第21讲流体识别测井方法

解释根据频率响应求出井内的持水率：
Ywa
CPS log CPS h CPS w CPS h
Ywa为视持水率；CPSlog为测井读数值； CPSw，CPSh分别为仪器在水和油中的刻度数值。
仪器测量的上限：油包水的上限为Yw=60%； 最可靠测量为Yw<30%。
3.电容法持水率计测井 取样式持水率计测井 探头结构：进、出液口加阀门，可取样； 仪器测量：选点居中测量，取样后流体在重力 作用下下分离，然后进行测量；
r r R1 R2 R1 R2
R2 R2 1 ( ln ln ) 2 0 H r1 r r 2 R1 Q 1
总电容为
2 0 r1 r 2 H Q C U ln R 1 ln R2 r2 r1 r R1
0 —真空中的介电常数
3.电容法持水率计测井 电容量取决于电容器的结构参数和电介质的相 对介电常数。 若结构参数和 r1已知，第二层介质为油水混合 物，则电容量与混合液的关系决定着电容法传 感器响应的分辨能力。 对于油水混合物，介电常数可以表示为：
量；测量时仪器居中。
3.电容法持水率计测井 环空式持水率计测井 实际测量时，将流体混
合物的电容通过LC振荡电
路转换成振荡频率输出： 1 f 2 LC L — 振荡电路的电感； C — 持水率计中油水混合 物产生的电； F — 振荡频率。
电场方向示意图
3.电容法持水率计测井 环空式持水率计测井 仪器记录显示的信号是井下的频率响应，测井
3.电容法持水率计测井
电容法是目前测量生产井产液持水率的一种主
要方法； 按测量方法可分为环空式和取样式两种；
环空式：用于连续测量或点测；
取样式：用于点测。 电容法持水率计主要用于识别流体类型和求解
各相比例（持率）。
3.电容法持水率计测井 电容法持水率计是利用油气与水的介电特性的 差异测定流体混合物中水的含量： 碳氢化合物与水具有显著不同的介电常数； 水的相对介电常数约为60- 80；
1.压差密度计测井 压差密度计测量原理 静态流体柱标准压差

P gh gd cos
为流体密度；
g为重力加速度；
h
d
Δh流体柱垂直高度；
d流体柱高度；
流体柱倾斜角度。
1.压差密度计测井 井内流道中的压力梯度（伯努力方程）
dP fV VdV g cos dz 2d dz
1.压差密度计测井 当 流 速 较 高 时 （ 大 于 300m3/d ），摩阻不 可忽略。
实 际 应 用 时 ， 通 常 采用实验图版对摩阻 进行校正。
右 图 是 斯 伦 贝 谢 公 司压差密度计摩擦校 正图版。
摩阻校正图版
1.压差密度计测井
测量仪器的组成：两个相距
2ft的压敏波纹管；压敏箱和伸 缩腔，充满煤油0。 当仪器置于密度为的流体时， 流体对压敏箱产生一个浮力作
3.电容法持水率计测井源自 设绝缘层中的电场强度为E1，取样室中的电场
强度为E2，则：
E1
D
0 r1
2L 0 r1
r L R1
R1 L R2
E2 2L 0 r 2
3.电容法持水率计测井 内外电极之间的电势差为
u du E1dL E2 dL
2.伽马流体密度计测井 仪器结构
伽玛源
记数管 测量油道 流体密度测井示意图
放射性密度计采用Cs137作伽马源，射线强度为：
I I 0e
L
ln I 0 ln I ln I K L L L
2.伽马流体密度计测井 测量效果 可以给出油、气、水间的密度差异。 仪器优点 在斜井中，仪器对井眼的斜度变化不敏感； 仪器和流动流体之间的摩擦不会影响结果； 流体动力因素对测量结果影响不大。 仪器缺点 测量的主要还是管道中央的流动流体； 测量结果受统计误差影响。
两次测量得到的方程，求解可得 1 和 e1 以及仪器
的灵敏度（A/gsL)。
1.压差密度计测井 压差密度计在井内居中测量；
井内流体一旦进入仪器和套管之间变小的环形
截面处，流速会增大； 对测量结果产生影响； 压差密度计必须在下井仪器平稳起落时测量和 记录，以提高测量精度； 测井速度不得超过3000m/h。
相对介电常数r2 。
电容器结构 示意图
3.电容法持水率计测井
若电极均匀带电量Q；则电荷
线密度为 =Q/H ；设 L 是电介
质内任意一点到轴线的距离。
C 电容器的电容量为：
为了求 C ，应先求 U 。根据高
斯定理，有：
Q U
Dds Q
s
D 2L
电容器结构 示意图
油气的相对介电常数为1.0- 4.0。
