水平井产液剖面解释方法研究

水平井产液剖面解释方法研究

康清清彭小明

（成都理工大学信息工程学院，四川成都610059）

[摘要]：建立了水平井随流量变化的气水、油水两相的流型图，给出了产液剖面的解释模型，并利用模型和测井仪器串对某口水平井进行了解释，解释结果和实测结果基本一致。

[关键词]：水平井；流型；产液剖面；解释模型；持率；相速度

由于重力分异作用、井倾斜度变化引起了水平井的流型发生了巨大的变化，使其井眼流型极其复杂。流型的巨大变化使传统的测井仪器不再适用于水平井中，对产液剖面的解释也不再有效。需要新的测井仪器来测量各个参数，也需要新的解释模型来解释来对水平井的产液剖面进行正确的解释。通过研究，更加明确了水平井的流型和参数测量的一些仪器以及解释模型，并通过实例来解释，取得了较好的结果。

1 水平井中的流型

在可控制的流体回路及油和水流速相同的情况中进行的两相实验（如图1）说明井眼偏移（890-910）对流型的巨大影响。

图1 流动回路试验

在90°情况下，油和水的速度和持率几乎是相等的。在偏移小于90°的情况下，水（重

质相）的速度降低，油的速度增加。持水率增加，持油率减少。若有气体存在将会出现段塞流。当井的偏移大于90°时，流体仍然是明显成层的，由于水具有大的流体密度，水比油的速度快。持水率减少，持油率增加。

在不同的流量下，水平井会有不同的流体形态，下面主要以前人的试验结果为前提，得到了不同的流量条件下，不同的油-水和空气-水下的流型。我们由试验数据得到的流型图2与图3。

从图2我们可以得到：在水相流动较低的情况下，流型分为四种：层状流（气水界面光滑），波纹层状流（界面呈波纹状），波状流和环雾流。流型的过渡是随着气的流量增大依次转变的。层状流中，气体的流量很低，占据了管子的上半部，气水界面光滑；随着气体的增加，气水界面上产生波纹，这就形成了波纹界面层状流；随着气体的进一步增加，气水界面产生了很大的波动，这就是波状流；随着气体流量继续增大时，气体在中间，套管壁上为液膜，这就是环状流，同时中间的气体含有雾状水滴，这就是雾状流。

从图3可以知道，油水两相下的流型不同于气水两相下的流型。在油流量很小和水流量业很小的情况下，流型为分层流，当油流量不变时，随着水流量的增加，油以泡状的形式分布于连续相水相中；当油流量和水流量都属于中等时，主要是分层流，但是当油流量中等时，随着水流量的增加，流型由分层流转变为段塞流；随着油流量和水流量的进一步增加，出现混相流。

图2 空气-水混合物在1.026in内径水平管道中的关于流量的流型

图3 18.0mPa.s，相对密度为0.834的油水在0.806in内径水平管道中的流型

从上面的图中我们很容易知道，在两相流动中，水平井中的流型主要以分层流为主，而垂直井中的流型为混相流。

2 产液剖面解释模型和原理

2.1 层流液片模型

层流是水平井中最主要的流型之一，可以应用层流液片模型来对产液剖面进行解释。水平井层流液片模型是建立在经典的流体压降公式基础上，加上界面拖动摩擦的原理。

具体的模型理论为：

图4-18 层流液片模型

2.2 各项参数测量

2.2.1 总的体积流量：可以利用转子流量计和连续流量计来得到总的体积流量。它们记录流量计的转速。总的体积流量从下面每一个流量计公式中得到：

Vt = RPS/Slope + Vx – CS 式中Vt为流速；RPS 为转子响应；Vx为临界转速；CS 为电缆速度；Slope为转子流量计刻度响应斜率。

2.2.2 相持率：大量的油田可以知道，FloView测量水的持率和Ghost测量持气率可以很好的用于生产解释。

2.2.3 相流速：RST和WFL结合可以得到很好的水流速度结果。PVL可以通过测量油溶和水溶示踪剂在分相流动中的流动情况来计算油、水的流速。气体的速度可以通过FloView的记录的气体的记速率和Ghost的泡点个数来进行数学上的处理或者有效的假设，得出气塞或者说气泡的速度。

2.2.4 流量：在不同的流相中，可以通过层流模型和以上的分析来获得生产测井所需要的油、气、水三相的产量。另外，流体-井径成像仪能建立整个两相流体剖面。此仪器也能从计泡率中测出烃的体积流量。当流量计被水退影响时，这是非常有价值的。

除了以上外，还有FSI（流体扫描成像系统）可以得到持率、相速度和流量的剖面图。可以给以上的测量结果作为补充和参考。

3 解释实例与效果：

我们应用的是新疆的某口水平井。利用测井仪器串Flagship来测量数据，采用层流液片模型来进解释。利用全井眼流量计得到总的流量，利用Floview和RST都得到了持水率，结果显示它们的结果很一致，用GHOST得到持气率，从而由持油率=1-持水率-持气率，得到持油率。用WFL得到水流速度，从而由层流液片模型可以计算出产水量。应用表4-1可以得到原油流量、产气量。

大约90％的原油是从根部到3935m井段流入到井筒中的，大部分的水是从3935 到3805 m井段流入到井筒中的，这是地层垂向上最深的井段。地层含水从3935m到井段根部开始下降。大部分的气体在流动压差最大的井段根部释放出来。它的结果与的面地实际结果进行对比，得到:

总产液量相差了26%，而气油比和含水相一致，误差在测量和解释模型精度范围之内。可以认为解释方法可行。

表4 TZ4-7-H8井生产测井产液剖面分段解释结果（地面产量）

图4 Flaship示意图

参考文献：

[1] 郭海敏,《生产测井导论》,石油工业出版社 2003.4

[2]Chris Lenn,Fikri J.Kuchuk and Justin Rounce.Horizontal Well Performance Evaluation and Fluid Entry Menchanisms.SPE 4908

[3] B.E.Theron and T.Unwin.Stratified Flow Model and Interpretation in Horizontal Wells.SPE 36560

[4] 侯明月,郭海敏,戴家才,何亿成,戴月祥,水平井生产测井解释方法研究.测井技术2004.2