流量測井1講解課件

1、油氣開發(fā)測井基礎(chǔ)主講：謝潤成學時：32(理論)+8(實習)四、流量測井產(chǎn)出剖面測井的目的和意義1、確定一口井是否有效地生產(chǎn)，判斷出現(xiàn)無效情況的可能原因及影響因素 油層改造（壓裂、酸化、封堵等）效果檢查； 套管漏失、層間水竄或氣竄引起的產(chǎn)層或油井的動態(tài)變化； 射孔質(zhì)量不好或誤射、流體倒灌現(xiàn)象導致產(chǎn)液剖面的不合理變化以及未預料到的地層特性改變。2、定期監(jiān)測油層的動態(tài)變化，了解各類油層動用狀況 平面上和縱向上的油水分布，在制定開發(fā)區(qū)調(diào)整方案和開展儲層動態(tài)評價研究中顯得尤為重要。流量測井渦輪流量計（中高流量產(chǎn)氣井、產(chǎn)液井、部分注水井）集流傘式流量計（中低流量產(chǎn)液井）示蹤流量計（中低流量產(chǎn)液井）同位素示

2、蹤（注水井）微波流量計 流動成像渦輪流量計工作原理：渦輪流量計是利用井內(nèi)流體推動渦輪旋轉(zhuǎn)從而記錄渦輪轉(zhuǎn)速來確定井內(nèi)流體的流速的。因此對于井徑已知的產(chǎn)液井和注水井，可以計算出分層產(chǎn)液量和全井產(chǎn)液量以及分層注水量和全井注水量。渦輪流量計由渦輪和電子線路兩部分組成，它是利用磁耦合和光電轉(zhuǎn)換的原理進行工作。作用：多層合采時，由流量剖面確定出哪些層產(chǎn)油、氣，各層的產(chǎn)量，出水層段；措施后的流量變化和效果分析；注入剖面中的流量分布；管外竄流情況、評價井的產(chǎn)能等。 渦輪流量計是利用流體動量矩原理實現(xiàn)流量測量的。由動量矩定理可知，當渦輪旋轉(zhuǎn)時，其運動方程為：連續(xù)流量計 實驗和實際應用表明，當儀器與流體的相對速度

3、v較高時，渦輪響應與v有良好的線性關(guān)系，式N=K(vvth)成立。當v較低時，渦輪響應為非線性。全井眼流量計敞流式流量計：有連續(xù)流量計和全井眼流量計兩種，其特點是可以穩(wěn)定速度移動儀器，連續(xù)地沿井身進行測量流動剖面，可以在較寬的流量范圍內(nèi)使用。連續(xù)流量計的葉片直徑較小，僅測量流道中心部分流體，低壓、低動量氣體傾向于繞過渦輪，而不使渦輪轉(zhuǎn)動。為了改進橫剖面測量，全井眼流量計（右圖）采用折疊式葉片，下井通過油管時合攏，測量時可以張開，反映流道截面上約80%的流體的流動，從而改善了測量性能。導流式流量計：有封隔式流量計、傘式流量計兩種，其特點是在探測深度先封隔原有流道，把井內(nèi)流體導入儀器內(nèi)腔后集流測量

4、，主要用于測量低流量的油氣井。1、渦輪流量計的類型7封隔式流量計傘式流量計導流式流量計早期的導流式流量計采用皮囊封隔器（左圖），可在沒有射孔炮眼的部位，密封流道進行測量，但是封隔器易損壞，操作不方便。傘式流量計（右圖）采用金屬片和尼龍布構(gòu)成傘式封隔器，提高了使用壽命和測井成功率，但由于金屬片不能和井下管壁完全密封，仍有少量流體由間隙流過，計量的流量值誤差較大。后來在金屬傘的外面又加一個脹式密封圈（又稱為脹式流量計），克服了封隔器易損和密封問題，能用于氣流或液流，對于多油氣層的井測試特別有用。2、敞流式渦輪流量計（1）儀器測量過程 測量注入剖面或產(chǎn)出剖面，要求在穩(wěn)定注入或生產(chǎn)條件下進行。通過觀察

