油藏动态监测技术系列.ppt
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1、油藏动态监测技术系列,开发动态监测:指运用测量、测试、试井、测井、密闭取心、分析化验等手段和方法,获取油(气)藏开发过程中静态和动态资料,为油(气)藏动态分析、调整挖潜和提高油(气)田开发效果提供数据。,监测系统:为进行油气藏动态监测而建立起来的观测体系,它包括监测的组织分工、内容的确定、观测点的建立、资料验收等一套工作。油气藏监测系统包括很多子系统,一般由压力、流体流量与性质、水淹状况、采收率、及井下技术状况等监测系统。,引 言,监测内容及范围示意图,吸水(聚、汽)剖面,剩余油饱和度40cm,出水层位70cm,井斜、方位,两个界面的胶接情况窜、漏情况,套管内径、变形,渗透率、流动参数、水动力
2、系统的范围、能力、边界,工具、射孔、砂面深度,井间连通性、流体速度、方向,Q分层产量,Q:注入量漏失量、样品,S:井壁污染情况,P:压力,电缆桥塞,试井技术以油藏平面和井下生产状况为研究对象,主要用于研究验证油藏模型、地质结构,监测和研究油藏中流体各相的渗流特性或油层供液状况等,确定油藏水动力系统的范围和能力。,目前动态监测主要包括试井和测井两个方面,测井则主要以井筒及其附近地层为研究对象,主要用于监测层间或层内纵向的物化性质及其变化情况,以及井筒的结构、固井等状况、也可以用于井下工具的输送和启动等。,专题分为三个部分 提纲,1,2,3,测井,试井,测试,1,2,3,石油钻井时,在钻到设计井深
3、深度后都必须进行测井,又称完井电测,以获得各种石油地质及工程技术资料,作为完井和开发油田的原始资料。这种测井习惯上称为裸眼测井。在油井下完套管后所进行的二系列测井,习惯上称为生产测井或开发测井。,测井,也叫地球物理测井或石油测井,简称测井。,在油田勘探与开发过程中,测井是确定和评价油、气层的重要手段之一,也是解决一系列地质问题的重要手段。它能直接为石油地质和工程技术人员提供各项资料和数据。,生产测井:是地球物理测井的分支,是相对于裸眼井测井提出来的。生产测井是指油水井从投产到报废为止的整个生产过程中,采油地球物理测井方法,对油水井进行动态监测,录取井下动态资料的测井方法。,测井是应用物理学原理
4、解决油田地质和油藏工程问题的应用技术学科。通常采用电缆将测量探头(下井仪器)送入井筒内,完成对井周地层物理参数的测量或井筒工程结构的测量,并提供对测量数据的处理和解释。与录井、取芯等其他技术手段相比,测井技术具有观测密度大、分辨率高与纵向连续性等技术优势;同时又具有人才密集、技术密集和资金密集等特征。,一、测井概述,第一代:模拟测井(60年代以前),采集的测井数据用模拟记录方式,测井系列以电法测井为主。第二代:数字测井(60年代开始),测井数据采用数字记录方式,相应出现测井数据的计算机处理技术。第三代:数控测井(70年代后期),数控测井阶段计算机技术全面融入测井数据采集和处理技术。第四代:成像
5、测井(90年代初期),这阶段主要特征为井下传感器阵列化、数据电缆传输高速遥测化、地面采集和处理工作站化、记录和显示成像化。测井数据处理成果以图像形式为主。,迄今为止,测井技术已经历了四次的更新换代,按测量原理的不同可分为以下几类:1)电法测井:以岩石导电性质为基础的测量方法(电阻率测井、侧向测井、感应测井)2)声波测井:以岩石的声学性质为基础的测井方法(声波变密度、声幅、声速测井等)3)电化学测井:以岩石电化学性质为基础的测井方法(自然电位测井等)4)核测井:以岩石的原子物理及核物理性质为基础的测井方法(自然伽玛、密度测井、中子测井、同位素示踪测井等)5)其他测井方法(井温测井、地层倾角测井、
