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1、水平井生产测井及资料评价,汇 报 目 录,前言水平井生产测井技术水平井生产测井流动实验水平井生产测井响应特征水平井生产测井评价方法及实例结束语,前 言,新疆测井公司与美国哈里伯顿公司合作，利用新疆测井公司的EXCELL2000测井系统和Sondex多参数组合仪，租用Sondex的爬行器（mule），在塔里木油田分公司大力协助下，成功完成了中国陆上第一口深度五千多米、水平井段长度达三百五十多米的割缝衬管完井的水平井生产测井，准确测取了该井的生产测井资料，并对测井资料进行定量解释，得出了合理的解释结果，填补了国内水平井生产测井技术和资料评价的空白。为塔里木水平井完井方案提供了借鉴性意见，也为指导该
2、油田制定后期开发方案提供了更可靠的依据。,水平井与垂直井的差异,井眼与储层边界平行；重力方向垂直于井眼，流体产出具有非均匀性；1)气锁和水锁 2）多相流分层 3）持水率下降，流型不稳定，流体产出一般具有非均匀性 仪器靠重力方法不易下入；新的井型和完井方法引起弊端。对生产测井而言，水平井与垂直井的主要区别是井筒中的流体流型发生了较大变化，另外由于井眼的倾斜导致下井方式、测井手段及测井方法都相应发生了很大变化。,水平井生产测井需解决的问题,产液或产气的位置？产量是多少？哪一层贡献最大？有无漏失层？流体是油还是水？井壁附近的流体饱和度？是否有气锥和水锥？,汇 报 目 录,前言水平井生产测井技术水平井
3、生产测井流动实验水平井生产测井响应特征水平井生产测井评价方法及实例结束语,生产测井仪器入井技术,在直井或倾斜角不大的斜井中，通常靠仪器重力下入井底目的层进行测井。在水平井中，依靠重力仅能下入到井斜约为4060处，需要借助于工具将生产测井仪器传送到水平井段。水平井中常用下入仪器的技术有连续油管传送法和牵引器传送法两种。,连续油管传送法,优点是可在长、中、短曲率半径水平井中测井，缺点是组合的仪器不能过重，过重时易损坏连续油管。,连续油管是直径为31.8mm的钢管，其柔性较好，可以像电缆一样缠绕在一个电缆车上。测井仪直接安装在连续油管的下端，油管内下入电缆并与仪器连接。仪器与油管之间有一个接口，保证
4、了机电的有机连接。该方法在上提和下放过程中均可进行测井记录。,牵引器传送法,井下牵引器（俗称爬行器）用于在套管井中推动生产测井下井仪器在井的水平段或大斜度段运行而顺利到达测量层段，从而不必使用连续油管。井下牵引器传送方法是一种既经济又方便实用的方法，已被多家测井公司所选用。,总长度：7m(含两节驱动部分)外径：54mm适用套管：2 7/8-9 5/8耐温：150 耐压：102 MPa重量：91 kg连续拉力：273 kg连续牵引速度：9 m/min井斜变化率10/30m,牵引器结构,牵引器由旋转短节、张力短节、套管节箍定位器、两个滚珠扶正器、电子线路、调速器短节、驱动马达、主牵引器、副牵引器等
5、十部分组成。,牵引的仪器,可被牵引的仪器有：生产测井组合仪，套管分析仪，CBL仪器，射孔枪或其它的机械电子设备，它可与标准的外径为7/32或更大的单心电缆头相连。,产出剖面仪器串选择,根据水平井完井方式和产出流体的性质确定仪器串，重点是选择流量测量和流体识别仪器。流量仪选择 在水平井中，油气水呈层状流动，非集流式流量计、持水率计的响应具有一定的纵向偏面性。在低含水井中，涡轮和持水率计暴露在油中，所测信号主要反映油的流动情况，很少反映水的流动及含量；在高含水井中，涡轮和持水率计暴露在水中，主要反映水的流动情况。因此在未采用筛管方式完井的水平井中建议采用集流式流量计和在线式或全井眼流量计并测。确定
