水平井生产测井技术

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水的表观速度较低时(小于0.1英尺/秒), 为均质泡状流动。随着油相表观速度的增加,油 泡开始聚集形成大油泡流动(段塞流),最后形 成雾状流。
1.油水两相流形图
图8-4 18.0厘泊,比重0.834的油与水在0.806英寸管道中的流型
2.气水两相流形图
图8-4a 空气-水混合物在1.026英寸管道中的流型
5. 水平井中流型的分类
水平井中的流型分为三

种流动:
7

Байду номын сангаас
(1)分相流;


(2)间断流;
平 管
(3)均布流。
道 中
分相流包括层状流、波
的 流 型
状流和环状流; 间断流 包括段塞流和段状流;
均布流包括泡状流和雾
状流。
6.各流型出现的条件
当气体的流量较小时,气体和水分层流动,气体 在上半部,水在下半部,界面为平面接触。随着气 相流量的逐渐增加,气体使水面形成波动;气体流 量进一步增加形成段塞流和段状流;之后随着气体 流量的进一步增加,依次形成泡状流、环状流和雾 状流。同一口井中不可能同时出现上述各类流型, 具体情况取决于气和水的流量。
图7-9 低含水情况下的分层流体
图7-10 高含水情况下的分层流体
图7-11 水平井生产测井组合仪示意图
一、涡轮流量计和密度计的响应
把伞式流量计和放 射性密度计下入测试管 中。改变总流量,在每 一个流量点处从10%至 90%更换不同的含水率, 得到如图所示的集流伞 式流量计在水平井中 (内径为4英寸)的响 图8-12 内径为4in的水平管内流量计对油水两 应曲线。
NRen
124nVmD n
(7-18)
式中, n 和 n 分别是无滑动混合密度和混合粘度。 NRen是无滑动雷诺数。D是单位为英寸的管子内径。 NRen求出后,可利用下式求出fn值:
fn0.00 50.5 6N R 0.n 3 e2
(7-19)
(2)计算校正因素es
s
X
(7-20)
0 .05 3 2 .13 8 X 2 0 .87 X 2 2 0 5 .01x4 853
2.钻井方法 用短曲率半径钻成的井可采用裸眼或采用割缝衬
管完井。对于采用中长曲率半径的水平井,既可采用 裸眼办法,又可采用割缝衬管或水泥射孔完井。
3.钻井液 为了减少钻井时的地层伤害,可以采用负压钻井。
同时也可以用一些特殊的泥浆,如低固相或无固相的 聚合物泥浆。
水平井中的流型
在水平井和斜井中,由于轻质相与重质相的 分离,流型与垂直井中有较大差异.
3. 水相流动较低时四种流型
在水相流动较低的情况下,流型分为四种:层状流,波 纹层状流,波状流和环雾流,流型的过渡是随着气的流量 增大依次转变的。
层状流中,气体的流量很低,占居了管子的上半部,气 水界面光滑;随着气体的增加,气水界面上产生了波纹, 这就形成了波纹界面层状流;随着气体流量的进一步增加, 气水界面产生了大的波动,这就是波状流;气体流量继续 增大时,气体在中间,套管壁上为液膜,这就是环状流, 同时中间的气体含有雾状水滴,这就是雾状流。
其中,
Y
L [HL ()]2
XlnY()
(7-21) (7-22)
(3)计算压力降落
dP dP dP dZ(dZ)el(dZ)fr
s H L ()L [1 H L ()]g
dP
( d
Z)el
g gc
(s
)
式中 gc —32.2ft ·1bm/(1bf·s2) g —当地重力加速度,ft/s2
(7-23) (7-24) (7-25)
图7-6 持液率与管子倾斜度的关系
图7-7 水平管中的流型图
图7-8 归一化两相流摩阻系数
2.流型边界确定
流动类型的范围为:
(1) 分相流 L <0.01及NFR<L1或 L ≥0.01及NFR<L2
(2) 过度流 L ≥0.01和L2≤NFR≤L3
(3) 间断流 0.01 ≤ L≤ 0.4和 L3 <NFR≤L1
对于垂直井的流动y=1+0.3c ,
c ( 1 L )ld n (L ) [ e ( N L) V f( N F )g R ]
(7-14)
2. 不同情况下参数的取值
下表给出了不同流型和流动方向的情况下式(7-14)中d、 e、f和g的取值方法。
