大庆油田产出剖面测井技术研究与优化选择

姜兆宇

(大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司 黑龙江 大庆 163153)

0 引 言

大庆油田产出剖面测井主要采用的是阻抗式过环空产出剖面测井仪，测取的两个参数：流量、含水率。流量主要使用的是涡轮流量计进行测量，含水率主要使用的是电容含水率计进行测量。随着时间的推移，现有的测井技术无法满足现场实际情况的需求。阻抗式以测试油水两相流为主的测井仪器已慢慢过时，近几年以电导阵列探针式为代表的新型测井技术，并逐渐成为油田勘探地下开发动态的主要技术。

1 成熟测井技术现状归纳

随着油田开发的深入，很多油井脱气比较严重，因此在以阻抗式产出剖面测井技术的基础上涌现了一系列不同测试条件，不同测试方法的测井仪器。大庆油田产出剖面现有技术系列如图1所示。

图1 大庆油田产出剖面现有的技术系列

1.1 阻抗式产出剖面测井技术

大庆油田自主研发的阻抗式产出剖面测井技术专为高含水率而设计。通过传感器中测量油水介质的阻抗变化来确定含水率[1]。该技术适用于以水为连续相形式的井下流体。它的突出特点是可以在时间轴上连续测量流量和含水率参数。井下流体的水盐度和流体的温度变化对测量几乎没有影响。近年来，刘兴斌、王延军等人对阻抗式过环空找水仪进行了一系列的优化和理论分析研究[2～5]。同时，研发了一种大排量阻抗式产出剖面测井仪，可以更好地解决大庆油田采油六厂自喷井的测试难题。目前，阻抗式测井技术已成为大庆油田高含水率产出剖面测井的主要技术。

1.2 阵列探针式产出剖面测井技术

阵列探头产出剖面测井仪是近年来新研发的仪器，设计结构合理，工作性能稳定。易于使用和维护，可同时测量含水率和流量两个参数，实时反应流量和含水率的大小。通过模拟实验和现场试验证明了该方法的可行性。该仪器具有较高的含水率测量精度，良好的一致性和重复性。适用于含水率大于50%，水为连续相，油为气泡流的水驱生产井的两相流动测量。它可以为油田开发中后期高含水率的动态监测和开发提供新的技术手段，具有广阔的应用前景和现实意义。

1.3 低产液产出剖面测井技术

低产液分离式测井是一种相对较新且独特的测井技术。其基本原理是通过几组电极探测井下集流空间中油水分离界面的移动时差来推算油(水)相的流量[6]。大庆油田测试分公司研发中心研发的气液分离式低产液三相流产出剖面测井仪，该仪器可实现多参数测量，即使在涡轮砂卡的情况，也可以独立地记录油、气和水三相的数据。

低产液测井技术广泛应用于大庆油田周边以及第四和第五采油厂。在现场实际应用过程中，不断进行改进和完善。主要体现在高可靠性的集流伞上，技术适用性得到了大大的提高。

1.4 同轴线相位含水率测井技术

同轴线相位含水率测井技术是大庆油田近年来开发的一种电磁测井技术。通过测量在油水混合介质中传播电磁波的相变来测量含水率[7]。适当频率和电极封装电介质的优化可以减少地层水盐度对仪器响应的影响。

2002年起同轴相位测量含水率技术在大庆油田开始试用，几年间不断进行更新改进。2005年进行了一次大规模、全方位的现场试验[8]。该技术在大庆油田高含水率油井中的应用获得了非常好的效果，在当前油田高含水率开发形势下具备不错的适用性和发展前景。

1.5 放射性三相流测井技术

大庆油田三相流测井技术的基本原理是测量井下三相流的总流量，持水量和流体密度。结合对油气温度，压力和物理性质的综合解释，确定了油，气，水的分相流量。持水率和密度是核心参数，密度与流量的测量精度直接相关[9]。该技术使用低能射线吸收方法来实现流量测量，即使用Cd-109放射源88 keV的β射线和22 keV的特征X射线，来确定三相的平均密度和持水量[10]。同时，对仪器的结构和指标进行了进一步的优化和改进，从而提高了仪器的整体性能[11]。

三相流测井技术在大庆油田发展中仍有较大的应用市场，因为三相流测井中的两相流动仪器确定的主要生产层和主要含水层是不可靠的。产出剖面测井技术在大庆油田仍具有较高的应用价值[12]。位于结构高点附近或断层附近的油井也容易产气，对于这些井的测试仍具有重要的现实意义[13-15]。

三相流测井技术仍存在很多不足之处。国内对于安全环保的严格要求，放射源的使用流程复杂，更需要改进或发展新型技术。电磁成像理论、光纤技术、超声波法等在三相流测井方面具有良好的发展和应用潜力[16-17]。