6、产出剖面时，最好同时测量井径曲线，因为井径扩大，会使流量计转速减小；井径缩小，会使流量计转速增大，都会造成产量变化的假象。,产出剖面仪器串选择,流量仪选择 在筛管完井的水平井中，流体会通过环形空间旁通，在斜度较大的井段，可能会导致水沿下侧倒流现象，若割缝衬管外侧泥岩跨塌，井眼会严重扩大，流速下降。这时可采用示踪流量计。在斜井中，涡轮流量计不适于上下多次测量，主要是因为仪器无法靠重力作用下测；而且涡轮流量计有机械转动部分，经常会出现机械损伤现象，造成测试失败，因此国外推出了新的流量测量方式。如过油管储层饱和度测井仪的RSTPro WFL方式，相速探头PVS仪器，储层监测仪的SPFL方式等均可用于
7、测量斜井、水平井中水相的流速，也可用于测量油气水三相的持率，主要优势是不受层状流动的影响。,产出剖面仪器串选择,持率仪器选择 在垂直井使用的持率仪器如电容法持水率仪器，流体密度仪器等，都采用居中测量，这些仪器反映的都是流道中央的流体，在水平井中不能很好居中，只能反映井眼轨迹低侧端的流体。在水平井中应采用全井眼测量仪器如持气率仪或持水率成像仪器。,产出剖面仪器串选择,如果是其它完井方式，需增加井斜仪、井径仪、流体成像仪和能谱水流仪。,仪器串选择示例水平井以射孔方式完井时，仪器串选择如图所示。,某井主要产出井段的测井曲线组合图,产出井段,汇 报 目 录,前言水平井生产测井技术水平井生产测井流动实验
8、水平井生产测井响应特征水平井生产测井评价方法及实例结束语,水平井生产测井流动实验,尽管流体力学研究已为生产测井提供了许多有用的理论和经验相关规律，但是生产测井仍离不开流动实验研究。流体力学的理论目前还不完善，例如油气水三相流动问题流体力学的许多相关规律是建立在完全流动条件下的实验基础之上，而生产测井过程对井下流动不可避免的干扰，使得流动条件不能完全满足一般流动实验下的情况,油气水三相流动试验装置,应 用流体流动理论研究井下仪器刻度（低产量井、高含水井和高产气井）绘制解释图版连续测井实验油井液面动态实验模拟各种生产井三相流动（抽油井、自喷井、注水井、0-90直井、斜井和水平井）,另外，为生产测井
9、新方法的发展提供试验和检验工具。如流动成像测井新方法及仪器的研发可以在该装置进行。,技术指标,水平管道中油水两相流型,Russell等人1961年在0.806英寸水平管中观察到的油（18.0厘泊，比重0.834）水两相流型图。水的表观速度较低（小于0.1英尺秒），为均质泡状流动。随着油相表观速度的增加，油泡开始聚集形成大油泡流动（段塞流），最后形成雾状流。,水平管道中气水两相流型,Hasson等人观察到的气水（比重为1.02，粘度为1.0厘泊）两相在1.026英寸水平管道中的流动流型图。其结果与油水两相流动相似，流型的过渡是随着气的流量增大依次转变的。在水相流动较低时，流型分为四种：层状流，波
10、纹层状流，波状流和环雾流，在水相流量中等时，流型为变形泡状流和段塞状流动；在液相水的流速较高时，形成分散状泡状流动。,水平管道中的流型,美国Tulsa大学的H.D.Beggs对水平井中的流型进行了分析，把流型分为三种流动：分相流、间断流和均布流。当气体的流量较小时，气体和水分层流动，气体在上半部，水在下半部，界面为平面接触。随着气相流量的逐渐增加，气体使水面形成波动；气体流量进一步增加形成段塞流和段状流；之后，随着气体流量的进一步增加，依次形成泡状流、环状流和雾状流。,流型实验,Beggs利用实验模型进行了水平井流型实验，装置的内径为in和1.5in，长度为90ft的聚丙烯管组成。管子可以按任
