解决水平井产出剖面测井问题_

第３ ６ 卷第 ６ 期 曾桃 等 ： 爬行器 Ｍ ａ ｘ Ｔ Ｒ Ａ Ｃ 及流体扫描成像测井仪 Ｆ Ｓ Ｉ解决水平井产出剖面测井问题
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井仪器迎着液流方向移动 ， 仪器本身对流动干扰小 ， 测量数据更精确 。 １ ． ２ 水平井多相流动测量方案 与直井 相 比 ， 水 平 井 井下流动 较 为 复 杂 ， 多 相 流并 不 以 混 合 状 态 存 在 ， 而是受井斜 和 流 量 等 多 因 素的影响 ， 呈 水 平 层 流 为 主的复杂 流 态 ， 用 于 直 井 的在井筒中 居 中 测 量 的 常 规生产测井 仪 器 不 能 满 足 其产出剖面测量的需要 。 测井仪器 组 合 主 要 包 ） 括基本测量短节 （ Ｐ ＢＭＳ 和流 体 扫 描 成 像 测 井 仪 （ ） ， 可 提 供 压 力、 温 Ｆ Ｓ Ｉ 度 、 自然伽 马 、 磁 性 定 位 以及水平井 井 下 分 层 流 速 和分层三相持率等数据 。 由于重力作用 Ｆ Ｓ Ｉ会 在井 筒 中 保 持 垂 直 ， 在 ２ 个仪器臂及 本 体 上 有 ５ 个 微 转 子 流 量 计 、６ 个 Ｆ ｌ ｏ ｗＶ ｉ ｅ ｗ 电阻探针和６ ［ ，］ 个 Ｇ ｈ ｏ ｓ ｔ 光 学 探 针 ２３ ， 分别测量水 平 井 分 层 流 动 速度剖面及 局 部 的 持 水 率 和持气率 ， 所 有 传 感 器 在 相同深度上 同 时 进 行 测 量 （ ） 。 图２ ） 持水率测量 持水率通过电阻探针进行测量 （ ） 。 探针测量流体的导电率 ， 利用二进制进行 图３ １ ， 则 电 路 短 路； 如 果 探 针 接 触 的 是 油 或 气， 则 电 路 断 路。 数据传输 。 如果探针接触的是 水 （ 导电介质） 根据电路单位时间内接通的时间可计算出持水率 （ Ｙｗ ） ＝ 短路时间／总时间 。 ） 持气率测量 持气率通过光学探针进行测量 （ ） ， 利用光学原理测量从探针尖端反射回 来的 图４ ２ 光线强度并利用二进制 进 行 数 据 传 输 。 当 探 针 接 触 气 体 时 ， 光 线 几 乎 １ ０ ０％ 反 射 ； 当 探 针 接 触 油 或 水 时 ， 反射回来的光线很弱 。 根据单位 时 间 内 光 线 强 弱 反 射 的 时 间 比 即 可 计 算 出 持 气 率 （ Ｙｇ） ＝ 强 反 射 时间／总时间 。 ） 流速测量 Ｆ ３ Ｓ Ｉ的流量计在流动截 面 上 有 ５ 个 微 转 子 流 量 计 ， 利 用 悬 置 于 流 体 中 的 转 子 在 流 体 的推动下转动 ， 可反映被测流体的瞬时流量和累计流量 ， 从而计算出流速 。 每个涡轮所测的流速即视为 该区域的平均流速 。 １ ． ３ 水平井多相流动解释理论 ，但在参与最终的流量 常规居中测量的涡轮流量计测量的仅是管 壁 中 央 的 流 体 表 观 速 度 ｖ 图 ５） ｔ （ 计算前 ， 还需通过流速校正因子 ｆ ｖ 转换为流体平均速度 ｖ ｍ ， 同时需考虑各相间的滑脱速度 。 由于 水平
