一种低产液测井仪器的推广应用

虞　桐，高　健

(大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司　黑龙江　大庆　163311)



·仪器设备与应用·

一种低产液测井仪器的推广应用

虞桐，高健

(大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司黑龙江大庆163311)

通过阐述低产井产液测量误差形成的原因，对低产液找油仪的现场应用效果通过对比进行评价。结果表明，对产液量很低或井底出砂严重的疑难井，相比普通两相环空找水仪，低产液找油仪有明显优势，有更好的适用性。最后提出测高温高压深井时提高测井质量，减少测量误差的方法。

低产液；油流量；出砂油井；高温深井

0　引　言

产出剖面测井在油田开发生产中具有非常重要的地位和作用，通过阶段性测井，能够了解各生产层的产出状况，为油田实施压裂、补孔、层系调整等方案部署提供依据。低渗、低孔、低注入、低产出是大庆外围油田多数油水井的主要特点，面对次主力、三低油田，动态监测存在诸多问题。产出剖面测井，由于产液量低于涡轮始动流量，流量测量困难，井下流体也存在间歇出液的情况，水流量可能连续，油流量不一定连续。低流量条件下，所解释出的分层产水与产油量出入较大，且部分深井高温高压，对测井成功率造成很大影响。随着油田的深入开发,为地质提供准确可靠的井下动态监测资料，显得尤为重要。

1　低产液油井测量影响因素

外围油田，以青海油田为例，英东、跃西、乌南、昆北，每个采油厂有各自的特点，产液量普遍很低(总流量小于5.0 m3/d)，目前广泛使用的涡轮流量计测量下限虽然可以达到1.0 m3/d，但1.0 m3/d左右的流量仍然无法准确测量[1]。产液量测量的影响因素, 主要包括涡轮始动流量(启动排量)、流体密度、粘度等[2]。尤其测量低产液井,误差即会放大。

1)涡轮始动流量的影响。 涡轮必须克服轴承的静摩擦力才能转动，涡轮克服静摩擦力矩所需的最小流量值称为该涡轮的始动流量值qvmin。当流量小于始动流量值qvmin时, 涡轮不转,无信号输出。从(1)式可知, 机械摩擦阻力Trm越小, 流量计的始动流量值也越小, 即小流量区段量限越宽。所以,减小流量计的涡轮与轴承之间的摩擦力，可以提高仪器的小流量特性[3]。

(1)

2)流体密度的影响。在油、水两相流中，涡轮的转速响应与流体流量成线性函数，但对油、气、水三相流, 即使总流量保持不变, 混合流体的密度发生变化, 就会引起涡轮转速发生变化,此时仪器常数K 是个变量,随流体的平均密度升高而增大。脱气、产气井在测井过程中，保持仪器常数K 为常量，就要消除气的影响，应用溢气型集流伞是消除井下脱气及层位产气对测量结果影响比较好的方法。

3)流体粘度的影响。涡轮流量的响应对流体粘度变化非常敏感，粘度越大,流量测量的线性范围愈小。优化涡轮设计，考虑流体粘度增加后速度剖面的变化，叶片顶端间隙漏流减少, 使叶轮转速增加, 以及叶轮阻力增大使叶轮转速减小, 叶轮转速高低变化相互抵消,可以降低流量测量对流体粘度变化的敏感度。

2　低产液找油仪概况

目前在青海油田应用的低产液找油仪，根据测得的总流量和油流量来计算含水率，使用溢气型集流伞，涡轮启动排量为0.5 m3/d。低产液找油仪结构如图1所示，流量测量范围为0.5～10 m3/d，油流量测量范围为0.01～2 m3/d。低产液找油仪的测井原理，当集流伞撑起，套管内的截面空间被封闭，向上流动的油水两相在集流伞下方汇聚，由于密度差异而重力分离，由上而下依次为油相分离段、水相分离段，它们之间存在油水界面。测量电极处于水相分离段时，电极与外壳之间构成回路，测量信号输出高电平；随着流体的累积，油水界面不断下降，油水界面测量电极依次处于油相分离段，其与仪器外壳之间不再导通，测量信号输出低电平。与普通环空找水仪不同，基于其工作原理，并非通过测量产液量和含水率来计算产油量，而由油水界面测量电极输出信号的高、低电平时间差，直接计算出油流量[4]。对间歇产液井，油流量是否连续一目了然，且累计时间的计算方法不受井下流体粘度、密度的影响。