11、意角度倾斜。所用的流体是空气和水，改变气和水的流量及管子的倾斜角，角度为5、10、15、20、35、55、75和90，观察相应流体的流型并测量持水率，共进行了584次测量。测量时各参数的变化范围为（1）气体流量：0300 MSCF/d（2）水的流量：030 gal/min（3）平均系统压力：3595 Psi（4）管子直径：in和1.5 in（5）持水率：0.87（6）压力梯度：0.8 Psi/ft（7）倾斜度：9090（8）水平流型 在实验基础之上，对于每一种流型都给出了不同的计算持水率的关系式。,持液率与管子倾斜度的关系,三次测量持液率的计算关系，倾角为50时，持液率达到最大值。,L=0.1
12、64 L=0.156 L=0.010,水平管中的流型图,图中实线为原始流型分界线，虚线为作了修正的流型分界线，修正后的流型包含了分相流和间断流之间的过渡流。,汇 报 目 录,前言水平井生产测井技术水平井生产测井流动实验水平井生产测井响应特征水平井生产测井评价方法及实例结束语,流量计、持水率计响应的纵向偏面性（水平井油气水呈层状分离流动）,涡轮和持水率计暴露在油中，测量信号主要反映油的流量及油的电容响应；很少反映另一相水的流动及含量。涡轮和持水率计主要暴露在下部的水中，反映水的流动情况；很少反映另一相油的流动及含量。,低含水情况下的分层流体,高含水情况下的分层流体,水平井中集流式涡轮流量计,水平
13、井生产测井组合仪示意图,在水平井中建议采用集流式涡轮流量计。测量时，油气水必须通过金属集流伞，然后进入集流通道，所以涡轮测得的RPS值反映了油气水总的流动情况。,水平管内油水两相流流量计的响应（内径为4in）,改变总流量，在每一个流量点处从10%至90%更换不同的含水率。尽管含水率和流量的变化范围很大，但响应的线性关系良好。,实验中采用自来水模拟地层水，用密度0.82g/cm3为的柴油模拟原油，试验中观察到，总流量小于900bbl/d（143m3/d）时，油水是分离的；大于这一流量时，油水混合在一起流动。实验说明在水平井中，用集流伞式流量计不管油水是否分离，都可以取得有效的测量结果。,密度测井
14、仪响应,放射性密度计与伞式流量计同时测量时的实验结果,四条曲线对应着四种不同的总流量308、514、857和1028bbl/d（桶日）。随着流量的增加，曲线逐渐接近45线，说明大于这一流量时，油水呈乳状混合流动状态，低于这一流量时，油水呈层状分离状态。,实际含水率,仪器响应（百分数）,总流量（bbl/d）308 514 857 1028,电容持水仪对油水两相流的响应,利用同样的实验方法在内径为4in的水平测试管中可以得出电容法持水率计响应与含水率之间的关系,三条曲线表示不同的流量，数值分别为308、514和857bbl/d。当含水率小于0.4时，含水率与仪器响应之间呈线性关系，大于0.4时，含
15、水率增加时，值增长缓慢，灵敏度降低，说明响应曲线与垂直井的响应相似。,实际含水率,仪器响应（百分数）,总流量（bbl/d）308 514 857,斜井中的仪器响应及图版制作,模拟井筒内径为2.5英寸，倾斜角为45。把流体电容持水率计、流体密度计和伞式流量计下入倾斜的模拟井筒中。,伞式流量计的响应与前面的结果相似，但响应直线的斜率为0.025RPS（桶天）。,倾斜管内油水两相流中流体密度响应（内径为2.5in，倾角为45）,HW的值用测得的混合密度和油、水密度确定。在低流量和高含水率的情况下，因误差较大不宜采用（斜率较小、灵敏度低）。,流量,bbl/d 308 1028 514 1543 857
