多参数找水在油气水分析中的应用.pdf

第 2 6卷 第 6期 大庆石油地质与开发P ． G ． O ． D ． D ． 2 0 0 7年 1 2月 9 5 文章编号1 0 0 0 - 3 7 5 4 2 0 0 7 0 6 - 0 0 9 5 - 0 4 多参数 找水在 油气水 分析 中的应用 白秀云，韩 志国，闫宝东 大庆油 田有限责任公 司 第 四采油厂 ，黑龙江 大庆1 6 3 5 1 1 摘要由于地面与井下的流体环境不同，井下流体产状与地面产状 又有不同，多相流体间存在 滑脱等 影响 ，因此 ，找水录取到的产液及含水率值在两相分析的情况下与实际状况存在差距 ；引入流体力学 理论建立滑脱速度模型 ，把 多参数找水测得产液及含水通过 气一 液和油一 水 滑脱进行叠加校正 ，得到井 下实际流体体积流量和含水值 ；把 多参数找水测得井下状 态的压力、温度等数据用于气液密度及溶解 油气比的计算，再通过气态方程和 气体压缩因子计算井下各测量点原油体积系数 ，建立各找水测量点 的井下状 态与地面标准状态的气一 液流量及含水关 系模型。从 而，通过 多参数找水 的压力、温度 、流 量、含水等参数得到地 面脱 气原油、伴生气、溶解气、水的体积流量 ，克服 了两相分析的不足 。通过 实际应 用 ，收 到较 好 效果 关键词多参数 ；找 水；油、气、水；滑脱速度 中图分类号T E 3 5 3 文献标识码B Ap pl i c a t i o n o f mul t i p l e p a r ame t e r s wa t e r d e t e c t i o n i n o i l - g a s - wa t e r a na l y s i s BAI Xi u y u n，HAN Zh i g u o，YAN Ba o do n g N o ． 4 O i l P r o d u c t i o n C o m p a n y o fD a q i n g O i lfi e l d C o m p a n y L t d ． ， D a q i n g 1 6 3 5 1 1 ，C h i n a Abs t r ac tTh e r e i s s l i p b e t we e n mu l t i p h a s e flo wi n g ， a n d t h e r e i s d i f f e r e n c e b e t we e n l i q ui d s p r o d u c t i o n a n d wa t e rc u t a c c o r d i n g t o wa t e r d e t e c t i o n a n d t h o s e u n d e r r e a l c o n d i t i o n d o wn h o l e．Du e t o t h e d i f f e r e n c e b e t we e n g r o u n d a n d d o wn h o l e c o n d i t i o n，t h e p e r f o r ma n c e o f l i q ui d s d o wn ho l e i s d i f f e r e n t f r o m t h a t o n g r o u n d ． Ba s e d o n fl ui d me c ha n i c s．t h e mo d e l o f s l i p v e l o c i t y i s e s t a b l i s h e d， Th r o u g h s t a c k c o r r e c t i o n o f g a s l i q u i d a n d o i l wa t e r s l i p t o l i qu i d p r o d u c t i o n a n d wa t e r c u t me a s u r e d by mu l t i p l e p a r a me t e r s wa t e r d e t e c t i o n，t h e a c t u a l fl ui d s v o l u me a n d wa t e r c u t d o