高含水、低产液产出剖面测井技术进展

高含水、低产液产出剖面测井技术进展

刘兴斌胡金海黄春辉王延军

（大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司，黑龙江大庆 163453）

摘要在国家重大专项的资助下，在“十二五”期间，主要针对高含水和特高含水油井、低产液油井、水平

井及油气水三相流条件下的多相流产液剖面测井方法进行了研究，形成了特高含水油井产出剖面测井方法和

仪器、低产液井产出剖面三相流测井方法，水平井油水两相流成像测井方法，阵列光纤探针持气率测量方法

系列。所开发的现场样机进行了多井次的现场应用，初步形成了适应于国内陆上油田产出剖面测井技术。

关键词产出剖面测井高含水低产液水平井

0 引言

生产测井动态监测贯穿于油田开发的全过程，提供重要的储层动用信息，识别高含水层，了解油井的生产状态，为开发方案编制和调整，以及堵水、压裂、补孔等油层改造和增产措施提供重要依据，是精细油藏描述、确定剩余油动态变化的基础资料。国内虽已形成了较完备的生产测井技术，但一些关键技术尚不能适应复杂油气田开发新的需求，其原因是：（1）国内主要陆上油田因长期开发，油井普遍进入高含水或特高含水期，例如大庆长垣各油田综合含水均超过93%，特高含水状况对含水率计分辨能力提出更高要求；（2）油井流压降低，脱气严重，油气水三相流动日益普遍，克服气相影响以准确测量油水分层产量是急解决的难题；（3）随着新发现低渗透储量的增加，低产液油井越来越多，大庆外围、长庆、吉林等油田单井平均产液量低于10m3/d，要求测井仪器具有低的测量下限；（4）水平井技术在国内快速应用，急需相适应的低产水平井测试技术。近年来，斯伦贝谢等西方公司虽然发展了较为完善的生产测井仪器系列，研制了基于阵列探针的水平井成像测井仪器，但这些技术主要适用于高产液井，难以适用于国内的低产井。因此，急需发展与国内地质条件和开发方式相适应的多相流产出剖面测井技术，满足油田开发对监测技术的迫切需求。

针对上述难题，大庆油田重点开展了高含水和特高含水井、低产液井、水平井及油气水三相流条件下等测井技术研究，结合现代信息处理、电磁场仿真、流场仿真等手段进行对仪器进行优化设计，借助大型多相流装置进行实验研究，并开展了现场试验，为解决多相流产出剖面测井难题奠定了方法基础。

1 高含水油水两相流测井

针对高含水和特高含水油井，在电导含水率计的基础上发展了分流工艺，提高了含水率的分辨能力，同时发展了无可动部件的电磁法来测量油水总流量，有效地提高了可靠性。

1.1基于分流法的高分辨率电导含水率计[1][2]

分流式含水率计是在电导含水率传感器内设置了分流通道，并对进液口进行了改进，通过重力分异效应，一部分水通过分流通道，不经过测量通道而从测井仪器上的出液口直接流到井眼内，从而使流经传感器的油水混合物中的油的比例增大。仪器结构如图1所示。在多相流装置上的实验结果如图2所示，含水率分辨率（斜率）较无分流的仪器可提高约40%。图3为含水率高于90%以上加密标定结果，结果显示，此时含水率分辨率可达2%，优于已有仪器的3%。

涡轮流量计广泛应用于井下油水两相流流量测量，但因存在可动部件和阻流元件，易被井内流砂或污物卡死，造成测量失败。现场应用表明，在聚合物驱和三元复合驱产出井中，高粘度产出液会造成涡轮转速偏低，无法提供可靠测量。为此，研制了过油-套环空的小直径集流式电磁流量计，在高含水时测量油水两相混合流体的流速。由于测量通道内无可动部件和阻流部件，可靠性大大提高，对粘稠且含有絮状物的化学驱采出液也有很好的适应性，可作为涡轮流量计的有效补充。仪器的结构如图4所示。

图5为样机在多相流装置上的动态实验结果。在水连续条件下，流体流速足够高时（大约为20 m3/d），测量结果受含水率影响可以忽略，在低流速时则需进行含水率校正。电磁法在井下油水两相流测井中的应用，拓宽了电磁法用范围，提高了测井成功率。

2 分相控流的低产液三相流分相流量测量方法

发展了应用于低产液井的分相控流环空三相流测井方法，其原理如图6所示。仪器由集流器、传感组和位于集流器下的上、下出液口构成。仪器到达测量层段后，集流器打开，封闭了仪器和套管之间的环形空间，产出的油和气由于密度差异将呈现分层积累状态，水则从下进液口通过内筒经过集流器流回井筒。仪器上端传感器组能探测出口处流体的组分状态，从而可以确定油和气的体积流量。图7为实验样机在多相流装置上进行的油、气、水三相流实验。结果表明，在油气总流量低于6m 3/d 的条件下，能准确测量油、气、水三相的绝对流量。

图4 小直径电磁测量测井仪示意图

出液口

集流器套管油水混合流体

图6 分相控流三相流测量方法的

原理实验图

3 基于阵列探针的水平井油水两相流成像测井[4]

开发了基于阵列电导探针的低流速水平井油水两相流成像测井仪，设计的阵列电导探针布成内、外两环，每环包含12个探针，分布在12个支撑臂上，将整个测量截面等角度分割，如图 8所示。支撑臂由电机驱动，测量时支撑臂张开，探测井内介质分布。由于油、水的电导率差异，当油水两相流体分层流动时，电导探针探测得到油水分界面位置，经计算得到持水率。

在多相流装置上进行的实验结果如图9所示，结果表明，样机可以准确测量油水分层界面，计算的持水率误差小于10%，并能够对分层的油水两相流进行成像表征。

图8 电导探针结构示意图 1 探针传感器 2 支撑臂 3 中心管

4 阵列光纤探针持气率测量

针对油气水三相流测量，开发了阵列光纤探针持气率测量传感器[5][6]。光纤探针测量持气率是基于气相和液相的折射率不同，光纤探针结构如图10所示。由发光二极管LED 发射光线到光纤中，传到探头的尖端。当光线接触到不同流体时，一些光线被反射回光探测器，光探测器将光信号转换为电信号。当流体是气体时，有大量的光被反射回来，接收信号电平为高值，而探头在液体中时，发生折射，信号的幅值较低。由于气体和液体之间的信号幅度差别很大，可以判断探针接触的流体是液相（油或水）还是气相，从而计算出局部截面持气率。

图11为N621-P39井中，一组共3支光纤探针在1064m 处两次测量的响应及在井底静水区的响应。结果表明，在井下条件下，探针能够区分气和油水，并且重复性较好，能够抗原油沾污，具有体积小、重量轻、抗干扰能力强等优点，能承受强烈的冲击与振动，可以克服井下高温、高压、腐蚀、地磁地电干扰等恶劣环境的影响，将成为测量持气率的理想方法，为解决三相流提供

了关键的参数。

5 应用实例

本研究的部分成果已进行了现场应用。

（1）分流式高分辨率含水率测井在北3-10-丁246井中的应用

使用分流式测井仪器对高含水油井北3-10-丁246进行测量，测量结果如下表所示：

1064m 第一次测量 1064m 重复测量 井底静水区

图11 光纤探针持气率计在N621-P39井中试验结果

图10 光纤探针测量原理示意图

光纤探