ｉ ｉ
（ ） ２
２ ／ ；Ａ 。Ａ 式中 ： ｖｍ 为整个截面的平均流速 ，ｍ ｍ ｉ ｎ ｉ 的面积 ，ｍ ｉ 为区域 ｉ 可由管柱内径及涡轮的数量和
分布方式得出 。 ） 持率计算 假定各相流体的持率在区域ｉ 中各自处处相等 ， 则 ： ２ ／ Ａｉ ｉ） Ｙｐ ＝ （ ∑Ａｉ ×Ｙｐ （） ∑
水平井／大斜度井是海上油气田开发的主要方式 ， 以南海西 部 文 昌 油 田 为 例 ， 水 平 井 占 开 发 井 总 数 的一半以上 ， 且大多数井已进入中高含水期 ， 找 、 控水需求迫切 。 因此 ， 水平井的动态监测对海上油田 的开发和管理至关 重 要 。 传 统 的 产 出 剖 面 测 井 技 术 在 应 用 于 水 平 井 时 面 临 较 大 的 困 难 ， 主 要 原 因 有 ： ① 水平多相流流态的复杂性 。 水平井段的流动以分层流动为主 ， 且油水气之间存在滑脱 ， 尤其是低流量 时 ， 井斜对流态的影响强烈 ? 。 而常规流量剖面测井仪器在井筒中居中测量 ， 无法评价复杂的水平分层 流动 。 ② 水平井井眼轨迹 、 井身结构较为复杂 ， 常规的工具组合很难在水平井中实现工具串的顺利起下 及保证稳定合理的测速 。 这也造成大批有动态监测需求的水平井无法取得产液剖面资料 ， 极大地限制了 油田后期的开发调整 。 针对以上 难 题 ， 南 海 西 部 文 昌 油 田 使 用 往 复 卡 紧 式 井 下 爬 行 器 Ｍ ａ ｘ Ｔ Ｒ Ａ Ｃ 及集 成了多个涡轮和传感器的流体扫描成像测井仪 Ｆ Ｓ Ｉ进行了水平井产出剖面测井作业 ， 并根据测井结果实 施了控水措施 ， 取得了较好的效果 。
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石油天然气勘查
２ ０ １ ４年６月
释精度 。
图 ５ 常规涡轮流量计测量示意图 图 ６ 多涡轮流量计流速计算示意图
） 流速计算 如图 ６ 所示 ， 按涡轮的数量 和 分 布 方 式 将 水 平 流 动 截 面 在 垂 向 上 分 为ｉ 个 区 域 ， 每 １ 个测井速度下区域ｉ 的流速ｖ ｉ 为： ／ （ ） ， ｖ Ｒｒ Ｓ ｖ ｖ １ ｉ＝ （ ｓ ｉ ｉ） － ｘ－ ｌ ｐ ／ ；Ｒ ／ ； 式中： ， ｖ ｉ范围内的平均流速，ｍ ｍ ｉ ｎ ｉ个转子的响应， ｒ ｓ ｖ ｉ为区域 ｒ ｓ ｉ为每个测井速度下第 ｘ 为转子速度 ｐ ／ ； ／ ； ／ ） ／（ ／ ） 。 的门限值，ｍ ｍ ｉ ｎ ｖ ｍ ｉ ｎ Ｓ ｒ ｓ ｍ ｍ ｉ ｎ ｌ 为测井速度 ，ｍ ｉ 为通过转子校正后获得第ｉ个转子的斜率 ，（ 则整个水平流动截面的平均流速为 ： ／ Ａｉ ｖｍ ＝ （ ｉ） ∑Ａｉ ×ｖ ∑
１ 关键技术