6、井壁取芯等)。,开展的测井项目,生产动态测井系列,储层参数测井系列,工程测井系列,产出剖面测井:智能测试吸水剖面测井:注聚剖面测井:流量剖面测井 示踪剖面测井 脉冲中子-氧活化测井,硼中子寿命测井、PNN测井C/O测井、PND、PND-S测井井间监测:井间同位素、压力、电位、地震,磁定位校深井径测井、井下电视井斜测井声波变密度测井,孤东目前开展的测井都属于生产测井的范畴,吸水剖面测井注聚剖面测井,二、测井方法介绍,吸水剖面测井,1、解决问题:测量注水井各射孔层段的相对吸水量、判断吸水程度,同时(利用五参数吸水剖面测井)探测大孔道的具体层位、检验死嘴、封隔器及底球的工作状态。,2、测量原理:,3
7、、录取参数:三参数:伽玛、磁定位、井温五参数:伽玛、磁定位、井温、流量、压力,4、测量方式:连续测量、点测,5、施工管柱要求,吸水剖面测井,既无十字叉又无喇叭口的光油管管柱无法进行测井,带笔尖或强磁器的管柱也无法进行测井。,喇叭口的深度位置最好设计在施工层位上方,以满足五参数测井要求。,6、技术发展概况:吸水剖面测井自引入五参数组合测井以来逐渐发展为一种较为成熟的测井方法,克服了常规吸水剖面测井的诸多局限性,录取的资料全面、准确、可靠性强,由以前只录取伽马和磁定位两种参数发展为可以录取井温、压力和流量的五参数测井,施工工艺方面也进行了改进和完善,1997年,孤东油田用600-900um的大粒径
8、同位素源代替了300-600um的小粒径同位素源,解决了大孔道层位的探测问题,通过应用基本符合孤东油田的地质情况。1994年开始将井口密闭装置应用于吸水剖面测井,解决了因井口放空导致井底出砂测井遇阻的问题,同时提高了资料录取的精确度。2003年,开始在孤东油田推广五参数测井技术,2007年1月至4月五参数测井占吸水剖面总数的63.2%,有效解决了大孔道的探测问题,解决了井下工具的工作状态问题,为死嘴漏失、封隔器漏失及底球漏失提供了基础数据,解释时变可能性为确定性、变多解性为唯一性,资料更加准确可靠。同时对五参数测井工艺加以改进,将五参数测井范围由分层注水井扩大到笼统注水井,提高了五参数测井的适
9、用范围。,吸水剖面测井,1)吸水剖面测井施工后不要立即洗井或作业,避免同位素源对人体的伤害及对环境造成污染。2)注水井封隔器、底球及死嘴漏失情况较多,这类井没有引起足够重视,多次测量时漏失现象仍然存在,没有进行作业处理,存在问题井措施跟踪不得力、整改时间长的问题3)遇阻井比较多,不能正常录取剖面资料,而采油矿从成本考虑没有进行作业,无法对注入情况进行监测。,7、需注意的问题及建议:,吸水剖面测井,五参数测井判断死嘴漏失:8-24-10井,2007年2月测井,P1为死嘴,从流量曲线分析死嘴有效,但从同位素曲线看,52+3层上部吸水好,判断封隔器漏失。,8-24-10井五参数找漏解释成果图,吸水剖
10、面测井,8、实例,电磁流量无吸水台阶,本底伽玛曲线,本底+同位素,同位素流量,漏失?,P1死嘴,1、解决问题:针对传统测试方法中存在的聚合物中同位素源抱团聚堆、井筒粘污严重无法录取注聚剖面的问题,应用电磁流量计测试,根据纵向上流量差来了解了注聚井各射孔层段的注入情况,实现了厚层细分。,注聚剖面测井,2、测量原理:直读式电磁流量计是利用电磁感应原理来进行测量的,当流体切割磁力线时,流体中的带电粒子受罗仑磁力的作用而形成感生电动势,电动势的大小与流速成正比,只要测得感应电压就正比例得到流速,由流速换算流量。体积流量:式中:B为磁场强度,T;Ue为感应电压,V;D为管道内径,mm。3、录取参数:伽玛
