流量測(cè)井1講解課件

1、油氣開(kāi)發(fā)測(cè)井基礎(chǔ)主講：謝潤(rùn)成學(xué)時(shí)：32(理論)+8(實(shí)習(xí))四、流量測(cè)井產(chǎn)出剖面測(cè)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(wú)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(dòng)態(tài)變化； 射孔質(zhì)量不好或誤射、流體倒灌現(xiàn)象導(dǎo)致產(chǎn)液剖面的不合理變化以及未預(yù)料到的地層特性改變。2、定期監(jiān)測(cè)油層的動(dòng)態(tài)變化，了解各類(lèi)油層動(dòng)用狀況 平面上和縱向上的油水分布，在制定開(kāi)發(fā)區(qū)調(diào)整方案和開(kāi)展儲(chǔ)層動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)研究中顯得尤為重要。流量測(cè)井渦輪流量計(jì)（中高流量產(chǎn)氣井、產(chǎn)液井、部分注水井）集流傘式流量計(jì)（中低流量產(chǎn)液井）示蹤流量計(jì)（中低流量產(chǎn)液井）同位素示

2、蹤（注水井）微波流量計(jì) 流動(dòng)成像渦輪流量計(jì)工作原理：渦輪流量計(jì)是利用井內(nèi)流體推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)從而記錄渦輪轉(zhuǎn)速來(lái)確定井內(nèi)流體的流速的。因此對(duì)于井徑已知的產(chǎn)液井和注水井，可以計(jì)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(jì)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(jìn)行工作。作用：多層合采時(shí)，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(píng)價(jià)井的產(chǎn)能等。 渦輪流量計(jì)是利用流體動(dòng)量矩原理實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的。由動(dòng)量矩定理可知，當(dāng)渦輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，其運(yùn)動(dòng)方程為：連續(xù)流量計(jì) 實(shí)驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用表明，當(dāng)儀器與流體的相對(duì)速度

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

4、，主要用于測(cè)量低流量的油氣井。1、渦輪流量計(jì)的類(lèi)型7封隔式流量計(jì)傘式流量計(jì)導(dǎo)流式流量計(jì)早期的導(dǎo)流式流量計(jì)采用皮囊封隔器（左圖），可在沒(méi)有射孔炮眼的部位，密封流道進(jìn)行測(cè)量，但是封隔器易損壞，操作不方便。傘式流量計(jì)（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(cè)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(guò)，計(jì)量的流量值誤差較大。后來(lái)在金屬傘的外面又加一個(gè)脹式密封圈（又稱(chēng)為脹式流量計(jì)），克服了封隔器易損和密封問(wèn)題，能用于氣流或液流，對(duì)于多油氣層的井測(cè)試特別有用。2、敞流式渦輪流量計(jì)（1）儀器測(cè)量過(guò)程 測(cè)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(jìn)行。通過(guò)觀察

5、井口壓力和流量有無(wú)變化來(lái)推知井內(nèi)流動(dòng)是否穩(wěn)定。測(cè)量時(shí)，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(jìn)行測(cè)量，按井深連續(xù)記錄渦輪的每秒轉(zhuǎn)數(shù)以及電纜移動(dòng)速度。為了選擇合適的測(cè)量速度和檢驗(yàn)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(jìn)行點(diǎn)測(cè)，記錄測(cè)量深度和渦輪轉(zhuǎn)速。 實(shí)際測(cè)量時(shí)，渦輪流量計(jì)常和溫度計(jì)、壓力計(jì)等組合下井，同時(shí)測(cè)量多個(gè)參數(shù)。特別是深度控制測(cè)井項(xiàng)目磁定位器和自然伽馬儀，作為測(cè)井資料與井下管柱以及裸眼井資料深度對(duì)比的依據(jù)，每次測(cè)量都必不可少。敞流式流量計(jì)儀器優(yōu)點(diǎn)：可以獲取連續(xù)變化的流動(dòng)剖面，且測(cè)井工藝簡(jiǎn)單。適用于高流量的單相流，多相流動(dòng)條件下連續(xù)