采用合适的测井方法，就可以区别油气水，并 具有较高的分辨率。
3.电容法持水率计测井
仪器结构
轴心电极和仪器外壳组成 一个同轴圆柱形电容器；
有导流孔，流体可从内、
外电极间流过； 流过其间的流体就相当于 电容法持水率 计示意图
电介质。
3.电容法持水率计测井 当油气水以不同的比例 混合时，流体的介电常
1.压差密度计测井 井径差异造成流速突 变的使曲线跳跃
测井曲线有两条：
一条原比例曲线； 另一条是放大五倍 的曲线。
产液井中压差密度 测井曲线
1.压差密度计测井
资料解释与应用：定性判别气、油、水；识别 流体的类型；划分流体界面等。 定量计算持率：
f Yh h Yw w , Yh Yw 1 f w Yh h w
Y (1 Yw )
r
w w
o
r为油水混合物介电常数；w、 o为水、油的介 电常数；ａ为油水分布状态系数。
3.电容法持水率计测井 ａ =1, 油和水按重度分离 时（电容并联）； ａ =-1 ，当油和水同轴层 状分布（电容串联）； ａ=0，当油和水均匀混合 时，乳状流时。 全油时电容量最小，全水 时电容量最大；不同的电 电容量与状态系数、 持水率的关系 容量对应不同的含水率。
这时流体绕着移动的仪器会产生一个速度增量，
1.压差密度计测井
压差密度计测井响应
Gr f (1 K F )
速度项 摩阻项 密度读值 流体密度 速度项K一般情况下可以忽略，但是当仪器的上 部和下部的流速明显不同时，速度可能造成测井 曲线上明显的差异，从而引起曲线的跳跃。 油井中从套管进入油管，或井内的井径发生明显 变化的地方，会出现曲线跳跃。
差密度计测得管中流体密
度 f=0.8g/cm3 ， 求持气率 Yg=?
f w Yh h w
0.8 1.0 0.25 0.2 1.0
1.压差密度计测井 应用特点：
全井眼探测
通常不用于水平井和
大斜度井
如果用于斜井，需要
进行井斜校正：
cor
数就不同；
从而电容器有不同的电
容量；
测量同电容器的电容量
有关的信息，就可以推
知混合物中水的含量。 电容法持水率 计示意图
3.电容法持水率计测井
电容器中心电极半径为r；
包裹电极的绝缘层半径为 R1；
绝缘材料的相对介电常数为
r1；
电容器的电极内表面半径为
R2，高为H； 绝缘层与外电极之间介质的
3.电容法持水率计测井 环空式持水率计测井 环空式持水率计传感器内绝缘层与外电极（仪 器外壳）之间的环形空间设计适当的截面积，流
体通过时不改变原有的状态。
实际测量时，仪器将内圆柱作为振荡电路的一
部分，振荡频率是环形空间内流体介电常数的函
数；测量并记录频率响应，间接求出持水率。
环空式电容持水率计可用于连续测量或定点测
资料解释：依据实验关系图版。
应用特点：
可测量较高持水率；
测量可靠性与分离状态有关；
测量误差比较大（约17%）。
3.电容法持水率计测井 取样式持水率计测井 设 水 柱 高 度 为 Hw ， 则油 柱 高度为H-Hw，则：
Hw Hw C C w Co Bw (1 ) B0 H H
密度测井给出井内流体混合密度；在两相流动 情况下定量计算持率，需要确定h和w ，可以通 过物性分析资料等获得。
1.压差密度计测井 持水率计算例子 气水两相流中的水体积密
f Yh h Yw w
Yh Yw 1
度w
=1.0g/cm3,
气体的体
积 密 度 h=0.2g/cm3, 由 压
G r cos
压差密度计与压力计 关井测量结果对比
2.伽马流体密度计测井 方法原理：利用流体介质对伽马射线的吸收特 性来测量密度； 当 E>60keV ，伽玛射线主要与介质发生康普顿 效应，吸收系数μ；
可以近似认为油、气、水的质量吸收系数相等， 为一个常数，有：
I I 0e L I 0e k L ln I 0 ln I kL
常用的仪器：压差密度计，伽玛密度计，电容 式持水率计，放射性持水率计等。
1.压差密度计测井 压差密度计又称密度梯压计，
利用两个相距 60cm （ 2ft ）的压
敏波纹管，测量井筒内流体两
点之间的压力差。
摩阻损失不大的井眼，测出的 压力梯度正比于流体密度。 测量结果可以用于识别井内流 体的类型以及流体的状态。 压差密度计
2
总压力梯度 = 重力梯度 + 摩阻梯度 + 加速梯度
Gr (1 F K )
VdV K dz
fV 2 F 2d
速度变化引起的压差
摩擦引起的损失
1.压差密度计测井