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1、目的 了解生产测井井下仪器的测量原理 生产测井仪器适用条件 生产测井解决的地质问题 生产测井是指采油井 注水井及观察井在投产后至报废的整个过程中 采用测井技术在井下测量并获取信息的作业 生产测井是相对于完井测井提出的 二者无绝对界限 生产测井的任务贯穿于油田开发的全过程 通过动态监测 认识油气层 了解注入和产出剖面 为油层改造提供依据 并评价其效果 通过井身状况检测 确定井身变化情况 分析变化原因 为油水井修复提供依据 保证油水井正常生产 生产测井是科学 合理开发油藏 提高油藏采收率之不可缺少的重要的技术手段之一 生产测井分类 根据测量目的和对象不同分四类 注入剖面测井产出剖面测井工程测井地层
2、参数测井生产测井施工方式 利用电缆把仪器放入井下 把检测结果传输到地面 电缆测井 概述 注入剖面测井技术 中国多数油田采用注水方式保持地层压力 对稠油层采用注蒸汽方式降低原油粘度 三次采油中还有注气或注聚合物开发的区块 注入剖面测井的主要目的 是了解注入液或气的去向 各层的吸入量 以及是否按设计方案注入地层 注入介质 测量对象 注入工艺 笼统注入分层配注 注入剖面测井 气 天然气 CO2等 水聚合物三元混合液 油管下至射孔井段以上的笼统注入测井工艺 套管 油管 油管下至射孔井段以下的笼统注入测井工艺 套管 油管 配注井测井工艺 配注井测井工艺 套管 油管 封隔器 配水器 1同位素载体示踪流量
3、伽马 2涡轮流量计3放射性示踪流量计4氧活化流量计5电磁流量计6超声流量计7靶式流量计 注入剖面测井测量参数 井温压力接箍定位 流量 井温测井是一种辅助测井方法 与其它测井方法综合应用可以判断井筒中温度变化的位置和原因 并能对井筒中流体的各种参数进行物性分析 井温测井仪多采用电阻 热电偶 PN结或石英晶体传感器 它们的精度 灵敏度和时间常数等特性有所不同 注入剖面测井仪的温度传感器一般用温度系数较大的铂电阻 多采用桥式电路 井温 测量原理 电阻温度计多采用铂电阻R1作灵敏臂 采用康铜电阻R2 R3 R4作固定臂 这是因为铂的温度系数大 对温度变化敏感 而康铜温度系数小 对温度不敏感 构成图所示
4、的测温电桥 当温度恒定时 R1 R2 R3 R4 当温度变化时 固定臂电阻基本不变 而灵敏臂电阻R1将由于其铂金属材料电阻率的变化而变化 结果电桥的平衡条件被破坏 电阻温度计的线路图 温度测井仪的结构 温度测井的理论方程为 式中 K 仪器常数 T0 平衡点温度 保持电流I恒定 测出M N间的电位差 就可得到变化后的温度 井温测井结果常以梯度井温和梯度微差井温的方式显示 普通井温仪测量井下各深度点流体的温度值 测量曲线反映了井内温度的变化情况 微差井温曲线反应井轴上一定距离之间的两点的温度差别情况 并以较大的比例进行记录 测量结果更能体现井内局部温度梯度变化情况 实际影响井温的因素很多 仅用井温
5、资料解释注入剖面不十分可靠 井温 测量原理 通常 注入液的温度低于原始地层温度 在注入井中 井筒温度与注入液大致相等 而在所有吸液层的下部 存在静水柱 温度与原始地层温度相同 关井后 对应未吸液层位的井段迅速升温 而吸液层处由于大量低温液体进入地层 井筒温度上升较慢 关井井温曲线在吸液层位显示负异常 用流动井温曲线和关井井温曲线估计注入剖面 井温 测量原理 压力测井是用电缆将压力计下入井内测取井眼内流体的流动压力 静止压力以及地层内流体压力及其变化的测井方法 生产测井常用压力计有应变压力计和石英晶体压力计应变压力计利用应变电阻片的应变效应测量井下压力及其变化 应变电阻片受到外力作用 产生机械变