5、井口壓力和流量有無變化來推知井內(nèi)流動是否穩(wěn)定。測量時，儀器從油管或油-套環(huán)空下到射孔井段，扶正器使儀器居中，以合適的恒定速度上提或下放儀器進行測量，按井深連續(xù)記錄渦輪的每秒轉(zhuǎn)數(shù)以及電纜移動速度。為了選擇合適的測量速度和檢驗井下刻度，儀器往往需要停在產(chǎn)出或吸入流體的層段上部進行點測，記錄測量深度和渦輪轉(zhuǎn)速。 實際測量時，渦輪流量計常和溫度計、壓力計等組合下井，同時測量多個參數(shù)。特別是深度控制測井項目磁定位器和自然伽馬儀，作為測井資料與井下管柱以及裸眼井資料深度對比的依據(jù)，每次測量都必不可少。敞流式流量計儀器優(yōu)點：可以獲取連續(xù)變化的流動剖面，且測井工藝簡單。適用于高流量的單相流，多相流動條件下連續(xù)

6、流量計的應用效果變差。多道生產(chǎn)測井儀PLT的示意圖（2）井下刻度測井資料井下刻度圖 即建立儀器響應頻率和流體速度之間的精確關(guān)系，也就是確定前式中的K和vth。井下刻度實際上相當于室內(nèi)刻度，由于K和vth與流體性質(zhì)和摩阻有關(guān)，而井下不同深度的流體性質(zhì)可能不同，測量之前又不可能知道，所以需要在井下實際測量過程中進行刻度。圖4-11（3）測井資料的定性分析目的：判斷流體產(chǎn)出或吸入的層位，估計體積流量的大小1）曲線重疊法 將渦輪正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)曲線在零流量層重疊起來，根據(jù)兩條曲線幅度差的大小和中心線的偏移方向，可以估計流體速度大小和粘度變化情況。 如果已知渦輪正轉(zhuǎn)刻度線的斜率Kp與反轉(zhuǎn)刻度線的斜率Kn，則讀

7、出測點處兩條曲線的幅度差RPS后，可按下式估算混合流體的體積流量：一口產(chǎn)油井的全井眼流量計測量曲線由上圖可見，流體粘度變化對渦輪流量計測量結(jié)果影響很大。如果單用一個方向的渦輪轉(zhuǎn)速曲線，必然導致錯誤判斷。零流量層2）相對流量指示法常量右圖為一口單相生產(chǎn)井的連續(xù)流量計測井實例。該井測量井段套管內(nèi)徑無變化，測速穩(wěn)定，因此不用作井徑校正，可根據(jù)（4-11）式，按下述步驟簡單圖解：（1）在測井圖上根據(jù)零流量層響應畫出零流量線；（2）把零流量線和全流量線之間按比例等分，標注成總流量的百分數(shù)；（3）計算每層上方和下方相對流量之差，確定各層的相對產(chǎn)量；（4）用地面總產(chǎn)量（22000bbl/d）乘以各層相對比例

8、，估計每層絕對產(chǎn)量。單相生產(chǎn)井中連續(xù)流量計測井曲線零流量線全流量線（4）測井資料的定量解釋目的：求準井下各個層位的體積流量，采用“多次測量解釋法”多次測量解釋法：同時利用渦輪流量計正、反轉(zhuǎn)動的測量資料，要求現(xiàn)場測量時必須選擇合適的測井速度，以保證儀器向上測量與向下測量錄取到正、反兩個方向的渦輪轉(zhuǎn)速資料，并且每個測點必須有四至五次上測及相同數(shù)量下測的資料。 多次測量解釋法首先通過線性回歸求出流動響應曲線，確定各測點的視流速，然后進行速度剖面校正，計算各層的體積流量。主要步驟如下： 1）求流動響應曲線 井下刻度可以視為圖解法求流動響應曲線，其特點是簡便直觀，但精確度較差。定量解釋必須采用計算法。2

9、）確定視速度啟動速度vt高靈敏度連續(xù)渦輪流量計測井刻度圖電纜速度軸流動響應線渦輪轉(zhuǎn)速軸C測點在井底靜液柱中B測點包括正反轉(zhuǎn)資料A測點僅包括反轉(zhuǎn)資料哈里伯頓全井眼流量計測井確定視流速示意圖求始動速度比始動速度比反映了儀器結(jié)構(gòu)的非對稱性求視速度單相視速度校正圖版高靈敏度流量計在單相流動中的校正圖版，套管內(nèi)徑3in，葉片外徑1.35in，擬合公式為：3）速度剖面校正，求平均速度v1-3-3184）計算體積流量5）確定分層流量6）將井下流量換算為地面流量 渦輪流量計測井只能求出混合流體的總流量，要求出各相流體的分層流量，必須結(jié)合流體密度測井和持水率測井，通過多相流動分析解釋。（5）多次測量法實例基本情