表8-2
水平流动类
d
e
f
g
分相流 1间.断61流4
或 L ≥0. 4和 L3 <NFR≤L4 (4) 均布流 L <0. 4和NFR ≥ L1
或 L ≥0. 4和NFR > L4
1.计算 L 和 NFR需要的参数
Vsl
Ql 84D2
(7-1)
Vsg
Qg 84 D2
(7-2)
Vm Vl Vg
N FR
12Vm2 gD
(7-3) (7-5)
L
相流的响应
1.密度测井仪响应
图8-13 密度测井仪响应
纵坐标表示仪器响应
的百分数
Fr
fm fo fw fo
fw、fo分别表示水、油的频
率响应。横坐标为含水率,
四条曲线对应不同的总流量。
随着流量增加,曲线接近
45°线,说明大于该流量油
水呈乳状混合流动状态,低
于该流量油水呈层状分离状态。
2.电容法持水率计响应与含水率关系
2、提高采收率,特别是在热采提高采收率开 采时,水平井段可与油藏大面积接触,因此注汽 井可提高采收率。
3、水平井可用于低渗气田开采,也可用于高 渗气藏开采。
二、水平井的几个概念
水平井的形成可分为两类:一是从地面新 钻的井,通常水平井段长度为300~1300米长; 另一类井为侧钻井,是从现有的井,横向侧钻 出来,长度为30~210米。
4. 水相流动中等时的流型
在水相流量中等的情况下,此时,气体流速较低, 不连续的变形气泡浮在管子上部,气体流速增加时, 这些气泡聚集形成气体段塞,称为段塞状流动,这一 流型是从泡状流向环雾状流型过度的一种流型。
气体的流量进一步增加时最后形成环雾状流动,泡 状和段塞状流动中,气液之间存在着较大的滑脱速度, 环雾状流动中,气体和雾滴的流速近似相等。
与校正因数es相乘得出来的:s值与 L 及HL()相关。
(1)计算fn
ftp fnes
(7-15)
g 1L
(7-16)
nLLgg
(7-17)
式中 L —井内条件下的液体密度,1b/ft3 g —井内条件下的气体密度,1b/ft3
nLLgg
式中 L —井内条件下的液体粘度,cp; g —井内条件下的气体粘度,cp;
衬管及分段隔开放式完井是将衬管与管外封隔 器一起下,将长平段分割成若干段,此方法将提 供有限的分隔段。这样可沿着井段进行增产措施 和生产控制。这一方式完井可以进行增产措施。
图7-3a 水平井完井技术示意图
四、完井的几个问题
1.地层的岩性
对于致密的地层,可以考虑裸眼办法完井,如对 于致密的石灰岩地层可以应用裸眼方法完井。
图7-3 不同的钻井技术示意图
三、水平井完井技术
在致密岩石地层中,可采用裸眼方式完井, 裸眼完井的缺点是不能实施增产措施,难于控制 注入量和产量。
割缝衬管完井的主要做法是在水平井段下入割 缝衬管以防止井眼坍塌,通常使用的三种衬管是 穿孔衬管、割缝衬管和砾石充填衬管。割缝衬管 的主要缺点是难以进行有效的增产措施。
二、斜井中的仪器响应与图版制作
解释图版在模拟井中制作完成。模拟井筒内 径为2.5英寸,倾斜角为45°。把流体电容持水率 计、流体密度计和伞式流量计下入倾斜的模拟井 筒中,如图所示
水平井产出剖面
由于水平井中油气水呈层状分离流动,故流 量计、持水率计的响应结果具有一定的纵向偏面 性,由于涡轮和持水率计暴露在油中,因此所测 信号主要反映油的流量及油的电容响应,而很少 反映另一相水的流动及含量。
对于高含水率情况,涡轮和持水率计主要暴 露在下部的水中,反映水的流动情况。测量时, 油气水必须通过金属集流伞,然后进入集流通道, 所以涡轮测得的RPS值反映了油气水总的流动情 况。
向 上 0.011 –3.768 3.539 – 向上 2.96 0.305 –0.4473 0.0978
均布流 向上 无校正 c=0 1 HL f()
全部流体
0.5056
流动类型
向 下 4.70 0.1244 –0.3692 –
三、摩擦系数的确定
两相流体间的摩擦系数ftp是用无滑动摩擦系数fn
0.98 0.845 1.065
0.4846 0.5351 0.5824
0.0868 0.0173 0.0609
如果HL(0)< L , 则令HL(0)= L ;反之使用式 (8-12)中计算出的 HL(0)的值。
1. 校正系数的计算
