分流式电导含水率计在高含水产液剖面测井中应用

黄春辉,刘兴斌,张馨元,王敏,丁庆荣

(大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司,黑龙江大庆163453)

0 引 言

目前,普遍用于含水率测量的生产测井仪器为阻抗式含水率计[1-2],已在大庆、吉林等油田的产出剖面测井中广泛应用,并获得了良好的效果。在水为连续相时,该仪器对持水率的变化响应灵敏,具有很好的重复性、一致性,能提供可靠的含水率信息。但是,在油田特高含水情况下仪器测量精度相对不高。为进一步提高高含水和特高含水条件下含水率测量精度,研制了分流式电导含水率计[3-6],在阻抗含水率计的基础上对仪器结构进行改进,设计了U型水相分流机构,通过分流测量通道内部分水流量,来提高阻抗传感器在高含水情况下的含水率测量精度。该仪器已在大庆油田高含水井和特高含水井投产,为油田有效开发提供可靠依据[7-8]。本文介绍分流式电导含水率计在高含水率液剖面测井中的应用情况。

1 仪器工作原理及结构设计

分流式电导含水率计适合在高含水及特高含水产出井、水为连续相条件下工作,仪器的含水率测量采用阻抗传感器通过测量传感器内混相油水介质的阻抗变化确定含水率。当伞式集流器撑开,进液口打开,仪器在集流状态下测得油水混合相电导率,称为混相值;当伞式集流器收拢,进液口密封,仪器在取样状态下测得水相电导率,称为全水值。全水值与混相值的比值称为含水率相对响应,含水率相对响应的大小反映了待测流体含水率的大小。

分流式电导含水率计由伞式集流器、水相分流管、阻抗传感器、涡轮流量计及电路短节组成。阻抗传感器位于伞式集流器上部,传感器内径19 mm,流量测量范围0～80 m3/d,含水率测量范围50%～100%。

图1 仪器结构示意图

在集流器进液口下端设计了U型结构的水相分流机构(见图1),当油水混合物从下向上流动时,由于油的密度小于水的密度油相和水相之间存在滑脱现象,油的流速要高于水的流速,轻质相的油更易向上流动,在集流伞顶端的上进液口处流入传感器进行测量。其中的一部分水流量从下分流口进入U型分流机构,经非导电的中心管分流,不被阻抗传感器检测。由于一部分水流量被分流,降低了待测的特高含水中油水混合流体的含水率,更利于阻抗传感器检测,从而提高了流过阻抗传感器环形空间内流体的含水率测量精度。涡轮流量计位于阻抗传感器的下游,经分流管分流的水以及经过阻抗传感器环形空间内的油水混合流体再次混合后经涡轮流量计进行流量测量。

2 在多相流模拟井上的标定

通过动态标定的方法建立含水率测量模型,含水率标定在大庆油田多相流模拟实验装置中进行。透明的有机玻璃井筒内径为125 mm,标定介质为自来水和柴油,流量范围5～80 m3/d,含水率范围50%～100%,在高含水90%以上进行了含水率2%的加密标定。

图2 分流式电导含水率计含水标定图版

图3 含水率90%以上加密标定图版

图2为分流式电导含水率计在油水两相流下的含水率标定图版,与未分流时的含水率图版相似。仪器相对响应与配比含水率具有明显规律:流量大于10 m3/d时,仪器响应变化不大,受流量影响小;流量小于10 m3/d时,仪器响应变化较大,体现了低流速下的滑脱速度的影响,含水率标定曲线整体下移,并且拉大了曲线之间的距离。因此,在用图版法进行含水率校正时,可以通过插值提高了含水率的测量精度。图3为流量范围5～40 m3/d,含水率范围90%～100%含水率加密标定图版。从图版中可以看出,该仪器在高含水时,仪器响应稳定,含水率在90%以上分辨清晰,无交叉、无重叠,动态标定精度达到2%,2次重复测量的结果一致。利用2次重复测量的平均值作为含水率刻度图版,以刻度图版的方式来校正总流量对含水率测量的影响。