10、況：產(chǎn)氣量為0.34106m3d），凝析油產(chǎn)量為79.5m3d，有15個射孔層段。盡管有凝析油產(chǎn)出，但氣油比很大，因此可近似按單相流動分析。轉(zhuǎn)子流量計響應數(shù)據(jù)表定義下測測速為正，上測電纜速度為負。在層段1216，上測時渦輪轉(zhuǎn)數(shù)為負，由負變?yōu)檎侵饾u的，如上測測速為62ft/min（18.9m/min）時，至深度為11040ft（3665m）時，渦輪轉(zhuǎn)子響應為0，0響應段大約為100ft（30m），此后在深度10940ft（3335m）處，轉(zhuǎn)子開始反轉(zhuǎn)。流量計測井曲線電纜速度軸渦輪轉(zhuǎn)速軸第13層的正反轉(zhuǎn)交會圖電纜速度軸電纜速度可用于確定啟動速度vthVth=5.4ft/min轉(zhuǎn)子流量計測井解釋結(jié)

11、果表體積流量管子常數(shù)地面產(chǎn)量3、導流式渦輪流量計（絕對流量計）測井 封隔式流量計和傘式流量計都帶有機械導流裝置，測井時儀器封隔流道，迫使井內(nèi)流體全部或部分混合，加速流過一定內(nèi)徑的導流器喉道，作用于渦輪傳感器。由于導流器內(nèi)喉道的橫截面積已知，通過實驗可以直接建立渦輪轉(zhuǎn)速與體積流量之間的關(guān)系，所以這種流量計又稱為絕對流量計。導流式渦輪流量計測井解釋只需選用合適的圖版，將記錄的渦輪響應換算為體積流量。 （1）儀器的測量 導流型渦輪流量計一般只能點測，測井工藝遠比連續(xù)型儀器復雜。封隔式流量計測井時，測點應選在套管上沒有射孔炮眼或腐蝕變形的部位，使皮囊脹開后能將流道封死，所有流體都經(jīng)過集流器總成。測前首

12、先輸入一個標準頻率信號，調(diào)節(jié)測量線路和靈敏度，對儀器進行校準。通過在每一射孔層段的上部和下部逐點測量，就可以錄取解釋所必需的資料。由于封隔器的皮囊承受的壓力差有限，封隔式流量計只能測量低流量。 傘式流量計用金屬旋翼代替封隔器皮囊，下井時旋翼折疊，使儀器能夠通過油管下入井內(nèi)；測量時馬達驅(qū)動旋翼張開，封隔流道，集流后測量錄取資料。流量計的金屬翼片可以伸入射孔炮眼或腐蝕孔洞，因此測點選擇不受套管射孔和腐蝕變形影響，有利于檢查射孔層段內(nèi)的非均質(zhì)性。由于金屬旋翼可以承受較大壓力差，傘式流量計不僅用于測量低流量，還可用于測量較高流量。導流式渦輪流量計測井優(yōu)點：測井響應只受流體密度和粘度變化的輕微影響。即使

13、對于密度特別低的天然氣，渦輪響應變化也不大。對于流體粘度變化的影響，一般校正量很小。如后圖實驗曲線所示，當流體粘度從1mPas變化到60mPas時，所求流量的校正值不超過15%。解釋結(jié)果受油、氣、水之間滑動速度影響很小。由于導流器喉道的橫截面積很小，大多數(shù)井的流量在流體經(jīng)過渦輪時的平均速度相當高，因此，與任何一種通過的流體速度相比，油、氣、水彼此之間的滑動速度變得較弱，可以按均流模型簡單求解各相流量。導流式渦輪流量計測井局限性：只能定點測量，工藝復雜，操作不便；機械裝置封隔流道會在一定程度上干擾井內(nèi)原有的流動條件，測量結(jié)果和實際流動條件下可能有一些差異，另外封隔不好時測井解釋結(jié)果會造成假象；不

