[科普中国]-生产测井

生产测井特点

1、生产测井是在套管井中进行测井；

2、测井仪器外径小；

3、仪器可以承受高温高压、耐腐蚀能力强；

4、测井速度较慢；

5、主要是以点测和连续测量的方式进行。1

生产测井任务和目的生产测井的重要任务是测量生产井和注入井的流体流动剖面，测量参数包括流体的速度（流量）、密度、持水率、温度、压力等。来了解各射孔层段产出或吸入流体的性质和流量，以便对油井产状和油层开采特征做出评价。

生产测井的主要目的是评价油管内外流体的流动和井的完成情况。为油气田储层评价、开发方案的编制和调整、井下技术状况的检测、作业措施实施和效果评价提供依据。1

测试内容我国油田大都采用分层注水方式保持油层压力，因此除了钻采油井之外，还要钻一批注水井，为了及时了解注水井或生产井各层油气水的动态，应及时掌握各层的注入量以及生产井的油气水产量，前者称为注水剖面，后者称为产出剖面。2

一、产出剖面

生产测井产出剖面的确定方法是把流量、含水率（持水率）、密度、温度、压力及其它参数（套管接箍、自然伽马）测井资料组合起来，可以综合分析生产井各产层油、气、水的产出量及各相的含量。产出剖面测井系列的选取是根据生产井的类型进行的。对于单相生产井，通常选用流量计、温度计、压力计三个参数即可；对于抽油井，由于仪器要通过油套环形空间下入产层，因此要选择外径小于1英寸的仪器。抽油井一般为低产井，若为油水两相流动，应选用集流式流量计，此外还要选用持水率计，若油水密度差较大可选用密度计、温度计、压力计；若流动压力小于泡点压力，则井下为油气水三相流动，此时必须选用集流流量、密度、持水率、压力、温度五个参数。在抽油机井中，若流量较高，可选用连续流量计。

产出剖面测井包括油水两相、气水两相、油气两相和油气水三相流动。无论是自喷井、气举井，还是抽油井或电泵井，都是流量、持水率、密度、温度、压力五个或其中几个参数的综合处理。

二、注入剖面

注入剖面通常包括注水剖面、注蒸汽剖面、注聚合物剖面等测井方法。此外还有注CO2、注N2等。注水通常是在二次采油中使用，在我国较为常见。稠油开采通常采用注蒸汽等方法，注聚合物是三次采油中常见的方法。注入剖面主要用于确定注入水、蒸汽、聚合物等流体的去向和注入量，了解油气田开发的动向。

三、套管工程测井

套管工程测井是指检测井身结构状况的测井，目的是为油水井作业施工提供井的几何形状资料，可有的放矢进行施工作业。工程测井项目包括水泥胶结质量评价、套管腐蚀和变形及射孔质量检测、管外窜槽、酸化压裂效果评价等。

套管接箍定位器用于测量油、套管接箍位置及校正测井深度。

井径测井主要用于确定套管内径变化、射孔孔深及接箍深度等。微井径仪用于确定套管平均内径，井径仪通常包括X-Y井径仪、八臂井径仪、十臂井径仪、40臂井径仪等。根据不同的目的可选用不同的仪器。

磁测井仪用于确定套管的损伤、腐蚀、穿透状况。磁测井包括管子分析仪、电磁测厚仪和磁测井仪。磁测井仪一次下井可记录反映套管厚度变化的重量参数及井径变化。管子分析仪利用套管的电磁特性，通过测量涡流和漏磁通量可以确定套管内外腐蚀程度及定性分析射孔效果。

同位素示踪测井、噪声测井可用于检查管外窜槽。水泥胶结质量评价测井用记录到的声幅、声波变密度及全波列信息检查水泥胶结的效果。

四、油气水物性参数计算

在计算流量、持水率、滑脱速度、地表和井下流量换算解释过程中，需要油气水的高温高压物性参数。由于每个解释层的温度和压力不同，因此严格讲每一层都应对这些参数进行计算。但由于产层通常分布在沿井筒几十米的层段上，所以实际计算时，通常选择这些产层分布的中点进行压力、温度取值与计算，即若最上部射孔层位的上端深度为1000m，最下部射孔层下端的深度为1040m，则中点的深度为1020m，计算时以1020m深度处的压力、温度读值为依据进行计算，计算结果为该深度处的物性参数。应用时可在整个生产层段使用计算结果。