16、 2055,含水率,持水率,倾斜管内油水两相流中电容持水率计响应（内径为2.5in，倾角为45）,在高含水、高流量的情况下，响应灵敏度太低又不适宜计算含水率。,在大多数情况下，两种响应曲线都可用于估算含水率，当总流量和含水率变化较小时，使用电容持水率的测量结果更精确些，另外若油的密度趋近水的密度时，必须使用电容持水率计。,流量,bbl/d 308 1028 514 1543 857 2055,含水率,持水率,组合式连续测井仪在斜井中的响应,对于总流量大于300 m3/d的流动，若采用集流式仪器，由于压力过大容易导致仪器损坏而发生测井事故，因而难于完成测井任务，此时，需要使用组合式连续测井仪。把
17、连续型涡轮流量计、电容持水率计和流体密度计组成的组合仪放置在内径为6.5in的模拟井中，改变井筒的倾角、流量和含水率，记录相应的输出数据，即可制作相应的解释图版。倾角的改变值为15、30、45和60；含水率的改变范围为0%-100%；总流量的变化范围为100015500 bbl/d。,连续涡轮流量计的响应,井斜角为15时，连续流量计的测量数据。对于每一个给定的含水率值，都可以作出一条相应的响应曲线。,井斜角为45时，连续涡轮流量计的响应曲线。曲线响应的分离距离大于倾斜角为15时的情况。,流体密度响应,倾斜角为15时流体密度仪的响应曲线，对于每个总流量，都有一个含水率与持水率之间的响应。利用这一
18、图版，结合总流量值及内插方法可以求出相应的含水率。,倾斜角为45时的响应，主要区别在于：仪器的倾斜角越大，低流量时响应曲线的变化就越大，即对于给定的持水率值，倾角越大，含水率随流量的变化幅度越大。,含水率,流量,bbl/d 1029 1543 3086 5006 754315429,持水率,含水率,流量,bbl/d 1029 1543 3086 5006 754315429,持水率,电容法持水率计的响应,倾角为15的实验结果，每个流量对应一条曲线，都通过0、1两个点，在值固定不变时（图中取=0.4），总流量增大时，相应的含水率也增大。在曲线上部，大于0.8时，含水率随总流量增大而减小。,倾角为
19、45的实验结果，有六条对应于流量的响应曲线。主要区别在于：倾角越大，低流量时对应的值越大。因此，对于给定的值，随着流量增大，倾角越大，含水率的变化越明显。,持气率仪采用低能伽马源（57CO）作为放射性源发射伽马射线，由闪烁计数器探测仪器和套管之间的流体份数。,水平井中持气率仪响应,持气率仪与中心采样式流体密度仪不同，是全井眼测量仪器，测量的是井筒中全部流体的响应，不受井斜的影响，可直接测得持气率，这在水平井中极为有用。,产水递增,产水段,主要产出井段,密度仪与持气率仪测井解释对比,持率仪器的差别导致解释结果的不正确，虽然二者都指示主要产出井段在X970-X940，但在X900-X710段，密度
20、仪指示产水逐渐增加，而持气率仪指示几乎不产水。,密度仪响应（左道）受仪器位置的影响，在目的井段的高点指示为高含油，其余井段为高含水；持气率仪响应（右道）不受仪器位置影响，能提供更精确的持率值；,汇 报 目 录,前言水平井生产测井技术水平井生产测井流动实验水平井生产测井响应特征水平井生产测井评价方法及实例结束语,水平井生产测井评价方法,常规生产测井用称为转子的涡轮流量计测量流速、密度计测量密度、电容计测量持率、压力计测量压力、温度计测量温度。这5种测量中，只有速度和密度用于定量分析。水平井生产测井评价方法有以下几种：定性分析 图版法（流体流动实验）定量计算 综合评价,裸眼井井径和涡轮流量对比法,