6、形时 其电阻将发生变化 且电阻变化的大小取决于所受作用力的大小 石英晶体压力计是目前精度和分辨率最高的井下压力计 它利用石英晶体的压电效应来检测井下压力及其变化 石英是一种压电晶体 在外力作用下 其内部正负电荷中心将发生相对位移 产生极化现象 晶体表面将呈现出与被测压力成正比的束缚电荷 且晶体表面产生的电荷密度与作用在晶体上的压力成正比 而与晶体的尺寸 厚度 面积 无关 压力卸出 晶体表面的电荷将自然消失 压力 测量原理 压力测量的影响因素应变压力计的读数主要受温度影响和滞后影响 温度影响主要是由于作为应变电阻片的镍铬合金丝的电阻率随温度变化而变化 尽管压力计同一骨架绕有相同的参考线圈和应变线
7、圈进行温度补偿 但由于温度突然改变后需要一定时间才能达到热平衡 两个线圈之间会存在温差而导致压力读数的偏差 因为线圈升温比降温过程容易得多 故应变压力计下放测量比上提测量稳定得更快 滞后影响取决于施压方式 压力增加过程中 应变压力计的读数将有过低的趋势 反之 压力降低过程中 读数有过高的趋势 对绝大多数应变压力计 滞后影响的最大误差在 0 069MPa 范围内 如果压力测井过程中下放测量 滞后影响比上提测量要小 在注入剖面中压力测井还可以进行测井质量控制 压力 测量原理 磁性定位 测量原理 磁性定位应用 磁性定位原理 由两个永久磁钢和一个线圈构成仪器的主体及仪器外壳组成 两个磁钢以同极性相对地
8、方式排列在线圈的两端 并因是在非导磁的 铜或其他金属 的外壳中 两块磁钢产生一个恒定磁场 压力平衡管起着平衡仪器内外压力的作用 当仪器沿井身移动时 由于仪器周围介质的磁阻 套管或油管配产 配注管柱壁厚改变 发生变化 使通过线圈的磁力线重新分布 磁通密度发生变化 于是使线圈中产生感应电动势 感应电动势等于磁通量的时间变化率的负值 它的大小与介质磁阻的变化 测速 磁场的磁感应强度及线圈尺寸有关 检查套管 油管各种管柱接箍 工具配件的位置 放射性同位素载体示踪法测井 俗称同位素测井 是一种利用放射性物质人为提高地层伽马射线强度 用来研究井的注入剖面和井身技术状况的方法 使用一次下井同位素释放器携带固
9、相载体的放射性同位素离子 在规定深度上释放 用井内注水形成活化悬浮液 吸水层同时也吸收活化悬浮液 当载体颗粒直径大于地层孔隙直径时 悬浮液中的注入水进入地层 微球载体滤积在井壁上 地层的吸水量与滤积在该段地层对应井壁上的同位素载体量以及载体的放射性强度三者之间成正比 通过对比同位素载体在地层滤积前 后所测的伽马测井曲线 计算对应射孔层位上曲线叠合异常面积的大小 反映了该层的吸水能力 采用面积法解释各层的相对吸水量 从而确定注入水的分层吸水剖面 1 同位素载体示踪流量 测量原理 伽马射线探测器测量原理 包括碘化钠晶体 光电倍增管和处理电路三个部分 碘化钠晶体仪器使用的晶体为NaI闪烁晶体 当伽玛
10、射线射到晶体上时 晶体便放出光子 这些光子打在光电倍增管的光阴极上 光导片为了减少光子在闪烁体射出面上的反射 使晶体和光电倍增管之间耦合良好 提高计数率 在闪烁体与光电倍增管之间加一层光物质 硅油 作为光导 光电倍增管光电倍增管的光阴极就会发出光电子 光电子在倍增电极间得到不断加速和倍增 在光电倍增管阳极形成幅度足够大的脉冲电流输出 进入电路处理部分 电路电路部分对光电倍增管输出的伽马脉冲信号放大 整形及电缆驱动 1 同位素载体示踪流量 测量原理 测量特点 这种测井方法可适用在笼统 分层注水 注聚井中测量 对小层有分辨能力 载体密度和粒径均匀性影响测井质量 在深穿透射孔 压裂和大孔道层段施工时
11、要相应的采取大颗粒的同位素测井 在施工上带来不便 否则会给出完全错误的结果 管壁不光滑 腐蚀因素在油管接箍 配水器 封隔器等工具位置存在同位素沾污的现象 给解释带来一些困难 对于注入粘度较大的井 同位素容易抱团 不利于资料的解释 受窜槽 漏失的影响 影响测井结果的准确性 放射性同位素是131Ba GTP微球 射线能量0 124 0 498Mev 密度在1 03 1 08g cm3 直径分为300 600 m 600 900 m 900 1200 m三种 半衰期为11 7天 1 1 同位素载体示踪流量 测量原理 测量时用扶正器使仪器位于井轴中央 当流体流过涡轮叶片时 流体流量作用在涡轮的叶片上