应用高压物性参数公式计算时需要已知的参数为：地面油、气、水的产量；地层水的矿化度；地面油的比重（API）；地面天然气的比重（rg），射孔层段中点处的流体温度和流体压力。

计算结果包括：油气水的高压物性参数。

油相的参数包括：油的井下密度；油的泡点压力；油的地层体积系数；溶解气油比；地层油的粘度；油的压缩系数；游离气油比。若计算出的泡点压力小于读值点处的压力，井下则为油水两相流动。否则为油气水三相流动。

气的参数包括：气体的偏差系数；气体的地层体积系数；气体的密度；气体的压缩系数。若为三相流动，还要计算井下全流量层位处气体的流量。

水的参数包括：溶解气水比；井下水的密度；水的地层体积系数；水的密度。

测量方法温度测井表征物体冷热程度在热平衡状态时的物理量叫温度。常用的温标有华氏温度、摄氏温度、兰氏温度、热力学温度和列氏温度。生产测井中常用的温度计量单位是摄氏温度和华氏温度。

生产测井中测量温度通常采用金属热敏电阻，把温度变化引起的电阻变化转换成电压信号输出。

式中，K为仪器常数，表示电阻每变化一个单位时，温度的变化值。测出的曲线也叫梯度井温曲线，即温度随深度的变化曲线。

对梯度井温曲线作处理（沿井轴方向上单位深度上的井温变化）可得微差井温曲线，微差井温曲线主要用于研究井筒局部温度异常。

1．金属热敏电阻

金属热敏电阻是温度仪的基本传感器，能做热敏电阻的金属丝必须具备下列条件：

(1) 温度和电阻的关系在测量范围内是连续函数。

(2) 在任何温度下，温度和电阻有相同的函数关系。

(3) 物性相同的金属丝，温度和电阻函数关系应相同。

(4) 当发生氧化等现象时，温度和电阻的函数关系不变。

铜和铂对温度十分敏感，而康铜对温度不敏感。

2．半导体热敏电阻

除了金属热敏电阻之外，常用的还有半导体热敏电阻，它通常是将锰、钴、镍等氧化物按一定比例混合后压制并在高温下焙烧而成，与电阻式热敏电阻相比，半导体热敏电阻具有很高的负温度系数，适用于-100～300℃之间的温度测量。

半导体热敏电阻的基本特性是电阻与温度间的关系，这一关系反映了热敏电阻的性质，当温度不超过规定值时，保持本身特性，超过时特性被破坏。

3．热惯性

热惯性也叫时间常数，它表示仪器感受周围介质温度的速度。仪器从一个温度的介质进入另一个温度介质中时，仪器的温度变化越快越好。如果感受温度的速度缓慢，当测井速度较高时，仪器反映的温度就要小于实际温度，两者就会有误差。井温测井时，为了防止仪器和电缆运动破坏原始温度场，要求在下井过程中记录温度场。

4．热电偶温度仪

热电偶是由两种不同的金属丝在A、B两端形成一个回路，两接点的温度不同，在回路中将产生随温度而变化的电流，由此测量温度的变化。常用的热电偶，低温可测到-50℃，高温可以达到1600℃左右。配用特殊材料的热电偶，最低点测到-180℃，高温可达2800℃。热电偶温度仪的特点是构造简单，测量范围广，有良好的灵敏度。

压力测井压力是油气田开发中的一个重要参数，油气水能从油藏喷出地面，是因为油层中存在着驱动力，这些驱动力即为油层压力。通常油层压力有两个成因，一是来源于上覆岩层的静压力；二是来源于边水或底水的水柱压力。由于油层是一个连通的水动力系统，当油藏边界在供水区时，在水柱压力的作用下，油层的各个水平面上将具有相应的压力数值。有些油层虽然没有供水区，但在油藏形成过程中，经受过油气运移时的水动力作用或地质变异时的动力、热力及生物化学等现象的作用，也会使油层内具有一定数值的压力。