14、能提供井下流動剖面的連續(xù)變化情況。因此，一般在不適宜敞流式渦輪流量計測井的條件下，才使用導流式渦輪流量計測井。導流器喉道 （2）測井資料的解釋 封隔式流量計和傘式流量計都稱絕對流量計，讀出測井記錄的渦輪每秒轉(zhuǎn)數(shù)，選用合適的實驗關(guān)系圖版，便可求得相應的體積流量。 右圖為為斯侖貝謝公司封隔式流量計的實驗關(guān)系曲線。使用時由渦輪轉(zhuǎn)速讀數(shù)在縱坐標上找點，作水平線與相應規(guī)格的儀器和流體粘度實驗曲線相交，交點對應的橫座標值即是該轉(zhuǎn)速下的體積流量。如果流體粘度不為1或60mPaS，則可在兩條曲線間內(nèi)插或外推，并且即使粘度線選得不太合適，所得結(jié)果誤差也不大。 我國以陸相油氣藏為生，油氣井的平均產(chǎn)液量只有40m3

15、/d左右，80%以上的油井依靠有桿泵抽油生產(chǎn)，因此主要依靠導流式渦輪流量計測量產(chǎn)出剖面。封隔式流量計的解釋圖版體積流量27X井產(chǎn)出剖面測井成果圖 放射性示蹤測井采用放射性示蹤劑標記井內(nèi)的探測目標，應用方法與研究對象有關(guān)。對于井下有配注機械裝置的注入井和裸眼完井條件下，由于井下有封隔器阻擋或者由于井徑難以準確知道，渦輪流量計無法測量井下的流量剖面。這時，可將放射性同位素混進注入流體，作為示蹤載體指示井下各層段或油水界面的放射性異常，然后用伽馬探測器測出井下流量剖面。 放射性示蹤測井的基本組成包括放射性材料的使用和伽馬射線探測器的記錄。放射性同位素具有較強的伽馬放射性，利用攜帶放射性同位素的載體，

16、人為地提高井內(nèi)被研究對象的放射性強度，用伽馬探測器測量并記錄這種異常，便可推斷與引起異常有關(guān)的問題。1、放射性示蹤測井常用放射性同位素的特性測量基本過程：配制示蹤劑，在注入水中加入吸附有放射性同位素（銀Ag110、鋅Zn65、 碘I131）的固相載體(骨質(zhì)活性炭)活化液；在注入示蹤劑之前，測量一條GR曲線；注入示蹤劑，由于固體顆粒選擇得比一般孔喉大，注入后示蹤劑顆粒濾積在井壁上，濾積量大小與地層的吸水量多少有關(guān)；注入示蹤劑后在測一條GR曲線，用于對比分析，確定各層吸水量。2、放射性示蹤測井應用 （1）套管配注剖面測井 在合理選用放射性同位素和載體，并正確施工的條件下，地層的吸水量與活化載體的累

17、積量成正比。施工前，用伽馬探測儀下井，先測一條自然伽馬曲線Jr1；注入活化懸浮液后，再測一條示蹤伽馬曲線Jr2。相對吸水量的計算公式是： 由于放射性測井受時間常數(shù)的影響，若v過大，則解釋時應對測井曲線的深度和幅度進行校正。另外，注入活化懸浮液后會對套管造成放射性污染，使Jr2基線抬高，在用Jr2和Jr1做疊合圖時，應根據(jù)污染情況適當校正。每個吸水層兩條曲線的異常面積增量，可用求積儀確定。優(yōu)點：釋放示蹤劑比較簡單，能夠連續(xù)測量。缺點： 在多層合注時，如果層間滲透性差異較大，則難以選擇適合于各層條件的固相載體； 所受影響因素較多，因而影響到應用精度，特別是井下管柱和偏心配水器、封隔器等的放射性污染

18、影響很大。放射性同位素載體法測吸水剖面的自然伽馬重疊曲線圖 （2）套管外流動探測 凡是懷疑有竄槽的油水井，都應該及時找竄。根據(jù)找竄目的和找竄層段長短，放射性示蹤找竄有兩種方式可供選擇：一種是全井段施工定時法測量，另一種是下管柱分層段測量。放射性示蹤測井定時找竄： 先測一條GR參考曲線。接著用放射性同位素配制成濃度為0.51mCi/m3的活化液，并將其壓入找竄層段。然后，按照一定的時間間隔，用自然伽馬儀多次測井。根據(jù)記錄圖上自然伽馬異常，查出示蹤劑的通道，便可確定竄槽位置。全井段定時法放射性示蹤測井分析進入4號層不吸水層進入1號層示蹤劑殘積吸水層 （3）檢測地層處理（如堵水）效果 當出現(xiàn)誤射孔、竄槽或油井中部分層段出水情況時，都需要二次注水泥進行封堵。若在水泥中加入少量放射性同位素作示蹤劑，則可： 用示蹤