１ ． １ 仪器传输方式 Ｍ ａ ｘ Ｔ Ｒ Ａ Ｃ 井下牵引系统是一种往复卡紧式井 ［ １］ （ ，适用于井下管柱结构复杂的 下爬行器 图 １） 套管或筛管完井水平井 ， 相对于常规的爬行器 ， 它 可以在水平井中实现工具串的顺利起下及保证稳定 合理的测速 。 其主要特点有 ： ） 能在 内 径 ０ １ ． ０ ６ １～０ ． ２ ４ ４ ５ ｍ 范围的任何尺 寸井 眼 内 工 作 并 提 供 其 全 部 １ ０ ０ ０ ｌ ｂ （ １ ｌ ｂ＝ ４ ． ４ ４ ８ ２ Ｎ） 的驱动力 。 ） 两个驱 动 单 元 交 替 传 动 ， 能 提 供 稳 定 的 爬 ２ 行速度 ， 因此可以在下行过程中实现边爬边测 ， 测
∑Ａ
ｉ
ｉ
ｉ ×ｖ ×Ｙｐ （） ｉ
（ ） ４
３ ／ 。通过 Ｐ 式中 ： 水相或气相在工 况 下 的 流 量 ， 压 力、 体 积、 温 度） 转换即可求得对应地 ｍ ｄ ＶＴ（ ｑ ｐ 为油相 、
面条件下的产量 。 由于 Ｆ 因此ｉ 相应的 Ａ Ｓ Ｉ有 ５ 个在垂向上均匀分布的涡轮 ， ＝１， ２， ３， ４， ５； ｉ 可由管柱内径和仪器几何 尺寸求得 。
４］ 。而 Ｆ 井段多为复杂的分层流动 ， 需要通过复杂的滑脱速度模型和实验解释模板进行间接求解 ［ Ｓ Ｉ集成
Ｓ Ｉ流体扫描成像仪及工作状态示意图 图 ２ Ｆ
图 ３ 持水率测量原理示意图 图 ４ 持气率测量原理示意图
了多个传感器 ， 直接测量流动截面 的 多 个 参 数 ， 极 大 地 简 化 了 后 期 解 释 的 算 法 和 难 度 ， 同 时 提 高 了 解
ａ ｘ Ｔ Ｒ Ａ Ｃ 爬行器驱动单元 图 １ Ｍ
收稿日期 ］２ ０ １ ４ ０ ４ １ ０ ［ － － ［ ， 男 ，２ １ ９ ８ １ ０ ０ ６ 年西南石油大学毕业 ， 硕士 ， 工程师 ， 现主要从事油气田开发与动态监测工作 。 作者简介 ］ 曾桃 （ －） ：４～１ ｏ ｂ Ｎ ｏ ｒ ｔ ｈ． Ｐ ｒ ｏ ｆ ｉ ｌ ｉ ｎ ａ ｎ ｄ ｕ ａ ｌ ｉ ｆ ｉ ｎ ｃ ｏ ｍ ｌ ｅ ｘ ｍ ｕ ｌ ｔ ｉ ｈ ａ ｓ ｅ ｆ ｌ ｏ ｗ ． Ｓ ｃ ｈ ｌ ｕ ｍ ｂ ｅ ｒ ｅ ｒ Ｏ ｉ ｌ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ Ｒ ｅ ｖ ｉ ｅ ｗ，２ ０ ０ ４，Ａ ｕ ｔ ｕ ｍ ｎ ３ ． ?Ｒ ｇ ｑ ｙ ｇ ｐ ｐ ｇ
２ 应用实例
造斜点பைடு நூலகம் 完钻斜深２ 水平段 Ａ 井为珠江口盆地文昌油田新近系珠江组的一口开发水平井 ， ６ ０ ｍ， ６ ７ ６ ｍ，
３ （ ／ ， 长７ 采用 ５ 优质筛管完井 ， 泵抽生产 ， 生产测井前产液 ２ 含水率 ６ ２ １ ｍ， ｉ ｎ １ ｉ ｎ＝０ ． ０ ２ ５ ４ ｍ） ５ ０ ｍ ｄ ８％ 。
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石油天然气学报 （ 江汉石油学院学报 ） ２ ０ １ ４年６月 第３ ６卷 第６期 ） Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ １ ４Ｖ ｏ ｌ ． ３ ６Ｎ ｏ ． ６ Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｏ ｉ ｌ ａ ｎ ｄ Ｇ ａ ｓ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ Ｊ ． Ｊ Ｐ Ｉ ｇ ｙ（
