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1、生产测井原理 （多媒体课件）,吴 锡 令 （资源与信息学院）,This presentation will probably involve audience discussion, which will create action items. Use PowerPoint to keep track of these action items during your presentation In Slide Show, click on the right mouse button Select “Meeting Minder” Select the “Action Items” tab
2、 Type in action items as they come up Click OK to dismiss this box This will automatically create an Action Item slide at the end of your presentation with your points entered.,引言： 生产测井技术应用,流动剖面测井技术,流量: 涡轮流量计，核示踪流量计 密度： 压差密度计，伽马密度计 持率： 电容持水率计，核持水率计 温度： 电阻温度计，热电偶温度计 压力； 应变压力计，石英压力计 辅助： 自然伽马仪，磁定位仪，井径仪
3、,钻采工程测井技术,水泥胶结评价： 声波变密度仪，多扇区声波仪，超声成像仪 管壁质量检测： 多臂井径仪，管柱分析仪，超声成像仪 管外流动识别： 温度仪，噪声仪，核示踪仪，核能谱仪 地层处理检查 流量计，温度仪，核示踪仪,油层监视测井技术,地层物性评价： 中子、密度、声波测井仪 地层含油性评价： 次生伽马能谱 +热中子传播时间测井仪， 过套管电阻率测井仪 地层产能评价： 电缆地层测试仪,生产测井设备,生产测井条件,检测含水率过高问题,检测油气比过高问题,检测油井内技术状况,1 油层物理性质及渗流规律,生产测井测量目的： 监视油气井的生产状况 评价油气层的开发动态 生产测井应用基础： 储层岩石和流
4、体的物理性质 储层渗流理论及开发动态,油气开采流程示意图,1.1 储层流体物性,流体的物理属性 烃类流体的相特性 流体物理性质参数,1.1.1 流体的物理属性,密度: 单位体积流体的质量,g/cm 重度: 单位体积流体的重量,N/cm 膨胀性: 温度改变时流体的体积变化特性 压缩性: 压力改变时流体的体积变化特性 粘性: 流体阻止发生剪切变形和角变形 的一种特性。成因有两个： 分子间内聚力的存在； 流体层间的动量交换。,确定气体偏差系数的图版,1.1.2 烃类流体的相特性,烃类的相态: 气、液、固态 取决于混合物的组分和不同组分的性质。 烃类的相图: PT平面图示 取决于烃类的化学成分和各组分
5、的含量。 开发过程中，随着轻烃成分的采出，重烃成分相对含量将变大，相图也会不断变化。,单组分烃类流体的相图示例,多组分烃类流体的相图示例,1.1.3 流体的物理性质参数,流体性质参数及其来源 流体性质参数换算方法 流体性质参数计算流程,流体性质参数及其来源,地面油、气的密度或比重：PVT分析 气的压缩系数： PVT分析或相关计算 油的泡点压力： PVT分析或相关计算 气的溶解系数： PVT分析或相关计算 地层水矿化度： 地面分析或 Rw换算 井下油、气、水的密度：PVT分析、计算或测量 井下油、气、水的粘度：PVT分析或相关计算 油、气、水的体积系数：PVT分析或相关计算 油、气、水的表面张力