油田投入开发前，整个油层处于均匀受压状态，这时油层内部各处的压力称为原始地层压力。原始地层压力的数值大小与油藏形成的条件、埋藏深度以及与地表的连通状况等有关。多数情况下，油藏压力与深度成正比，压力梯度值为0.07~0.12atm/m范围内变化。

油田投入开发后，采油、注水使原始地层压力的平衡状态被破坏，地层压力的分布状况发生变化，这一变化贯穿于油田开发的整个过程。处于变化状态的地层压力，包括静止地层压力和流动压力，主要通过生产井和观察井内的压力测量取得。在油藏的一定深度处，覆盖层压力等于流体压力与在个别岩石质点之间作用的颗粒压力之和。在某一特定深度处，覆盖层压力通常是常数，流体压力下降将导致颗粒压力相应增加。通常所说的压力实际上是指岩石孔隙内的流体压力。

工程测试中的压力实际上是物理学中的压强，指作用在单位面积上的压力。

压力的单位是力和面积的导出单位，国际单位制中的压力单位是N/m，或称帕斯卡(记作简称帕)，。油田现场常用工程大气压，1工程大气压=98066.5Pa=0.0980665MPa，英制压力单位为磅/英寸（psi），1psi=6894.9Pa，国际单位制的压力单位是Pa和MPa，非许用单位是工程大气压at（kgf/cm）、标准大气压（atm）和巴（bar）。

压力测量在生产井和注入井中完成，常用的压力计有应变压力计和石英晶体压力计，通过将所测频率信号转换成相应的压力值。通常同时测量压力和温度，用所测的温度值对测得的压力进行校正，以保证压力的正确性。

压力测量分两种类型，一种是梯度测量，即在流体流动或关井条件下沿井眼测量某一目的深度上的压力；另一种是静态测量，即仪器静止，流体可以流动也可以是在关井的条件下。生产测井通常是以第一种测量方式采集数据，试井压力分析通常以第二种方式完成采集数据。前一种方式所测压力数据主要用于套管、油管流动状态分析，试井分析测量（静态测量）主要用于确定储层参数。

应变式压力计

应变式压力计由一个圆柱体构成，该圆柱体底部含有一个筒状压力空腔。一个参考线圈绕于柱体的实体部分，一个应变线圈绕于压力空腔部分。压力计外部置于大气压下，当压力空腔承受压力时，空腔的外部筒体产生弹性形变，这一形变传递至应变线圈，从而导致线圈的电阻发生变化，电阻的变化用惠斯通电桥进行差分测量。

石英晶体压力计

石英晶体压力计是测量精度较为精确的压力计，石英晶体是压力传感器，呈圆筒状，通过缓冲管与井管相连，石英晶体的上端与下端用垫圈密封，晶体中间抽成真空形成谐振腔。温度恒定时，谐振腔的谐振频率与压力大小有关。井筒压力改变时，谐振腔的频率将发生变化。

压力仪器标定分两个步骤，一是采集连续的压力数据；二是用计算机处理这些数据。

在当地压力条件下，给出压力标定值200、1000、2000、4000、6000、8000、10000和11000psi，在温度为25、50、75、100和150℃时记录各压力下的刻度测量值，并在每个温度下取两次压力读数（升压和降压），用于确定迟滞性。数据确定后，用前述方法计算出刻度系数。压力标定通常在室内完成，要定期刻度。

流体密度测井流体密度计结构如图所示，由伽马源、采样道和计数器组成。当采样道内的流体密度发生变化时，计数器的响应就发生变化，测井曲线就记录了这种流体密度的变化。

对油水两相来说，由于油水密度相差不大，因此灵敏度很低。所以，密度计主要适用于气液两相流动。

持水率测井随着油田开发时间的延长，我国大部分油田现已进入中、高含水开发时期，为了搞好动态监测，对油田进行综合治理，使其长期稳产，自20世纪80年代以来，各油田先后引进了DDL-Ⅲ、AT+、CS400C、DDL-V、EXCELL-2000等数控生产测井设备，这些设备投产使用后，显示出了强大的生命力。但是，由于这些设备都不同程度的存在着许多缺陷和不足，给生产测井工作带来了许多不便，1英寸电容式含水率仪器就是其中的一种不完善的井下仪器。由于原装进口仪器只适用于含水率