3 在高含水井中的应用

分流式电导含水率计已在大庆油田、吉林油田高含水井和特高含水井现场应用298井次。现场应用表明,该仪器可在高含水及特高含水井中准确寻找特高产水层、主要产油层,为开发方案调整及措施效果评价提供可靠依据。

3.1 识别特高产水层,指导堵水选层

喇1×-××1井为大庆油田1口产出井,由于该井长期属于特高含水井,产油量较低,进行堵水措施前后分别采用分流式电导含水率计进行测试。堵水措施前测井结果显示,全井产液量为57.75 m3/d,含水率为96.4%,共射开5个层位,其中S34-72层位及S34-73层位均为特高含水层,S34-72层位分层含水率达到97.9%。根据测井资料对该井S34-72层进行封堵。堵水措施后测井结果显示,全井产液量为52.96 m3/d,含水率为91.8%。与封堵前相比,产液量下降4.79 m3/d,含水率下降4.6%,产油量提高2.26 m3/d,堵水效果良好。

3.2 指导并评价补孔措施实施效果

利用分流式电导含水率计进行产液剖面测井,指导油田补孔选层,缓解层间矛盾,挖潜剩余油,为评价补孔效果提供有力依据。北×-××2井为大庆油田1口高含水水驱产出井,采用分流式电导含水率计进行产液剖面测井,测井成果表如表1所示,显示全井产液为65.8 m3/d,合层含水率为94.8%,其中P21(3,2)～P23(3)层位产液27.7 m3/d,P24+5～P210(3)层位产液20.6 m3/d,这2层产液量占全井产液量的73.2%,说明产液层主要集中在油层上部,中、下部油层动用程度低或没有动用,层间矛盾突出,有待补开未动用的潜力油层。

表1 北×××2测井解释成果表

图4 北×××2补孔前和补孔后对比图

根据产液剖面测试结果对该井实施了补孔措施,建议补孔措施层位P24-6、P27、G111-13层。补孔措施后又采用分流式电导含水率计进行了产液剖面测试。图4为补孔前和补孔后2次产液剖面测试成果。分析显示全井产液量由补孔前的65.8 m3/d增加到79.2 m3/d。补孔后,产液层位由原来的15个层增加到现在的21个层,上部集中的产液向中下部层位转移,缓解了层间矛盾。动用比例增加,各厚度级别油层动用程度都得到提高,油层动用状况得到改善,补孔措施效果明显。

3.3 指导并评价压裂措施实施效果

7-××井为吉林油田1口产出井,在该井应用分流式阻抗含水率计进行测井。结果表明:全井产液量为11 m3/d,含水率94%,全井产油0.66 m3/d,判断主产层为SII4(1),SII4(1)、SII4(2)为特高含水层,层间距为16 m,综合分析符合补孔压裂条件。对该井进行压裂后,产出层位增加了2个,改善了单层突进的现象,全井产液量为32 m2/d,含水率97%,全井产油0.96 m3/d,压裂后SⅡ4层位产油量增加0.19 m3/d,全井增油0.3 m3/d。测井成果图对比如图5所示。

图5 7-××压裂前后测井成果图对比

4 结 论

(1)研制了分流式电导含水率计,设计了U型水相分流机构,通过分流部分水流量,来提高阻抗传感器的含水率测量精度。经过现场应用评价,仪器工作稳定,含水率测量精度高。

(2)通过动态标定的方法建立了分流式电导含水率计含水率测量模型。含水率90%以上时,含水率测量精度明显提高,动态标定达到2%。

(3)分流式电导含水率计在特高含水井中的动态监测具有明显优势,为识别特高产水层、指导堵水选层、指导并评价补孔措施、压裂措施等实施效果提供可靠依据,具有较好的应用前景。