wn h o l e c a n b e g o t ． Ap p l y pr e s s u r e a n d t e mp e r a t u r e g o t b y mu l t i p l e p a r a me t e r s wa t e r d e t e c t i o n t o c a l c u l a t i o n o f g a s l i q ui d d e n s i t v a n d d i s s o l v e d o i l g a s r a t i o，a n d t h e n c a l c u l a t e c r u d e o i l v o l u me f a c t o r b a s e d o n g a s f u n c t i o n a n d g a s c o mp r e s s i b i l i t v f a c t o r ．t h e mo d e l a b o u t t h e r e l a t i o n b e t we e n g a s l i q u i d flo w v o l u me a n d wa t e r c ut b o t h d o wn h o l e a n d u n d e r g r o u n d s t a n d a r d c o n d i t i o n s c a n b e b u i l t ． Ac c o r di ng t o t h e p a r a me t e r s，p r e s s u r e ，t e mp e r a t ur e，f lo w v o l u me，wa t e r c ut ，e t c ．，t h e v o l u me flo w r a t e s o f d e g a s s e d o i l ，a s s o c i a t e d g a s，s o l u t i o n g a s a n d wa t e r c ut o n t he g r o u n d c a n b e o b t a i n e d ． I t c a n me e t t h e d e ma nd s o f t h r e e p h a s e p r o d u c t i o n mo n i t o r i n g i n o i l fi e l d a t p r e s e n t c o n d i t i o n s ，a n d t h e a c t u a l a p p l i c a t i o n r e s u l t s a r e b e t t e r ． Ke y wo r ds mu l t i p l e p a r a me t e r s ；wa t e r d e t e c t i o n； o i l ． g a s ． wa t e r ；s l i p v e l o c i t v 目前普遍使用的多参数找水测井只解释油水两相 的流量及含水值，没有定量分析气体流量，也没有考 虑多相介质垂直流动的滑脱影响 ，测量的流量并不是 准确的油水含量 ，同时，测量的压力及温度参数基本 没有得到利用 。 油田开发进入 中后期 ，尽管采用注水等手段也不 能保证油井流压高于原油饱和压力，气体必然从液流 中脱出，出现地下油气水三相产出E l -3 1 。多参数阻抗 式找水是常规产出剖面测井技术 ，对于高含水期测量 精度较高 引，目前仅应用其部分参数分析油水两相 状态下的产 出剖面 ，实际上可以结合影响测量及解释 的因素 ，通过水利学原理利用测得的多种参数展开三 相流分析 。 1 多参数找水资料分析油气水原理 1 ． 1 多参数找水特点 多参数找水一次 下井可测 量流量 、含水率 、井 收稿 日期 2 0 0 6 - 0 3 - 2 7 作者简介 白秀云 1 9 6 7一 ，女 ，黑龙江 大庆人 ，高级 工程师 ，从事油 田监测分析及 审核工作 。 维普资讯 9 6 大庆石油地质与开发P ． G ． 0 ． D ． D ． 第 2 6卷 第 6期 温 、压力 、接箍定位等 5项参数。接箍定位可验证井 下工具位置，准确控制测井深度。