1.6 电导相关流量产出剖面测井技术

电导相关流量测井是一种基于电导率传感器的测井技术。基本原理是当油水两相流体流过传感器时，流体阻抗的随机变化对作用在上游和下游传感器上的交流恒定电流产生随机调制效应。上游和下游传感器的输出将随调制而相应地改变，并且各个信号处理电路可以解调随机流动噪声信号。通过对两个流动噪声信号执行互相关操作，已知传播时间[18]，并且最终获得流速。由于没有活动部件和阻流元件，流量计对复杂的井况具有良好的适应性，特别是流体粘度高和出砂严重的井。自2003年以来，它已应用于大庆杏区，萨区和喇嘛甸等油田。近几年，在水平井条件下进行的相关流量计两相流实验结果显示电导相关流量测井技术有望在生产中得到进一步实践应用。

2 产出剖面测井技术新进展

2.1 分流法高分辨率电导含水率测井技术

分流法高分辨率电导含水率计首次采用分流的原理，在高含水率及特高含水率条件下提高仪器含水率测量分辨率，具有含水率测量分辨率高、维修方便等优点，尤其在特高含水率井中的动态监测分析具有明显优势，能够确定主要产液层、特高含水层，判断主要产油层。适应于高含水率和特高含水率条件下油水两相流采出井的测试。

分流法高分辨率电导含水率计采用集流、分流方法实现产液量和含水率的测试功能。与温度、压力、密度组合可实现井下多参数测量，仪器结构如图2所示。

图2 分流法高分辨率电导含水率计

2.2 光纤探针与阻抗式含水率测井技术

目前基于电学方式的产出剖面测井仪，其持气率传感器对非导电介质(油和气)的电学响应趋于一致，无法准确分辨井下的油和气。在实际测井过程中，流量和含水率的测量结果通常与井口产量和化验含水率测试结果有很大偏差。出现这种情况往往是油井间歇出气及含水率计将井下的气体误判为油合并进行测量的结果。

光纤传感器对气体和液体的光学性质敏感，并且与混合流体的电阻率无关。结合阻抗式含水率的测量，通过综合解释，可以更准确地获得井下三相流的分相流量。

光纤与阻抗式含水率组合测井仪仪器结构如图3所示，该仪器包括电路，流量传感器，光纤探针传感器，阻抗传感器，集流伞和驱动电机等。仪器下井之后，流体从进液口流入，并且通过阻抗传感器、光纤探测器传感器和流量传感器从出液口流出。

1-电路；2-出液口；3-流量传感器；4-光纤探针传感器；5-阻抗传感器；6-进液口；7-集流伞；8-电机图3 光纤与阻抗式含水率组合测井仪结构

2.3 过环空集流电磁-电导含水率组合测井技术

过环空集流电磁-电导含水率组合测井仪由电磁流量计测量流量，电导传感器测量含水率。以往电磁流量计都是测量注入剖面，该仪器首次将电磁流量计应用于产出剖面液体流量的测量。电磁流量计由于无阻流部件，可以很好地完成测试任务，极大的提高了测井成功率；对于产出液粘度高的聚驱、三元复合驱油井，具有明显的优势。仪器结构示意图如图4所示。

图4 电磁流量计示意图

2.4 基于油管输送的存储式产出剖面测试技术

油管输送的存储式产出剖面测试技术是一种可适用于水平井、直井及大斜度井的分层段产出状况测试与分析的测试技术。该技术主要由分层段测试管柱和井下存储式测试仪器组成，通过管柱输送方式，将井下封隔器、配套工具、存储式测试仪器预置于测试层段，在下泵恢复生产后，通过预置在各层段的存储式仪器同时获取分段的产出流体样品、流量、压力、温度等参数。可为油田找堵水、调剖、压裂、新技术评价等措施提供真实准确的依据。存储式产出剖面测井管柱工艺图如图5所示。

图5 模块化水平井存储式产出剖面测井管柱工艺图

3 产出剖面测井仪器优化选择

水驱产出井油水两相，推荐使用阻抗式产出剖面、阵列探针产出剖面测井工艺。油气水三相全井产液小于20 m3/d，采用气液分离式低产液三相流产出剖面测井工艺。全井产液大于20 m3/d，推荐使用光纤-涡轮-阻抗含水组合仪测井工艺。

聚驱和三元复合驱产出井，油水两相推荐使用电磁流量(电导相关流量)-阻抗含水产出剖面测井工艺。油气水三相全井产液小于20 m3/d，采用气液分离式低产液三相流产出剖面测井工艺。全井产液大于20 m3/d，推荐使用光纤-电磁流量计(电导相关流量)-含水组合仪测井工艺。

高产井、气井、笼统注入井，推荐使用生产测井组合仪(PLT)，归纳总结见表1。

表1 推荐使用技术系列

4 结束语

简要介绍了大庆油田产出剖面测井主要使用的仪器，以及近五年内产出剖面测井技术的新发展。大庆油田广泛应用的产出剖面测井技术，能够在特高含水期提供井温、压力、磁定位、流量等诸多参数，客观地反应油、水井动态状况，检查窜槽和管柱情况，在油田措施方案制定及措施效果评价中发挥了重要作用。每种产出剖面测试技术都有自己的技术优势和局限性，根据井况以最优化为原则，总结推荐了最适合使用的仪器方案，以期取得最大的经济效益和最好的应用效果。