6、流量計(jì)的應(yīng)用效果變差。多道生產(chǎn)測(cè)井儀PLT的示意圖（2）井下刻度測(cè)井資料井下刻度圖 即建立儀器響應(yīng)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(shí)際上相當(dāng)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(cè)量之前又不可能知道，所以需要在井下實(shí)際測(cè)量過(guò)程中進(jìn)行刻度。圖4-11（3）測(cè)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(jì)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(lái)，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(jì)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(cè)點(diǎn)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(jì)測(cè)量曲線由上圖可見(jiàn)，流體粘度變化對(duì)渦輪流量計(jì)測(cè)量結(jié)果影響很大。如果單用一個(gè)方向的渦輪轉(zhuǎn)速曲線，必然導(dǎo)致錯(cuò)誤判斷。零流量層2）相對(duì)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(jì)測(cè)井實(shí)例。該井測(cè)量井段套管內(nèi)徑無(wú)變化，測(cè)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(jiǎn)單圖解：（1）在測(cè)井圖上根據(jù)零流量層響應(yīng)畫(huà)出零流量線；（2）把零流量線和全流量線之間按比例等分，標(biāo)注成總流量的百分?jǐn)?shù)；（3）計(jì)算每層上方和下方相對(duì)流量之差，確定各層的相對(duì)產(chǎn)量；（4）用地面總產(chǎn)量（22000bbl/d）乘以各層相對(duì)比例

8、，估計(jì)每層絕對(duì)產(chǎn)量。單相生產(chǎn)井中連續(xù)流量計(jì)測(cè)井曲線零流量線全流量線（4）測(cè)井資料的定量解釋目的：求準(zhǔn)井下各個(gè)層位的體積流量，采用“多次測(cè)量解釋法”多次測(cè)量解釋法：同時(shí)利用渦輪流量計(jì)正、反轉(zhuǎn)動(dòng)的測(cè)量資料，要求現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)必須選擇合適的測(cè)井速度，以保證儀器向上測(cè)量與向下測(cè)量錄取到正、反兩個(gè)方向的渦輪轉(zhuǎn)速資料，并且每個(gè)測(cè)點(diǎn)必須有四至五次上測(cè)及相同數(shù)量下測(cè)的資料。 多次測(cè)量解釋法首先通過(guò)線性回歸求出流動(dòng)響應(yīng)曲線，確定各測(cè)點(diǎn)的視流速，然后進(jìn)行速度剖面校正，計(jì)算各層的體積流量。主要步驟如下： 1）求流動(dòng)響應(yīng)曲線 井下刻度可以視為圖解法求流動(dòng)響應(yīng)曲線，其特點(diǎn)是簡(jiǎn)便直觀，但精確度較差。定量解釋必須采用計(jì)算法。2

9、）確定視速度啟動(dòng)速度vt高靈敏度連續(xù)渦輪流量計(jì)測(cè)井刻度圖電纜速度軸流動(dòng)響應(yīng)線渦輪轉(zhuǎn)速軸C測(cè)點(diǎn)在井底靜液柱中B測(cè)點(diǎn)包括正反轉(zhuǎn)資料A測(cè)點(diǎn)僅包括反轉(zhuǎn)資料哈里伯頓全井眼流量計(jì)測(cè)井確定視流速示意圖求始動(dòng)速度比始動(dòng)速度比反映了儀器結(jié)構(gòu)的非對(duì)稱(chēng)性求視速度單相視速度校正圖版高靈敏度流量計(jì)在單相流動(dòng)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(jì)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(jì)測(cè)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(cè)井和持水率測(cè)井，通過(guò)多相流動(dòng)分析解釋。（5）多次測(cè)量法實(shí)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(gè)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(dòng)分析。轉(zhuǎn)子流量計(jì)響應(yīng)數(shù)據(jù)表定義下測(cè)測(cè)速為正，上測(cè)電纜速度為負(fù)。在層段1216，上測(cè)時(shí)渦輪轉(zhuǎn)數(shù)為負(fù)，由負(fù)變?yōu)檎侵饾u的，如上測(cè)測(cè)速為62ft/min（18.9m/min）時(shí)，至深度為11040ft（3665m）時(shí)，渦輪轉(zhuǎn)子響應(yīng)為0，0響應(yīng)段大約為100ft（30m），此后在深度10940ft（3335m）處，轉(zhuǎn)子開(kāi)始反轉(zhuǎn)。流量計(jì)測(cè)井曲線電纜速度軸渦輪轉(zhuǎn)速軸第13層的正反轉(zhuǎn)交會(huì)圖電纜速度軸電纜速度可用于確定啟動(dòng)速度vthVth=5.4ft/min轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)井解釋結(jié)