11、、流量4、测量方式:连续测量、点测,5、施工管柱要求:光油管+喇叭口,喇叭口深度在油层上方,离油层上部深度的距离应在15m以上,井底至少应在油层底部深度以下20m。其它管柱结构都不能测。,地层,地层,地层,地层,注聚剖面测井,由于井内流体粘稠程度不均匀,使测得的连续曲线不稳定、波动大,测井时需保证测井速度的平稳。井筒内径对流量值的测量有一定的影响,建议在不同深度加密测量,减少井径对流量的影响。采油矿必须保证地面流量的准确性。,6、需注意的问题及建议,L20m,L15m,7、实例 2006年9月20日对7-34-4146井利用电磁流量计进行注聚测井,54+5层总厚度10.1m,从所测曲线分析,1
12、266.9-1269.2m段吸聚92m3/d,占全井注聚量的65.7%;1269.2-1271.5m及1277-1287.1m段不吸聚;1271.5-1277m处吸聚48m3/d。,7-34-4146井注聚测井解释成果图,注聚剖面测井,7、实例,7-34-4146井点测数据,注聚剖面测井,中子寿命测井,同位素井间自动监测,二、测井方法介绍,储层参数测井系列,储层参数测井包括中子寿命测井、碳氧比测井、同位素井间自动监测、PNN、PND等。,同位素井间自动监测则用于多井(井间)剩余油饱和度监测。在孤东油水井动态连通性探测、注水水流速度、方向判断方面应用效果良好。,中子寿命测井用于单井多层间含水情况
13、监测,中子寿命测井在找水方面应用效果较佳。,1、解决问题:解决已射开井段剩余油饱和度的监测问题。2、测井原理:测井时仪器向地层发射14MeV的快中子,快中子在地层中发生碰撞减速到热中子,中子寿命就是测量热中子从产生到消失的时间(用公式=1/(v)计算),这个时间的长短取决于地层的岩性、物性、流体性质等参数,从而达到识别地层的目的。该测井方法是利用硼酸作为示踪剂,采用特殊的“测注测”工艺来实现。由于硼元素是井下热中子强俘获剂,并且易溶于水而不溶于油,因此在吸收层处就会存在两次测量的曲线离差,根据此离差的大小即可直观地识别主要的产水层和具体位置,进而划分水淹级别,计算出地层的剩余油饱和度。,中子寿
14、命测井,3、录取参数:伽玛、近计数率、远计数率、俘获截面曲线4、测量方式:连续测量,5、施工管柱要求:筛管型管柱,底部管柱设计为:油管+短节+筛管+丝堵,丝堵深度应在油层下部至少15m,人工井底以上10 m,该管柱主要适用于中低压地层井。单流阀型管柱,其底部管柱设计为:油管+短节+单流阀,单流阀的深度离井底至少5-6m,离油层下部深度至少15m,该管柱适用于高压地层井。层段层段人工井底筛管单流阀油管油管短节筛管型管柱单流阀型管柱丝堵孤东油田一般采用单流阀型管柱。,中子寿命测井,6、选井要求(由地质或采油矿负责)。如何选井是一个十分重要的方面,它是能否取得合格资料的关键,所选井必须符合硼中子寿命
15、测井的条件,主要有以下几个方面:(1)液量(油+水)2 m3/d,孔隙度15%以上的油井。(2)射开的油层在两层以上(油层越多越好),储层的厚度1m,经单采、合采含水在中高含水期,想了解已射开油层的剩余油饱和度和层间挖潜的老油井。(3)采油中突然出水的井,或含水突然增加的井。(4)因固井质量差或管外地层窜槽引起水淹的油井。(5)井深3500m,地层压力60MPa,地层温度135C。,中子寿命测井,不适用于高压井或漏失严重井以及未射开地层,建议尽量选取射孔层位较多、含水率较高的井进行测井。资料解释方面目前只限于定性解释,尚不能实现定量解释;单纯利用硼中子寿命测井录取剩余油剖面有一定的局限性,有些