21、该井采用割缝衬管完井，井径变化较大，标号为的地方井径扩大，转数减少；标号为的地方，井眼扩大，转数减少。标号为的地方井径扩大，但转数增大，说明其下部有较多的流体产出。水平井筒弯曲较多，井筒扩径较严重，导致流量曲线变化较为复杂，解释起来也较为困难。,水平井生产测井解释必须考虑的因素,完井方式导致测井解释的复杂性和不确定性在致密岩石地层中，可采用裸眼方式完井，其缺点是不能实施增产措施，难于控制注入量和产量。割缝衬管完井的主要做法是在水平井段下入割缝衬管以防止井眼坍塌，通常使用的三种衬管是穿孔衬管、割缝衬管和砾石充填衬管。其主要缺点是难以进行有效的增产措施。衬管管外分段封隔完井是将衬管与管外封隔器一起
22、下，将长平段分割成若干段，提供有限的分隔段。可进行增产措施和生产控制。水泥固井射孔完井只可能在中、长曲率半径井中实施。,水平井生产测井解释必须考虑的因素,测井响应不同水平井流体流型变化非常复杂 重力分离介质和速度分布轴向不对称性 流型复杂仪器响应纵向偏面性井身轨迹的变化对测井曲线影响较大 在水平井中油气水呈层状分离流动，由于井身轨迹的变化对测井仪器的响应有较大的影响，造成密度计、持水率计等仪器的响应结果具有一定的纵向偏面性，在测井资料解释时必须对此进行校正。井径变化对测井解释的影响较大 井眼的缩径和扩大，会造成流量计读数偏大和偏小的情况，导致流量曲线变化较为复杂，解释起来也较为困难。,生产测井
23、组合仪技术指标,实际生产测井资料解释应用,在实际测井资料定量解释之前，先要对测井资料进行定性分析，划分产层的主要产出部位。由于水平井很多采用割缝衬管完井方式，地层几乎是逐点产出，要准确划分主要产出部位就必须考虑诸多的影响因素。我们划分产层主要产出部位的依据是：1 全井段视流体速度Va图数据变化趋势；2 综合分析温度、压力、流体密度、持水率、持气率和流量测井曲线划分产出部位；3 整个水平井段井筒内流体实际上是倾斜流动，井身轨迹的变化会影响如流体密度、持水率的测井值，在划分产出部位时要考虑这种影响。,实 例 1,A井是某盆地的一口水平井，完井方式采用5“筛管完井，井深5000多米，水平井段长度35
24、0多米。该井产液量67t/d，井口化验含水5.5%，产出层位在整个水平段。测井目的水平井段的产液情况（主力产出部位的相对产出情况）测井手段和测井方法SONDEX组合仪器（测取反映流体流量和流体性质的曲线）下井方式先用电缆将测井仪器串下至油管鞋以下，然后利用牵引器在套管中推动生产测井仪器至目的测量井段底部，再用电缆牵引测井仪器进行测量（上提方式测量）测取曲线温度、压力、持水率、持气率、密度（判断流体性质、流体流型）、流量（计算流体流量）及相关的伽玛、接箍（深度控制）等曲线（综合应用可以定量计算各产出部位的流量及含水率、含油率等）解释方法水平井流动实验研究和相关的计算公式（流量计、密度计、持水率计
25、实验解释图版以及相关测井计算公式）,A井5440-5488m测井解释成果图,在5440-5488m，Va变化较大，其上Va达到8.81ft/min 从测井曲线上可以看出，温度曲线增幅大；密度、持水率、持气率曲线在5478-5488m存在明显的波动现象；流量计曲线值变大，说明地层有流体产出。定量解释：该段产液量44.25 m3/d，产油量41.22 m3/d，产水量3.03 m3/d，该段产液量占全井段产液量的58.70%。结论：该段为本井的主力产出部位。,A井井身轨迹示意图与温度交会图,温度在5250-5490m测井值偏高，是地层产液的迹象，说明上面得出的测井解释结果是正确的。,斜深（m）,垂