6、：PVT分析或相关计算,饱和原油分馏的典型PVT数据,流体性质参数换算方法,换算依据： 经验相关公式或图版 换算关系： X = F（，Pwf，Twf） 使用条件： 经验相关关系成立的相应范围,流体性质参数计算流程,溶解气系统地面和井下的体积关系,1.2 储层岩石物性,岩石的物理性质 岩石物性变化成因 岩石物性变化后果,1.2.1 岩石的物理性质,孔隙性: 渗透性: 含油性: 毛细管特性: 可压缩特性:,1.2.2 岩石物性变化成因,水驱冲洗: 粘土变性: 地层处理改造:,1.2.3 岩石物性变化后果,储层非均质性更加严重： 纵、横向上物性差异均会变大 开发层间矛盾格外突出: 高、低渗层间渗透率
7、级差增大 层内流体绕流可能发生： 油、水粘度比增加，水驱变差,1.3 生产层的动态,油藏开采机制 径向流动方程 向井流动特性,1.3.1 油藏开采机制,水压驱动 气顶膨胀驱 溶解气驱 重力驱动,水驱油藏的开发动态,气顶膨胀驱油藏的开发动态,1.3.2 径向流动方程,假设条件：地层均匀、各向同性、完全打开 流动方程：,1.3.3 向井流动特性,产量公式（稳态径向流动）： 采油指数：,油层的 IPR 关系,2 管流力学基础及研究方法,流体运动的描述 单相管流 多相管流 油井内多相管流特性计算方法 生产测井流动实验研究,2.1 流体运动的描述,流场: 流体运动的全部空间 径流场:管道流动 绕流场:绕
8、过物体流动 流线: 同一瞬间流场中连续的 不同位置的流动方向线 (类比于电场的电力线) 欧拉研究法: 研究整个流场内不同位置上 流体质点的流动参量随时间的变化 u = u (x,y,z,t) , p = p (x,y,z,t),2.1.1 流体力学几个基本概念,总流:无数微小流束的总和(一般对流道而言) 有效流通截面:总流上垂直于流线的截面 流量:单位时间内流经有效截面的体积量 平均流速: 假定流通截面上各质点 流速相等，且其为,2.1.2 工程流体力学基本方程式,状态方程: = ( P, T, 流体 ) 流变方程（本构方程）: = ( P, T, 流体 )， = dv/dy 流量方程（连续性
9、方程）： 微分形式 积分形式 动量方程（运动方程）： 微分形式,能量方程：微分形式（稳定流动）, 机械能量方程（总流伯努里方程）： 应用条件： 不可压缩流体 稳定流动 缓变流,基本方程式的应用,理论计算应用： 方程 1、2、3、4、5+单值性条件联立解出 计算流体力学常采用数值解法 实际工程应用： 方程 1、2、3、6+单值性条件 限制条件是须满足方程6的三个条件 生产测井应用： 明确流动测井需要测量的参量及其规律性联系 了解信息采集及分析应该注意的问题,2.2 单相管流,层流: 流体在低流速下 以层状流动， 速度剖面呈抛物面。 紊流: 流体在低流速下 以涡状流动， 速度剖面近似椭圆面。 雷诺
10、准则: 层流： 紊流：,2.2.1 圆管中层流的速度分布,轴向速度: 平均速度: 中心速度:,2.2.2 圆管中紊流的速度分布,Nikurades对数分布公式: Prandel指数分布公式: (适用于 的紊流) 平均流速与中心流速的关系:,2.2.3 稳定流动的发展长度,层流 (McComas，1967）： L*/d = 0.028Re 紊流（Krudsen，Katz，1958）： L*/d 50 对于d=125mm的套管，L* 6m,2.3 多相管流,多相流动的复杂性: 分布复杂: 流体非均质，有相的分界面。 作用力复杂:不仅流体与管壁间有作用力， 各相界面间也有作用力。 速度复杂: 各相的
11、速度一般不相等。 流型（流动机构）： 混合流体中各相介质的分布状态。,2.3.1 两相垂直管流的流型,泡状流动 段塞状流动 泡状流动 雾状流动 (乳状流动),2.3.2 两相水平管流的流型,泡状流动 层状流动 波状流动 段塞状流动 泡状流动 雾状流动 (乳状流动),2.3.3 各种流型的边界,Ros相图 Aziz相图 Govier相图 判别条件,2.3.4 各相介质的持率和含率,相持率: 各相介质的截面分数，又称就地体积分数。 相含率： 各相介质的流量比例，又称入口体积分数。 相持率与相含率的关系：,2.3.5 滞留效应和滑动速度,滞留效应: 两相混流时重质相速度往往低于轻质相， 谓之重质相相