16、高压水层、物性比较差的层或漏失井从测井曲线上反映为未进硼,容易造成误认为潜力层的假象。建议作业时尽量不用卤水压井,或测井前用清水将卤水替出,避免因卤水压井对测井基线造成影响。,中子寿命测井,7、需注意的问题及建议:,该井自投产以来先后生产过43+4+55462+3层,测井前生产43+4+5层,含水98.1%,根据测量结果,62+3层上部和下部为出水点,建议封堵62+3层,合采43+4+5和54层,采取措施后仍然是单采43+4+5层,推断测井前含水率上升为砂面封堵失效引起,对砂面重新封堵后,日增油4.0t。,7-44-195井硼中子寿命测井资料,中子寿命测井,8、实例,7-44-195,出水点,
17、通过同位素井间自动监测技术来研究剩余油的分布是一种较新的方法。目前的RST、RMT、PND、PRM等测井方法只能对单井纵向上剩余油进行评价,探测半径在2040cm,而利用同位素井间自动监测技术可以对一个井组甚至一个区块进行评价。,1、解决问题:测量油水井连通情况、对应关系、探测大孔道的具体位置及孔喉半径、计算水推速度、渗透率以及剩余油饱和度。,同位素井间自动监测技术,2、测量参数:示踪剂产出曲线,由产出曲线判断同位素类型、到达时间、到达量3、测量方式:自动连续监测,4、测量原理:在一口井或几口注入井中同时或分批注入几种不同能谱的放射性同位素示踪剂,通过在注入井周围的油井出油管线上或计量房管线上
18、安装的同位素自动监测探头自动记录到达的同位素类型、到达时间、到达量及持续时间等,计算注入剂的推进速度、注入剂的分配情况和剩余油饱和度分布等,了解油水井的连通情况、管外窜和大孔道情况,检验堵水调剖效果。,(1)监测期间计量站的监测仪器不能随意拆卸和移动。(2)建议在监测过程中保证油水井的正常生产和注水,监测过程中时常有停井作业的情况,对监测效果有影响。(3)建议扩大监测范围,将可能与该井连通的所有油井都进行监测:应用中未见同位素的井偏多,占所测井数的34%,可能所选监测油井与注水井间没有对应关系或对应关系差。(4)同位素选取问题及剂量问题,要求所用同位素类型及同位素用量合理,强度适中,否则可能导
19、致所监测油井不见素或只见少量同位素通过,给资料分析与处理带来误差。从后期吸水剖面测井资料来看,如果选择的同位素半衰期太长、用量太多、强度太大,容易导致同位素源在层位上滞留时间长,同时井筒上也有部分同位素源沾污,影响了井间监测效果,对吸水剖面资料的录取也有较大的影响。,同位素井间自动监测技术,5、应注意的问题及建议:,6、实例,孤东2-11-248注采井组井间同位素示踪测试单元共包含1口注水井,6口油井。,同位素井间自动监测技术,二、测井方法介绍,声波变密度测井,陀螺测斜,井径测井,磁定位,工程测井方面,目前孤东油田开展的工程测井主要有声波变密度测井、陀螺测斜、40臂井径测井等,具备了对水泥胶结
20、程度的监测、井下套管状况的监测以及对井筒井斜和方位的监测等,以下为各项目具体应用:,磁定位检查井下工具位置。声波变密度检查固井质量。陀螺测斜复查井眼轨迹。40臂井径主要用于判断套管变形、破裂,检查射孔情况。,1、解决问题:解决水泥环两界面胶结程度的测量问题,为窜槽和套漏提供基础信息。主要应用于检查水泥胶结状况、管外串槽、水泥封堵效果、套管补贴状况等。2、测井原理:测井时仪器由发射器向地层发射一定频率的声波信号,声波经过不同的介质发生折射和反射,接收探头对声波到达的时间及幅度进行检测。一次下井可获取两个方面的信息,即套管两个界面的信息。其中第一层界面指的是套管与水泥环,第二界面是指水泥环与地层,