图1　低产液找油仪结构示意图

3　现场试验数据分析

为了验证低产液找油仪对产液量低于10 m3/d抽油井的测井适用性与优越性，将其与其它类型环空仪现场对比试验。

1)井号：枣xx-xx，产液量9.3 m3/d，化验含水60.8%，先后使用阵列探针环空仪与低产液找油仪对比试验，解释成果表如下：

表1　枣xx-xx井解释成果表(阵列探针环空找水仪)

通过与阵列探针找水仪对比试验，从解释成果表可以看出，两种仪器所反映的主产液层均为25层，在1 847.2 m测点深度产液归零，两种仪器虽测量方法不同，但测量结果显示良好的一致性。从表2可看出，通过测出的油流量，计算出合层含水，在标准误差范围内，结果表明，对产液量在10 m3/d以下的抽油井，低产液油流量测量技术是可行的。

2)井号：乌北xx-xx，产液量：2～3 m3/d，含水：

表2　枣xx-xx井解释成果表(低产液找油仪)

12.03%，先后使用七参数组合环空找水仪与低产液找油仪进行对比试验，连续曲线如图2所示，解释成果见表3、表4所示。

用七参数环空仪测井(表3)，由于有少量气相干扰，因而产液量偏高，合层含水率偏低，流量及持水率曲线如图3、图4所示，测量Ⅳ-2，Ⅳ-27层位时，因产液量小于涡轮始动流量，故无法测出流量值和含水率。

图2　乌北xx-xx井连续曲线

序号层位名称测点深度/m合层产液/(m3·d-1)分层产液/(m3·d-1)合层产油/(m3·d-1)分层产油/(m3·d-1)合层含水/%1Ⅲ-71595.04.6232.3384.2352.0988.382Ⅲ-81604.42.2852.2852.1372.1376.463Ⅳ-21682.00.0000.0000.0000.0000.004Ⅳ-271792.50.0000.0000.0000.0000.00

图3　七参数组合环空找水仪测得流量曲线(七)

图4　乌北xx-xx井持水率曲线

应用低产液找油仪(表4)，消除了气相干扰，从成果表可看出，因涡轮始动流量很低，Ⅳ-2层位能够测出产液量，合层产量为1.530 m3/d，产液量与计算出的含水率均在误差标准范围内，Ⅳ-27层油流量值为0.338 m3/d，井温梯度曲线在该层有明显正异常，因此可以清晰判断，该层产液量并非归零，只是低于仪器涡轮的始动流量，流量及油流量曲线如图5、图6。

图5　低产流找油仪测得流量曲线

序号层位名称测点深度/m合层产液/(m3·d-1)分层产液/(m3·d-1)合层产油/(m3·d-1)分层产油/(m3·d-1)合层含水/%1Ⅲ-71595.02.4670.6422.0960.51715.052Ⅲ-81604.41.8250.2951.5790.28213.483Ⅳ-21682.01.5301.5301.2970.95915.234Ⅳ-271792.50.0000.0000.3380.338/

图6　乌北xx-xx井油流量曲线

4　出砂油井测井实例

以青海跃进二号油田为例，油井井下出砂严重，为填补该区块许多油井产出剖面测井资料录取的空白，各测井单位曾尝试许多方法，如改变测井步骤，先校正深度定点测量，后测连续曲线，仪器再探到井底，或来回起下电缆，以减小涡轮砂卡的可能性，但即便如此，砂卡现象也极为普遍。常规环空找水仪在这一区块难以采集到井下数据，尤其遇到产液量很低的深井，遇到这一状况，很难判断是因为砂卡，还是因为间歇产液，产液量及含水率无法测量，也无法计算出各层段的产油量。低产液找油仪应用在这一区块，基于其测井原理，可以不受这一状况干扰，亦不需要通过测量产液、含水来计算产油，而直接测出各生产层的油流量，并对是否间歇产液一目了然。

井号：跃新xxx，产液量3.8 m3/d，化验含水28.0%，先后两次用常规环空找水仪测井都未能完成测量任务，后使用低产液找油仪测量，解释成果见表5。

表5　跃新xxx井解释成果表

从上表可以看出，合层产液测量虽不理想，但各层产油测量不会受到井下出砂影响，油流量数据清晰完整，测量精度可精确到0.05 m3/d，从而达到对生产层直接找油的目的。

