响不大。仪器缺点:测量的主要还是管道中央的流动流体 测量结果受统计误差影响应用特点:取样测量受放射性涨落误差影响用于水平井和斜井测量时只能反映局部流体。资料解释:定性解释:判别气、油、水定量计算:持率4.3 电容持水率计测井测量原理:利用油气与水的介电性质差异 探头为同轴柱状电容器振荡频率是流体电容率的函数测量过程:流体进入环形空间 测量电路 R-C 将电容转换为振荡频率实验模型:理论模型:水为连续相 球形分布 油为连续相仪器测量的上限 油包水的上限为Yw=60%,最可靠测
19、量为Yw30%混合相对介电常数4.3.1 环空式电容持水率计测井探头结构:有导流孔,流体可从内、外电极间流过仪器测量:必须居中资料解释:持水率:应用特点:油、气为连续相时适用 水为连续相时仅对碰撞 测量电极的油气泡有响应4.3.2 取样式电容持水率计测井 探头结构:进、出液口加阀门,可取样仪器测量:选点居中,取样别离后测量资料解释:依据实验关系图版应用特点:可测量较高持水率 测量可靠性与别离状态有关 测量误差比较大约17%4.3.3 电容持水率计测井应用指南 下井前检查测井仪的校正情况 主要区分水和烃类化合物 温度影响并不明显 需要的话,可以在关井时记录测井仪器在井下对各相的响应,然后用这些数
20、据解释开井生产时所测的曲线 在变化的多相流体中,电测数据更具有优点,尤其是记录时间足够长得到了测井平均响应 在产重油的情况下,测井仪的内部介电探头被包围,会改变其刻度值。如果高含水,使用大刻度的横向比例能提高识别水平 斜井中,流体为段塞状时中心持水率不能代表井眼平均含水 和伞式流量计组合,效果更好4.4 核持水率计测井测量原理:利用低能X光子的吸收特性 测量井底持水率 同时还能测量密度资料应用:响应不受流体流动状态影响 在三相流动分析中特别有用资料解释图版思考题试比照压差法和伽马法两种流体密度测井方法的异同。某一射孔层段的流体密度测井读数没有变化,是否说明该层段没有流体产出?试述电容持水率计测
21、井的适用条件。作业题一口生产井内为气水两相流动,流体密度曲线显示D点处读数为0.73g/cm。井底条件下水、气的密度分别为1.0g/cm和0.1g/cm,试求D点处混合流体的持水率和持气率。油气水三相流动必须同时测量持水率和流体密度。假设已测出混合流体密度和持水率,试导出计算持油率和持气率的表达式。一口注水井Dc=4.9采用核流量计Dt=1.7定点测量,某层段上、下记录的时差分别为15秒和20秒。两个伽马探测器间距为1.2m,求该层吸水量方/天。注:取Cv=0.83,1=2.54cm5 温度测井油层岩石的热学性质:假定地层为均质无限圆柱体,热扩散方程为井下流体的热学性质:任意深度下流体的温度是
22、岩石、流体的热学性质 以及流量、时间的函数5.1 电阻温度计利用不同材料电阻元件的温度系数差异:20时:铂 康铜:3.910 0.000510 灵敏臂 固定臂 通过桥式电路间接反映温度的变化。5.2 温度测井资料分析井温测量测井条件:温度场稳定,最先下井 测井速度:分析方法:井温曲线不同深度处的读数比照不同时间测量的多条井温曲线比照井温曲线与原始地温梯度曲线比照基本思路:找出井温曲线上异常显示,分析推断产生异常的原因。5.3 温度测井资料应用确定地温梯度测量温度恢复曲线 依地温公式作图:判断产液层位 流动井温曲线上 正异常显示判断产气层位 流动井温曲线上 负异常显示 原因:出气口 局部低温异常
23、 划分注水剖面恢复井温负异常 指示吸水层流动井温回地温 示吸水底界检查水泥串槽流动井温曲线:未射孔井段有异常径向微差井温:负异常指示串槽方位评价酸化压裂效果 酸化后测流动井温:正异常示酸化层 压裂后测恢复井温:负异常示压裂层5.3 推荐测量和解释的步骤测注入井井温的建议 1要使稳定注入条件v,t保持48h。2注入测量时允许少量泄露或地面注入无泄露。3关井测量时不允许注入或任何泄露。4确定井内无黄油。5记录的是无干扰的井温曲线。6测井速度不超过20ft/min 7测多条曲线的时间间隔要适当。解释注入井井温资料指南 1只有在井内注入水温度和原状地层温度之间的温差大于10度时才 能应用此种测井资料。
24、2注入超过2年的注入井中测量的关井井温曲线会使区分多个注入井段的能力下降。3以前的注入层段在1个特殊层段中停注之后6个月时,测量的关井井温测井有明显的影响。4关井后几小时,可通过注入温度较高或较低的水来提高区分新的注入层段的能力。5厚度为6ft或缺乏6ft的注入层可根据井温测井剖面区分。6即使漏失小于0.5bbl/d.ft,也会在关井井温测井曲线上显示异常变化。7套管、油管等对非注入层段测关井井温曲线有明显影响。解释注入井井温资料指南 8除射孔井眼外,井眼结构对在注入层段上测的关井井温曲线也有一定的影响。9射孔孔眼和井径的扩大会使关井井温曲线产生异常。10充填大量水泥的井段对关井24h后的关井
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