爬行器 Ｍ ａ ｘ Ｔ Ｒ Ａ Ｃ 及流体扫描成像测井仪 Ｆ Ｓ Ｉ 解决水平井产出剖面测井问题
曾桃 ， 郑永建 ， 李跃林
（ ） 中海石油 （ 中国 ） 有限公司湛江分公司 ， 广东 湛江 ５ ２ ４ ０ ５ ７
［ 摘要 ］ 水平井／大斜度井是海上油气田主要的开发方 式 ， 受 限 于 其 轨 迹 和 井 身 结 构 的 特 殊 性 以 及 水 平 多 相流的复杂性 ， 常规产出剖面测井技术 难 以 满 足 其 动 态 监 测 的 需 要 。 针 对 南 海 西 部 文 昌 油 田 水 平 井 数 量 众多的情况 ， 应用新型的往复卡紧式井下 爬 行 器 Ｍ ａ ｘ Ｔ Ｒ Ａ Ｃ 和流体扫描成像测井仪 Ｆ Ｓ Ｉ进 行 了 水 平 井 产 出剖面测井及资料解释 ， 其结果能真实反映井下产 出 情 况 ； 根 据 动 态 监 测 结 果 实 施 控 水 措 施 ， 取 得 了 良 好的增油效果 ， 验证了其产出剖面测井结果的准确性 。 ［ 关键词 ］ 水平井 ； 动 态 监 测 ； 产 出 剖 面 测 井 ； 水 平 多 相 流 动 ； 多 涡 轮 流 量 计 ； 往 复 卡 紧 式 井 下 爬 行 器 Ｍ ａ ｘ Ｔ Ｒ Ａ Ｃ； 流体扫描成像测井仪 Ｆ Ｓ Ｉ ［ 中图分类号 ］Ｐ ６ ３ １ ． ８ ４ ［ ）０ 文献标志码 ］Ａ ［ 文章编号 ］１ ０ ０ ０ ９ ７ ５ ２（ ２ ０ １ ４ ６ ０ ０ ７ ０ ０ ５ － － －
２ ． １ 现场作业 完成前期准备工作后 ， 该井进行了产出剖面测 井 作 业 ， 顺利 Ｍ ａ ｘ Ｔ Ｒ Ａ Ｃ 在 进 入 防 砂 管 柱 前 通 电 工 作， 跨越防砂封隔器台阶并牵引测试工具 串 ， 完成 了 整 个 水 平 井 段 的 测 量， 获得了一下一上两趟测量数据及 ） 。 质量良好 。 测试过程中地面设备可实时回放地下流动状况 （ 图７ １ ２ 个点测数据 ， ２ ． ２ 资料解释 使用生产测井解释软件 Ｅ 为 油 水 两 相 流 动， 从 井 斜－ ｍ ｅ ｒ ａ ｕ ｄ ｅ 进 行 了 定 量 解 释 。Ａ 井 在 井 下 不 脱 气 ， 持率剖面上可看出水平井井下流动状态受井斜的影响很大 。 根据 Ｆ Ｓ Ｉ测量结果并结合裸眼井解释结果划
ｉ ｉ
（ ） ３
） ） 式中 ： 水相或气相的持率 ， 为 区 域ｉ 内 的 各 相 持 率 ， 和持气 Ｙｐ 为油相 、 １； Ｙｐ（ ｉ １。 区 域ｉ 内 的 持 水 率 Ｙｗ （ ｉ ） ） ） ） 。 由区域ｉ 内的电阻探针和光学探针直接测量 ， 持油率 Ｙｏ（ 率 Ｙｇ（ ｉ ｉ ＝１－ Ｙｗ （ ｉ － Ｙｇ（ ｉ ） 流量计算 假定在区域ｉ 内的各相流体间不存在滑脱效应 ， 即同一区域内各相速度处处相等 ， 则： ３ ｑ ｐ ＝