11、果表體積流量管子常數(shù)地面產(chǎn)量3、導(dǎo)流式渦輪流量計(jì)（絕對(duì)流量計(jì)）測(cè)井 封隔式流量計(jì)和傘式流量計(jì)都帶有機(jī)械導(dǎo)流裝置，測(cè)井時(shí)儀器封隔流道，迫使井內(nèi)流體全部或部分混合，加速流過(guò)一定內(nèi)徑的導(dǎo)流器喉道，作用于渦輪傳感器。由于導(dǎo)流器內(nèi)喉道的橫截面積已知，通過(guò)實(shí)驗(yàn)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(jì)又稱(chēng)為絕對(duì)流量計(jì)。導(dǎo)流式渦輪流量計(jì)測(cè)井解釋只需選用合適的圖版，將記錄的渦輪響應(yīng)換算為體積流量。 （1）儀器的測(cè)量 導(dǎo)流型渦輪流量計(jì)一般只能點(diǎn)測(cè)，測(cè)井工藝遠(yuǎn)比連續(xù)型儀器復(fù)雜。封隔式流量計(jì)測(cè)井時(shí)，測(cè)點(diǎn)應(yīng)選在套管上沒(méi)有射孔炮眼或腐蝕變形的部位，使皮囊脹開(kāi)后能將流道封死，所有流體都經(jīng)過(guò)集流器總成。測(cè)前首

12、先輸入一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)，調(diào)節(jié)測(cè)量線路和靈敏度，對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)。通過(guò)在每一射孔層段的上部和下部逐點(diǎn)測(cè)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(jì)只能測(cè)量低流量。 傘式流量計(jì)用金屬旋翼代替封隔器皮囊，下井時(shí)旋翼折疊，使儀器能夠通過(guò)油管下入井內(nèi)；測(cè)量時(shí)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)旋翼張開(kāi)，封隔流道，集流后測(cè)量錄取資料。流量計(jì)的金屬翼片可以伸入射孔炮眼或腐蝕孔洞，因此測(cè)點(diǎn)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(jì)不僅用于測(cè)量低流量，還可用于測(cè)量較高流量。導(dǎo)流式渦輪流量計(jì)測(cè)井優(yōu)點(diǎn)：測(cè)井響應(yīng)只受流體密度和粘度變化的輕微影響。即使

13、對(duì)于密度特別低的天然氣，渦輪響應(yīng)變化也不大。對(duì)于流體粘度變化的影響，一般校正量很小。如后圖實(shí)驗(yàn)曲線所示，當(dāng)流體粘度從1mPas變化到60mPas時(shí)，所求流量的校正值不超過(guò)15%。解釋結(jié)果受油、氣、水之間滑動(dòng)速度影響很小。由于導(dǎo)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(guò)渦輪時(shí)的平均速度相當(dāng)高，因此，與任何一種通過(guò)的流體速度相比，油、氣、水彼此之間的滑動(dòng)速度變得較弱，可以按均流模型簡(jiǎn)單求解各相流量。導(dǎo)流式渦輪流量計(jì)測(cè)井局限性：只能定點(diǎn)測(cè)量，工藝復(fù)雜，操作不便；機(jī)械裝置封隔流道會(huì)在一定程度上干擾井內(nèi)原有的流動(dòng)條件，測(cè)量結(jié)果和實(shí)際流動(dòng)條件下可能有一些差異，另外封隔不好時(shí)測(cè)井解釋結(jié)果會(huì)造成假象；不