26、深（m）,实例2,B井是某盆地的另一口水平井，同样采用筛管完井，井深4000多米，水平井段长度300多米。该井产液量179t/d，井口化验含水69.8%，产出层位在整个水平段。因为该井含水率比较高，生产测井测井目的就是要了解产层的哪个部位产水较多。测井资料显示该井的流动压力为37Mpa左右，而流体饱和压力仅为5.16Mpa，可以判断井筒内流体以油水两相在流动。,B井4020-4040m测井解释成果图,在4020-4040m，密度、含水曲线产生波动；流量计曲线测井值增大，该段顶界Va为25.04ft/min，底界Va为14.38ft/min，两者差值大。计算判断井筒内流体流型是分相流，解释得产液
27、量60.79 m3/d，其中产水量45.24 m3/d，是所有产水量最多的产出部位，占全井段产水量的33.75%，该段为本井的产水较多的部位。,汇 报 目 录,前言水平井生产测井技术水平井生产测井流动实验水平井生产测井响应特征水平井生产测井评价方法及实例结束语,水平井生产测井及资料评价特点（和垂直井比较）,测量技术不同下井方式测井手段测井方法影响因素不同完井方式井身轨迹流型变化井眼尺寸测井响应不同重力分离介质和速度分布轴向不对称性流型复杂仪器响应纵向偏面性,解决途径,评价重点不同多相流动剖面流型滞流规律,理论研究流动实验研究仪器改进流动成像测井（识别流型、测准高含水下各相持率、确定各相分层流量
28、）,测井条件,通过水平井的产液剖面测井实验,对水平井生产测井所需要的完井方案和测井条件取得了以下认识：井斜不超过10/30m。因爬行器的最小刚性长度为3m，如曲率半径过大，存在严重的狗腿子井段，则仪器不能通过。油管越大越有利于测井，井筒内不存在缩径，内径不小于62mm。油管鞋最好位于垂直井段，如下入造斜井段，则井斜不应超过40且油管鞋距水平生产井段的距离不低于50m。生产井段应使用统一尺寸的油层套管，对两种尺寸的油层套管，可对爬行器做些改进，但会增加仪器的刚性长度，对井斜要求会更高。割缝套管（筛管）在入井前应记录清楚割缝长度，有无盲管及盲管长度等。对出砂、产蜡结垢井，在测井前一天应进行冲砂、深
29、通井和刮井眼内壁作业，以保证井眼畅通，使测井仪器顺利下井。,结 论,生产测井资料评价，必须综合分析裸眼井测井信息，尤其井径、自然伽玛、井斜和方位曲线特别重要。可以利用全井段所做的视流体速度Va交会图分析水平井的产液状况。中心采样的密度、持水曲线上可以判断测井仪器在测井作业中工作是否正常，全井眼采样的持气率曲线可以反映出井身高低部位的变化。主力产层产液的定量解释结果及相对产出情况，在实际应用中取得了较好效果。采用连续涡轮流量计测井资料与井眼轨迹图可以解释判断水塞和气塞位置。水平井中流体流动比垂直井复杂，生产测井解释难度大。在多相流情况下的理论和仪器有许多尚未解决的难题，只有加强其理论研究和流动实验研究，并改进仪器和采用新技术（如成像测井），才能使水平井生产测井解释技术得到发展。,结 束 语,新疆测井公司采用井下牵引器传送技术，首次成功地完成了国内陆上油田第一口水平井产出剖面测试并对测井资料进行了合理的定性分析和定量解释处理，填补了国内水平井生产测井技术的空白，为指导油田制定后期开发方案提供了可靠的依据，在今后的水平井生产测井中将起到积极的示范作用。,