21、由声幅曲线及变密度曲线上的套管波信号来判断第一界面的胶结程度,由地层波判断第二界面的胶结情况。,声波变密度测井,3、录取参数:伽玛、声波幅度、磁定位、声波变密度灰度图4、测量方式:连续测量,声波变密度测井,5、资料解释及实例声幅解释:相对幅度法(第一界面解释)相对幅度小于15%的井段水泥胶结良好;相对幅度大于30%的井段水泥胶结不好;相对幅度为15%30%的井段水泥胶结中等。显然,该解释标准中的好、中、差的界线并不是绝对的,它只是一个统计标准,仅供解释时参考。声波变密度解释:即灰度图(解释第二界面)(a)对于自由套管,套管波幅度大,地层波很弱。(b)对于套管与水泥环、水泥环与地层都胶结良好的情
22、况:套管波幅度小,地层波幅度大。(c)对于套管与水泥环胶结良好、水泥环与地层未胶结的情况:套管波幅度小,地层波幅度小甚至检测不到地层波。,右图为4-15-281井2006年12月9日测得的声波变密度测井资料,该井以前合采Es1、Es3。从声波变密度资料可以看出Es1、Es3段第一、二界面胶结良好,管外窜层的可能性小。综合地质分析,确定卡封Es1单采Es3,日增油2.3t。,措施前后各参数变化情况,声波变密度测井,该项目需作业过程中测井,冲砂至人工井底,通井洗井后空井筒测量。各采油矿应加强对作业质量的监督,提高资料录取质量和成功率。,6、需注意的问题及建议:,下图为4-15-281井洗井前后录取
23、的声波变密度资料。两次测井曲线首先在声幅曲线上有明显差别:如在2468-2472m处洗井前出现声幅曲线的来回波动,造成第一界面胶结不好的假象,而洗井后的声幅曲线在此处则显示胶结良好;在变密度灰度图上也有明显的差异:未洗井时测得的灰度图上套管波和地层波都不明显,好多地方直接是空白,且灰度图上干扰信号多。而洗井后则能看见较为明显的套管波和地层波。,造成洗井前后资料差异的原因是井壁脏、有死油块、油稠、且井内介质不均匀,对发射出的声波信号有一定的衰减作用,使接收到的声波信号减弱或者没有。,1、解决问题:用于老井复查,指导射孔、侧钻井,定向井的开钻并进行井迹测量。孤东油田一部分井没有陀螺测斜井史资料,需
24、要进行补充和完善,同时由于老井井斜资料的录取受当时仪器条件的限制,所测数据可能与实际井斜存在偏差,因此了解老井的实际偏移方位及距离有助于地质部门寻找剩余油,落实油井在边缘断层的位置,为下一步挖潜提供基础资料。可以对老井进行复查,指导侧钻井,定向井的开钻并进行井迹测量。2、测量原理:陀螺测斜测井是利用陀螺高速旋转不受磁性干扰的特点,仪器在倾斜状态下陀螺相对于地理坐标系和仪器坐标系形成的相位旋转,即可得到倾斜状态的方位角、倾斜角等,对这些测井数据进行分析,3、测量参数:井斜角、方位角、东西偏移、南北偏移、水平偏移等4、测量方式:点测,陀螺测斜,测斜需通井洗井后空井筒测量,作业过程中需冲砂至人工井底
25、。加强对作业质量的监督,提高测井一次成功率。,陀螺测斜,6、需注意的问题及建议:,7-27-4206井,完井井斜数据为最大倾斜角2,最大倾斜角处的测深1300m,方位40。而监测陀螺测斜数据在1300m处倾斜角4.78,方位203.9,水平偏移57.04m,数据相差较大。通过计算分析,认为63+4层富集剩余油,对63+4层采取补孔措施后,日增油10t。以下为7-27-4206井陀螺测斜解释成果图及井底位移方向图。,陀螺测斜,6、实例,1、解决问题:40臂井径测井主要解决套管腐蚀穿孔、错断和变形等测量问题。2、测量原理:,井径测井,3、录取参数:40条独立的井径曲线及最大、最小、平均井径曲线。4
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