14、能提供井下流動(dòng)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(jì)測(cè)井的條件下，才使用導(dǎo)流式渦輪流量計(jì)測(cè)井。導(dǎo)流器喉道 （2）測(cè)井資料的解釋 封隔式流量計(jì)和傘式流量計(jì)都稱(chēng)絕對(duì)流量計(jì)，讀出測(cè)井記錄的渦輪每秒轉(zhuǎn)數(shù)，選用合適的實(shí)驗(yàn)關(guān)系圖版，便可求得相應(yīng)的體積流量。 右圖為為斯侖貝謝公司封隔式流量計(jì)的實(shí)驗(yàn)關(guān)系曲線。使用時(shí)由渦輪轉(zhuǎn)速讀數(shù)在縱坐標(biāo)上找點(diǎn)，作水平線與相應(yīng)規(guī)格的儀器和流體粘度實(shí)驗(yàn)曲線相交，交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫座標(biāo)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(guó)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(dǎo)流式渦輪流量計(jì)測(cè)量產(chǎn)出剖面。封隔式流量計(jì)的解釋圖版體積流量27X井產(chǎn)出剖面測(cè)井成果圖 放射性示蹤測(cè)井采用放射性示蹤劑標(biāo)記井內(nèi)的探測(cè)目標(biāo)，應(yīng)用方法與研究對(duì)象有關(guān)。對(duì)于井下有配注機(jī)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(zhǔn)確知道，渦輪流量計(jì)無(wú)法測(cè)量井下的流量剖面。這時(shí)，可將放射性同位素混進(jìn)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(cè)器測(cè)出井下流量剖面。 放射性示蹤測(cè)井的基本組成包括放射性材料的使用和伽馬射線探測(cè)器的記錄。放射性同位素具有較強(qiáng)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(duì)象的放射性強(qiáng)度，用伽馬探測(cè)器測(cè)量并記錄這種異常，便可推斷與引起異常有關(guān)的問(wèn)題。1、放射性示蹤測(cè)井常用放射性同位素的特性測(cè)量基本過(guò)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(cè)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(cè)一條GR曲線，用于對(duì)比分析，確定各層吸水量。2、放射性示蹤測(cè)井應(yīng)用 （1）套管配注剖面測(cè)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(cè)儀下井，先測(cè)一條自然伽馬曲線Jr1；注入活化懸浮液后，再測(cè)一條示蹤伽馬曲線Jr2。相對(duì)吸水量的計(jì)算公式是： 由于放射性測(cè)井受時(shí)間常數(shù)的影響，若v過(guò)大，則解釋時(shí)應(yīng)對(duì)測(cè)井曲線的深度和幅度進(jìn)行校正。另外，注入活化懸浮液后會(huì)對(duì)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(shí)，應(yīng)根據(jù)污染情況適當(dāng)校正。每個(gè)吸水層兩條曲線的異常面積增量，可用求積儀確定。優(yōu)點(diǎn)：釋放示蹤劑比較簡(jiǎn)單，能夠連續(xù)測(cè)量。缺點(diǎn)： 在多層合注時(shí)，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(yīng)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(cè)吸水剖面的自然伽馬重疊曲線圖 （2）套管外流動(dòng)探測(cè) 凡是懷疑有竄槽的油水井，都應(yīng)該及時(shí)找竄。根據(jù)找竄目的和找竄層段長(zhǎng)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(shí)法測(cè)量，另一種是下管柱分層段測(cè)量。放射性示蹤測(cè)井定時(shí)找竄： 先測(cè)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(shí)間間隔，用自然伽馬儀多次測(cè)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(shí)法放射性示蹤測(cè)井分析進(jìn)入4號(hào)層不吸水層進(jìn)入1號(hào)層示蹤劑殘積吸水層 （3）檢測(cè)地層處理（如堵水）效果 當(dāng)出現(xiàn)誤射孔、竄槽或油井中部分層段出水情況時(shí)，都需要二次注水泥進(jìn)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