12、驱使涡轮转动 在井眼内径 测速和流体粘度一定的条件下 在单相流体中 涡轮的转数与流体的流速呈线性关系 流量与管截面积 流速的关系为Q S V 其中Q为流量 S为管截面积 V为流体流速 涡轮产量计由一个涡轮 随涡轮转动的永久磁钢和感应线圈组成 当液体流过涡轮时 涡轮转动 磁钢也随着转动 磁钢每转一周 感应线圈就输出一个电讯号 经过电缆传输 在地面通过放大 整形 放大 送入频率计记录 涡轮流量计同时受到动力矩 流体对叶片的推动力矩 和阻力矩 涡轮和轴承之间 流体和叶片之间摩擦力矩和磁电转换器的电磁阻力矩 的作用 导致涡轮流量计存在流量测量下限 2 涡轮流量计 测量原理 涡轮流量计的特点 测量精度高
13、 测量范围宽 线性好 灵敏度高 涡轮的转动受流速 流体粘度和流体密度的影响大 当流速一定 流体粘度增大 涡轮转速减小 流速一定 流体密度增大 涡轮转速增大 井内异物及注入或产出的砂粒可能卡死涡轮 由于腐蚀导致井壁不光滑以及井下工具位置等因素导致管内流动截面积的变化 将影响流量测量的精度 轴承的磨损及每次测井后的维修可能会较大程度地改变流量计的仪器常数 要定期进行标定 2 涡轮流量计 测量原理 示踪流量计采用放射性示踪剂位移原理 依据示踪剂通过两个探测器的时间计算流速 仪器由喷射器和位于下部相隔一定距离的两个伽马探测器构成 测井时仪器定位在某一个深度上并保持在井内居中 地面控制喷射器马达工作 将
14、存储在仪器内部的示踪剂喷射到井中 释放出的放射性示踪剂同流体一起移动 示踪剂在通过两个探测器时所发射的伽马射线被探测到 两条曲线的时间差即为示踪剂通过两个探测器之间距离所用的时间 即可算出流体的流速 当井筒中的截面积已知就可以算出流体的流量 Q V S1 S2 其中Q为流量 V为流体流速 S1为井筒截面积 S2为仪器截面积 3 放射性示踪流量计 测量原理 示踪流量计释放的同位素示踪剂是液态的 而且可以连续喷射 垂直于流体流动方向喷射 特点 该方法适用于配注井 笼统注入井 笼统注入条件下的上返井中注水及注聚的测量 对油管内 套管内 油套空间的水流均可以进行测量 但对于注聚井粘度不能太大 一般小于
15、2000PPM 具有较宽的测量范围 测量下限为3m3 d 对于低注入量的井更具优势 可以用于找串 找漏 可以直观检测封隔器是否密封 油管是否有漏点等工程问题 克服了同位素测井的大孔道 深穿透射孔 沾污和流体物性的影响 对于单井 层 注水量较小 在井下工具附近极易造成粘污 该方法在吸水层段吸水情况 具有明显优势 对于既无井下工具 又不在射孔井段的同位素幅值异常井段的资料 可以利用该资料进行分析 3 放射性示踪流量计 测量原理 氧活化流量计也属于示踪流量计的一种 示踪剂是由仪器内部的中子管产生的热中子将井筒内的水 或井筒外的水 中的氧活化而产生的 用来探测井筒内外的水的流动 仪器一般由一个中子发生
16、器和两个伽马探测器构成 中子发生器发射能量为14MeV的热中子 将水中的氧活化为半衰期7 13s的同位素氮 氮在衰变时除发射 粒子外还发射6 13MeV的伽马射线 作为示踪剂活化水在流过下部探测器时被探测到 通过测量活化水通过探测器的时间 流动速度可由V L t决定 这里 L是源距 发射器与探测器之间的距离 t是活化和探测之间的平均时间 再根据水流动空间的截面积即可算出流量 4 氧活化流量计 测量原理 特点 该方法适用于配注井 笼统注入井 笼统注入条件下的上返井以及注聚井的测量 对油管内 套管内 油套空间的水流均可以进行测量 该测井方法不使用放射性物质 不给井下造成放射性污染 脉冲氧活化测井技术与地层吸液孔隙大小无关 没有同位素沾污和下沉问题 可以测量油管内和油套空间中不同方向水流速度 受流体粘度影响小 可用于同位素沾污严重的注入井的注入剖面问题 可以用于找串 找漏 可以直观检测封隔器是否密封 油管是否有漏点等工程问题 不受岩性和孔渗参数以及射孔孔道大 小的影响 测量的流量范围 62mm油管内1 5 87m3 d 5 5in套管内14 598m3 d 油套环形空间内10 446m3 d