5　高温高压油井

在外围油田，部分油井储层深度超过3 000 m，温度在120℃以上。深井测井，高温成为关键因素, 生产层段随深度的增加, 物理性质也随之变化,给井下参数的测量和流体性质评价带来许多困难，使用耐高温高压的测井仪器，详细的测前设计和准备对测井施工成功与否至关重要。相比高温, 高压的影响并不是很大, 为克服高温环境对井下设备稳定性造成的障碍，要对测井电缆、地面设备、测井仪器做充分的准备，以确保测井成功率[5]。在仪器下井过程中, 通常当仪器接近测量井段时才打开电源, 正式进入测井状态，主要目的是降低因电子线路的内部发热而造成故障的可能性。当仪器出现故障, 如个别短节功能失效, 即某项测井参数无法正常测量，但不影响其它短节工作时, 利用正常工作的部分继续测井, 在另一次下井时采取措施。在允许的前提下，可以考虑采用等效的测量替代漏测的参数。高温条件下，可能发生个别参数偶尔出现异常的状况，因此对测井曲线取值计算时应有所选择，排除异常干扰，保证测井资料的准确性。

测井实例。井号：风xx-xx，射孔层段3 122～3 210 m，测量井段平均温度124℃，该井先后使用阵列探针环空找水仪与低产液找油仪分别测试，测井曲线如图7～图9所示。

图7　风xx-xx井流量曲线

图8　风xx-xx持水率曲线

图9　风xx-xx井油流量曲线

由图7可以看出，流量曲线最前面出现明显的干扰，因此计算流量选择的区间不应包括此时间点；图8测量持水率的四个探针，7号探针(绿)曲线与其它三条在测量值和形态上三明显差别较大，说明此探针在工作时出现异常，计算持水率时应选取另外三个探针持水曲线的平均值；由图9可知，测量电极1在井筒高温环境下与外壳不再绝缘，因此油流量曲线起始位置在2 000 Hz而不是1 000 Hz，计算区间也只能选择2～4电极环的累计时间。

要提高高温深井测井质量，减小测量误差，保证仪器各部分工作正常，仪器技术指标升级显得十分重要。

6　结　论

1)通过与阵列探针环空找水仪，七参数组合环空找水仪现场对比试验，表明产液量在10 m3/d以下的抽油井，油流量测量技术的可行性，测量精度可精确到0.05 m3/d，结合涡轮流量计测量产液量，可计算出含水率。

2)低产液找油仪始动流量较低，基于其工作原理，在涡轮无法正常工作的情况下，油流量仍然能够正常测量，从而达到对各生产层找油的目的，且不受井下流体粘度、密度的影响，尤其对产液量很低，或井底返砂的疑难井、问题井，相比普通环空找水仪，有更好的适用性。

3)产出剖面深井测试，为克服高温造成的影响，对测井电缆，地面系统、测井仪器做充分的准备，及选择合理的测井方法和计算方法，是保证测井成功率和数据准确性的必要条件，提高测井质量，仪器技术指标升级，才能更好地满足外围油田的动态监测需要。

[1] 郭正权．产液剖面测井在青海油田的应用及效果分析[J]．石油天然气学报，2012,34(9):97-98.

[2] 任尚华．大庆外围油田产出剖面测井流量测量精度分析[J]．石油仪器，2009,23(2):54-56.

[3] 徐爱舫，胡永锋．流量测量方法在环空测井中的应用[J]．油气井测试，2001,10(1):52-53.

[4] 尤立忠，常文利，唐秀梅．一种新型环空产出剖面方法探索[J]．石油仪器，2011,25(2):66-67.

[5] 王界益，高秋涛．超高温高压井测井技术及应用[J]．测井技术，2008,32(6):557-560.

Popularization and Application of a Low Yield Liquid Well Logging Instrument

YU Tong，GAO Jian

(DaqingLoggingandTestingTechnologyServiceCompanyofDaqingOilField，Daqing，Heilongjiang163311，China)

The causes of measurement error in low production well are explained，and the application effect of low liquid oil finding meter is evaluated by comparison method. The results show that compared with normal two-phase annular water meter, the low yield liquid oil finding meter has obvious advantages and better adaptability in low fluid well even if in the well that has serious sand production problem. The method is put forward to improve the quality of logging and reduce the measurement error, in the case of high temperature and high pressure deep well.

low yield liquid；oil flow；sand well；high temperature deep well

虞桐，男，1979年生，工程师，2002年毕业于成都理工大学勘查技术与工程专业，现从事测井技术应用工作。E-mail：42195118@163.com

P631.8+1

A

2096-0077(2016)04-0076-04

2015-10-13编辑：屈忆欣)