它采用 阻抗 式找 水 ，能够连续测量含水率 ，克服井内波动及间歇出油 影响，实现对含水率的实时监{ 贝 0 ，不受温度及矿化度 影响，受电极及流态影响很小。采用过流式不必对流 体取样测量，避免偶然性结果 ，含水测量范围适合在 5 0 ％ ～1 0 0 ％ ，而且随着产量 降低测量含水 的下限可 以降低，仪器更适 用于高含水井 ，测量结果 准确可 靠 。 1 ． 2 油一 水、气管流模型 多相流体间存在滑脱等影响 ，测井录取到的产液 及含水率值与井下实际状况存在差距 ；而由于地面与 井下的流体环境不同，井下流体产状与地面产状又有 不同。油井内生产井段最常 见泡状 流，其次段塞流 ， 很少有沫状流或雾状流出现。引用流体力学计算原油 物性参数瓜兹 奎兹． 贝格斯公 式 ，天然气在 6 8 5 ． 9 k P a表压下相对密度为 O g s 『 1 5 ． 9 1 2 1 0 - 5 、 o r f ， 1 ． 8 T 3 2 l g 0 ． 0 0 1 2 6 5 p 1 1 S 0 ． 1 7 8 1 C l 0 ． 1 4 5 p { C 3 【 】 式中 系数 C l0 ． 0 1 7 3 ， C 21 ． 1 8 7， C 32 3 ． 9 3 1 ； 天然气表压相对密度 ； 压力 P及温度 下天然气相对密度 ； 卜绝对温度， c 【 ； p 绝对压 力， k P a ； 原 油 相对 密度 ， 本地 区为 0 ． 8 4 8 5 ； S s 溶解气油 比， 1 1 1 ／ t ； |s 。 生产气油比， 11 1 ／ t 。 由阻力系数原理在油井套管无泄漏条件下 ，气体 由井下压力 P温度 条件上升过程中，流体混合物的 体积流量和平均 流速也在不 断变化，当地 面生产 1 1 1 1 。 脱气原油时，在压力 P和 下 天然气折算在标准 状态应该具有的体积 可按以下分析并通过气态方 程求得 V s S 一S 3 pV f 4 ’ 、 当天然气压力低于 3 5 M P a时 z可按下式计算 ， 并根据迭代法求出 z值 z 1 0 ． 3 1 5 0 6 一 一 0 ． 5 3 5 3 一 p 2 5 原油体积系数即地下原油在压力P温度 体积与 地面脱气原油体积比B 当P 0 ． 3时， 速度 。 1 8 L yL 可由下式计算上式 中油水的滑脱 。 1 2 ． 0 1 3 P 一P 。 丁 e x p { 一 0 7 8 8 1 一 y ／ 1 一 y ln 、p 1 ．一8 5p 。 ， l 1 0 1 9 ‘ ／ 式中 。 油的平均速 度 ，m ／ s ； 水 的平均 速度 ，m ／ s ；P w 水的密度 ，g ／ c m ；P 。 油 的密 度 ，g ／ e ra。 ；V o s 油水滑脱 速度 ，m ／ d； 地 面生产脱气原油体积，m 。 。 水的体积系数 ，近似为 1。 利用阻抗式找水数据 ，根据以上推导可得到测量 卡点处的实际油 、气 、水折合到地面脱气状态的体积 量 ，同时地面状态合层油、水质量可根据地面油 、水 密度求得 。 1 ． 5 用地面状态质量分层递减法求分层产量 在油水两相流解释中，以往一般以不同条件下的 上下测量卡点的体积流量分层递减计算分层流量等数 据，这一过程不但忽视了气体成分、滑脱影响，面且 也忽视了流体在管道内垂直运动随着压力 、温度的变 化其体积流量不断变化的实际状况 ，所以采用体积流 量的分层递减法计算 分层产量及含水率等是 不充分 的 。 由质量守恒原 理更 为合理 的计算方法是 把井下 油 、水 、气 考虑溶解气转 换 的体积折合地 面脱 气原油状态的质量，进面以质量分层递减法求出地下 各个产液层生产油 、水的质量 、气体的体积。这不但 与采油 1 3 常的量油及含水等保持条件 、单位一致 ，也 更为准确地再现地下生产状况 ，便于用户对资料 的对 比分析应用 ，使找水分层递减解释方法得到根本 的改 进 。 由上述推导得到各个测量卡点处折合到地面的合 层生产油 、水质量 G G 气体体积 ，则各层分 层生产油 、水质量为 G i 。 ～G i ， G i 一G ， 分层生产气体积 一 吨 ，以合层及分层水的质 量 占油水质量百分比计算合层及分层含水率。 p 。 2 。 