校正系数可以根据下列公式计算:
y 1 c {s 1 .8 i) n 0 .3 ([3 s 1 .8 3 i)n 3 } ] (7-13)
水平井生产测井技术
图7-1 垂直层面直井与平行 层面水平井示意图
图7-2 垂直油藏层面的水平井
一、水平井应用
水平井完井方式通常采用下套管注水泥射孔完 井、裸眼井完井或割缝衬管完井,完井方式主要 取决于油藏物性和该地区的实际经验。水平井主 要适用于以下情况:
1、在近海地区、边远地区及环境敏感的区域, 钻水平井既可以提高产量也可以节约钻井费用。
3.中曲率半径水平井
半径300~800ft,造斜角为6°~20°/100ft。此方 法是钻水平井的主要方法,水平井段长度可达 2000~4000ft。通常用裸眼、割缝衬管或衬管加管外 封隔器完井,有时也用水泥固井射孔方法完井。
4.长曲率半径水平井
曲率半径为1000~3000ft,造斜角为2°~ 60°/100ft。这一钻井方法所形成的水平距离可达 4000ft以上。
图8-14 在内径为4in的水平测试管中 电容持水仪对油水两相流的响应
同样可得电容法持水率 计响应与含水率之间的关系, 如图所示横坐标表示实际含 水率,纵坐标表示仪器响应 的百分数(Fr) ,三条曲线表 示不同流量。当含水率小于 0.4时,含水率与仪器响应之 间呈线性关系,大于0.4时, 含水率增加时,Fr值增长缓 慢,灵敏度降低,说明响应 曲线与垂直井的响应相似。
5.不同的钻井技术示意图
a—超短曲率(R=1~2ft,L=100~200ft); b—短曲率(R=20~40ft,L=100~800ft);
c— 中 等 曲 率 ( R=300 ~ 800ft , L=100 ~ 4000ft);
d— 长 曲 率 ( R1000ft , L=1000~4000ft)
Ql Ql Qg
Vsl Vm
1
NLV1.93Vs8l(L L)4
(7-4) (7-6)
L1 3160L.302
L3
0.1
1.4516 L
(7-7) (7-9)
L20.00092 L25.46284
L4
0.5
6.738 L
(7-8) (7-10)
2. 各参数的意义
Qg—气体流量(bbl/d);Ql—液体流量(bbl/d); Vsg—表观气体速度,ft/s; Vsl—表观液体速度,ft/s;
NFR—费劳德数,无因次; NLV—液体速度,无因次;
L —含液率,无因次; Li—流型范围,无因次;
D—管子内径,英寸; g —重力常数,32.2ft/s2 ; L —液体密度,1b/ft3; L—液体表面引力,达因/厘米。
二、持液率(持水率)HL的确定
从水平位置开始,角度为的持液率等于水平
管子的持液率乘以校正管子倾斜角度的因数y:
HL()HL(0)y
(7-11)
首先根据下列公式求出HL(0):
HL (0)
aLb
NFcR
(7-12)
根据适当的水平流动类型,从参数表7-1中
得出的参数a、b和c的值。
二、持液率(持水率)HL的确定
表8-1参数a、b和c的值
水平流动类型
a
b
c
分相流 间断流 均布流
水平井和侧钻井技术可分为四类,主要取 决于曲率半径,曲率半径即由直井过渡到水平 井的半径。
1.超短曲率水平井
半径为1~2ft,造斜角为45°~60°/ft。侧钻水 平距离为7~10ft长。在同一深度上,可以钻几口井 向外辐射出去,井径为2ft左右。
2.短曲率水平井
曲率半径为20~40ft,造斜角为2°~5°/ft。水平 段既可从套管中侧钻出去,也可在裸眼井中直接钻 出去,水平井段长度可达1000ft。
一、流型实验及流型图
1.流型实验
利用实验模型进行水平井流型实验,观察相应流体 的流型并测量持水率,各参数的变化范围为: (1) 气体流量,0~300MSCF/d; (2) 水的流量,0~30gal/min; (3) 平均系统压力,35~95Psi; (4) 管子直径,1英寸和1.5英寸; (5) 持水率,0~0.87; (6) 压力梯度,0~0.8Psi/ft; (7) 倾斜度,-90°~90°; ( 8 ) 水平流型。
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