12、对于轻质相存在“滞留”， 或称轻质相相对于重质相存在“滑脱”。 滞留率：轻质相与重质相的平均就地速度之比 滑动速度：轻质相与重质相的平均就地速度之差,2.4 油井多相流动特性计算方法,流动特性分析目的 探求流动参量V、Yw与各相表观速度的关系 建立解释测井物理量为流动参量的数学模型 流动模型处理方法 均流模型：将两相流动视为一种均匀介质流动 分流模型：将两相流动视为各自分开的流动 流型分析：对流型描述并按流型建立关系式 漂流模型：考虑流型结合单独测试建立关系式,2.4.1 漂移流动模型,流动模型： 模型应用： 首先判别流动机构， 然后确定相分布系数 以及平均漂移速度。,2.4.2 滑脱流动模型
13、,流动模型： 模型应用： 首先估计滑动速度， 然后确定表观速度。,思考题,生产测井的测量对象是什么？测井目的何在？ 流动剖面测井需要测量哪些参量？应用特点是啥？ 单相管流的速度分布有哪几种形式？ 多相管流的介质分布有哪几种流型？ 试对漂移流动模型和滑脱流动模型进行分析比较。,3 流 量 测 井,流 量 测 井,涡轮流量计测井 核流量计测井 配注剖面测井,3.1 涡轮流量计测井,工作原理 敞流测量 集流测量,3.1.1 涡轮流量计工作原理,作用原理: 管内流体线性运动 =涡轮旋转运动 稳态方程: 响应方程:,3.1.2 敞流测量,仪器测量 井的条件：稳定流动 仪器条件：带扶正器 连续测量：上、下
14、应反转 曲线8-10条 井下刻度 目的：回归确定K、Vth 方法： 交会 应用：检查测井资料质量 估计视流速,敞流测量资料解释,定性分析: 确定流体产出或吸入层位 判断流体性质变化 估算各层流量比例 定量解释: 分层读值 计算流动响应 确定视流速 确定平均流速 计算体积流量 确定分层流量,流量计的性能 （1）典型的刻度 正转与反转的直线截距大致以原点对称； 反转斜率略小于正转直线斜率（一般为70%）。 （2）异常门限速度 涡轮轴承安装的太紧。 （3）异常截距 反转与速度轴交于原点右侧； 正转与速度轴交于原点左侧。 （4）异常的反转直线斜率 反转斜率大于正转斜率（可能遇阻）,3.1.3 集流测量
15、,仪器测量 井的条件：稳定流动 仪器条件：带集流器 定点测量：记录35分钟 资料解释 读值：停抽法或平均法 计算流量：查图或公式 应用特点 可测较低流量 可由RPS直接求流量 测量流动剖面不连续,3.2 核流量计测井,测量原理： 采用“标记法” 标记物： 核同位素溶液 探测器： 伽马探头 测量方法： 定点测量 连续测量 跟踪测量,3.2.1 定点测量,测量: 选点喷射测量 解释: 记录点:两个探头中点 流速: 流量: 应用: 适用于高流速,3.2.2 连续测量,测量: 恒速移动喷射测量 解释: 记录点:两个探头中点 流速: 流量: 应用: 适用于低流速,3.2.3 跟踪测量,测量: 选点喷射测
16、参考 曲线测跟踪曲线 解释: 记录点:两深度中点 流速: 应用: 适用中、低流速,3.3 配注剖面测井,测量原理：采用“标记法” 标记物：放射性同位素微球 探测器：伽马探头 测量方法：测GR基线 释放活化悬浮液 测示踪曲线 解释方法：“面积法” 应用特点： 假设条件往往不能成立 常受管壁沾污和大孔道影响,测量原理： 根据电磁感应原理， 导体切割磁力线会有 动生电动势： 当水中导电离子流经探头 磁场时，接收电极中将产 生与流体速度相关的信号 从而实现对流量的测量。,电磁流量计测量原理示意图,3.4 电磁流量计测井,a-a b-b 四接收电极 N-N s-s 四发射磁极,电磁流量计应用特点,适用于水驱和聚驱 注入剖面测井 既可点测又可连续测量 测井成功率高 受注入液粘度影响小,