2 多参数资料分析油气水的应用 同理，这种计算油水滑脱速度方法最适用于井下 持油体积占油水总体积 的 2 5 ％ 以内的油井 ，这种井 目前最多；当然，由于油水密度相近，油水表面张力 与气液表面张力的差异较大 ，因此油水段塞状流一般 不明显 ，所以持油率超过 2 5 ％ 的井也 可以引用该式 计算油水滑脱速度 。 1 ． 4 应用多参数找水资料计算地面三相实际合层产 量 设地面生产脱 气原油 、气 包 括伴 生气 和溶解 气等 、水 的体 积流量 分别 为 。 、V ，V 溶 、 ，则 S 2 1 Q 1一Y 一Y A L A 。 V o B 。 2 2 Q y A L A V w B 2 3 V s V oS 2 4 式 中 B 。 原 油 体 积 系 数 ，已 给 出计 算 方 法 ； 多参数找水视含水率较为准确 ，温度及压力测试 一 般不受井筒 中液流成分的影响所以可获得较为精确 的流体条件解释 ，能够确定产水及产气位置 ，该项测 井方法与多相流解释结合使油井产出状况的细致评价 更进一步。 在具体的方法应用中编制了一套解释程序 ，自动 完成计算过程。如某井 ，根据阻抗式 5参数测量数据 及井温 、压力曲线进行油气水三相分析 ，其两相与三 相分析对 比状况见表 1 。从表 中看 出，尽管阻抗式 5 参数资料 录取较为准确 ，含水符合较好 ，但是两相流 解释没有考虑气体及液相之 间滑脱 ，递减方法不够合 理导致结果与井 的实 际误差很 大，其 日产液 、产油 、 含水率误差分别为 6 0 ％ 、1 0 6 ． 4 ％ 、3 ． 8 5 ％。三相流 方法避免了以上不足，较好应用找水资料的各种信息 深入细致分析流体 内容 ，解释结果与井的实际误差大 幅度降低 ，其 日产液 、产油 、产气 、含水率误差分别 为 7 ． 1 6 ％ 、7 ． 7 5 ％ 、1 ． 1 3 ％ 、7 ． 8 9 ％ ，为用 户 提 供 维普资讯 9 8’ 大庆石油地质与开发P ． G ． O ． D ． D ． 第 2 6卷 第 6期 该井测 量 日产液 4 3 t 日产油 5 t ， 含水 8 8 ． 4 ％ 日产气 2 4 6 n 1 ] 应用该方法实际分析 7口井 ，总计两相流解释 日 产液 、产油 、产水 、含水率与井的实际状况平均绝对 值 误 差 分 别 为3 2 ． 8 2 ％ 、 3 7 ． 0 6 ％ 、 3 3 ． 8 8 ％ 、 2 ． 1 4 ％；三相流方法 日产液 、产油 、产气 、产水 、含 水率与井的平均绝对值误差分别为 8 ． 9 7 ％ 、6 ． 4 7 ％ 、 3 ． 7 9 ％ 、1 0 ． 2 7 ％ 、1 ． 7 ％ ，由此_二相流分析方法 与井 的实际状况更加吻合 ，使原来两相流解释的平均误差 降低了 2 3 ． 8 5 ％，3 0 ． 5 9 ％，2 3 ． 6 1 ％ ，0 ． 4 4 ％。从 整 体对比中我们发现尽管三相流分析结果与井的情况符 合较好，仍然存在较小的误差，分析测量与解释中一 些因素仍然产生一定影响，如流体的流动形态 、流体 之间的摩擦阻力 、计算物性参数 的公式 、测井仪器的 精度等都可能造成一定影响，有待于进一步讨沦其校 正措施 ，使三相流解释更为精确 。 3 结论 1 本文以流体力 学三相 流管流模 型 为基础 ， 充分利用多参数找水的各项参数研究井下及地面脱气 原油状态气液交换及气液状态、流量的变化 ，分析了 影响找水的主要客观因素及校正方法 ，把对产气油井 的油． 水两相分析还原到油． 气． 水三相分析 ，经过 7口 井的实际应用 ，三相流解释比同次测井的两相流解释 结果与井的实 际误差大 幅度降低 ，说 明方法较 为可 靠。 2 应用多参数 找水资料分析油气水弥补了油 井普遍产气，而三相流测井严重不足的现状 ，同时， 把分析结果归纳到油井地面脱气原油状态可以把测试 成果与油井生产状况直接对 比，方便 了油 田开发动态 分析的需要 。 3 分析三相流体物性参 数过程 中要根据流量 测井曲线以及压力曲线主要 区分好气体 的分布状态， 以采用适当的解释模型。 参考文献 l 1 ]张 奇斌 ，张同义，杨勇智 ．低渗透油藏试井分析及产能评价方法 探讨 [ J ]．大庆石油地质 与开发 ，2 0 0 6 ，2 5 1 6 4 - 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