CN104594889B - 一种准确测定油井剩余油储集位置的装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种准确测定油井剩余油储集位置的方法，包括液压系统、正向液压管道、反向液压管道、测试室、压力传感器、取样阀、导线孔、流体电阻率计、样品管道和转样器，其特点是将仪器的测试室用作泵抽排的抽取室，变连续泵抽排为一次一次的泵抽排，省去了一个复杂的机械单元解决了大多数油气井获取地层真实样品的问题，速度快；对特殊复杂油层，使用电阻率计及高精度压力计，就能够解决井下流体识别问题，使仪器简约，可靠性提高，一口井使用该装置，经过多次下井进行获取地层真实流体样品的测试就可以测定全部射孔段剩余油储集的精确位置。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于生产测井领域的精确测定油井剩余油储集位置的装置及其技术。
背景技术
油井，即油气生产井，套管井。在它生命的初、中、晚期都需要进行地层含油饱和度测井，或者进行产出剖面测井。这对油气井管理，注水方案设计，油气田开发设计、调整，十分重要。
饱和度测井是指测量地层含油饱和度。在套管井中要用放射性测井为主的测井系列，包括碳氧比能谱测井，中子寿命测井，脉冲中子-中子测井。
碳氧比(C/O)能谱测井，石油含碳量高，水含氧量高，用C/O能谱测井仪测得每个油层中C、O原子的相对含量,就可以用来计算剩余油饱和度(S0)。孔隙度越高，求得S0的精度就越高。如孔隙度小于15％时，就不能用作定量分析。此法可以不受地层水矿化度限制，并能在套管井中测量。
中子寿命测井法地层水或注入水矿化度高时，水中含氯量多，氯的热中子俘获截面大，而油的热中子俘获截面小。热中子衰减时间与俘获截面成反比，测量热中子的俘获截面，即可求得剩余油饱和度。此法可在套管中测量。通常采用时间推移测井：即在油井完成后未开采前,进行第一次测井,求得原始含油饱和度(S0)；油井开始生产后，注入相同于地层水的高矿化度水或让边、底水自然进侵，使油层含水饱和度不断增加，定期用此法检查，并将结果与原始情况对比，可得到当时的剩余油饱和度。当地层水矿化度小于20000ppm时，求得S0误差大，本法不能应用。
脉冲中子-中子测井(PNN)，利用长短2个探测器记录地层中的热中子计数率，以其比值计算地层含氢指数，以热中子时间衰减谱确定出地层宏观俘获截面，从而确定出含水饱和度。该项技术基本不受地层水矿化度和储层孔隙度的影响，适应范围较广，这是一种较新的放射性测井技术。
饱和度测井中，还有一种新技术是过套管电阻率测井技术，该方法本质上是一种新型的侧向测井，它通过测量透过套管泄漏至地层中的极其微弱电流产生的测量电极与地面回路间的电位差，确定出地层电阻率，并借用裸眼井或测量套管井的孔隙度，确定出储层的含水饱和度，过套管电阻率测井是当前最有力的的饱和度评价技术之一。
但是，目前的测井方法，都不能够准确地判定从哪个深度开始地层储存原油，到哪个深度开始又没有油了，而全都含水。正因为如此，油井不能正确堵水，含水率降不下来，原油生产效率极低，吨油成本极高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于生产测井领域的精确测定油井剩余油储集位置的装置及其技术。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：本发明一种准确测定油井剩余油储集位置的装置，包括液压系统、正向液压管道、反向液压管道、测试室、压力传感器、取样阀、导线孔、流体电阻率计、样品管道和转样器，所述的液压系统通过正向液压管道和反向液压管道与所述的测试室内的测试室活塞连接，所述的压力传感器和流体电阻率计设置在所述的样品管道上，并通过所述的导线孔将其数据连接线导出，所述的样品管道的前端设有进样孔，所述的取样阀设置在所述的样品管道上，所述的压力传感器是一种石英压力计，在所述装置内还设置有上封隔器胶筒下封隔器胶筒，所述的转样器由进样接口、样品室、转样器手柄、活塞、水垫、压力表、泄压管道及泄压阀组成，所述的泄压阀通过泄压管道从上到下依次与所述的压力表、样品室和取样阀连接，所述的样品室上端设置有水垫，中间设置有活塞、下端设置有取样接口。
进一步的，该装置测定油井剩余油储集位置的方法，包括以下步骤：
a、确定油水界面：通过权利要求1所述的装置测定分层地层静止压力并绘制压力曲线图，其中纵坐标为井深，横坐标为地层压力的直角坐标系中，储存原油区域的测点的地层静止压力值连成线，称为原油压力梯度线，储存地层水区域的测点的地层静止压力值连成线，称为地层水压力梯度线，两条梯度线的交点就是油水界面；
b、获取地层真实流体样品：在油区确定取样位置，将仪器座封，经过反复泵抽排(18次以上)，将环空体积内液体排到封隔器以上的井筒中，最后抽取到地层真实流体样品，保存至测试室，上提至地面，排放到转样器，它可以作为高压物性样品保存起来，送往高压物性实验室进行分析；
c、寻找剩余油位置：通过压力曲线测试确定水淹层，具体是使用精确测定油井剩余油储集位置的装置对油层点进行压力测试时，如果测不到地层静止压力，即流动压力曲线有降落段，但是曲线很快就升到井液压力值，没有地层压力的显示，就说明这个油层被水淹，测出的压力是注入水压力，与井筒液柱压力一致，就判定为水淹层.。在水淹层,需要自上而下逐点反复泵抽排，将仪器座封在分层最上方位置，进行反复泵抽排，直到将原有环空体积内液体的95％以上都排到封隔器上方的的井筒中，最后抽取到地层真实流体样品，保存至测试室，上提至地面，排放到转样器，再倒入一个透明的容器中，观察有无原油，若有原油，就在其下方30厘米处作为第二个取真样点，摄取地层真实流体样品，若有原油，就在其下方30厘米处作为第三个取真样点，摄取地层真实流体样品，以寻找临界无油位置点，临界无油位置点以上确定为含剩余油区段，临界无油位置点以下确定为水淹区段；---在未被水淹层，由压力梯度线确定油水界面；在油水界面位置，逐次摄取地层真实流体样品，以寻找临界无油位置点；临界无油位置点以上确定为产油区段，临界无油位置点以下确定为产水区段。
一口井使用该装置，经过多次下井进行获取地层真实流体样品的测试就可以测定全部射孔段剩余油储集的精确位置。这就给准确设计堵水位置提供了依据。科学堵水能够大大降低油井的含水率，解放油井中未动用或欠动用的原油，增加原油产量，大大减少无功无效无谓的注入水的消耗，将吨油成本大大降低使油井科学生产。
附图说明
图1：本发明工作原理图；图2：油层分布图。
其中，1、液压系统；2、正向液压管道；3、反向液压管道；4、测试室；5、测试室活塞；6、石英压力计；7、取样阀；8、流体电阻率计；9、样品管道；10、上封隔器胶筒；11、进样孔；12、下封隔器胶筒；13、射孔孔眼；14、套管；15、导线孔；16、进样接口；17、样品室；18、转样器手柄；19、活塞；20、水垫；21、压力表；22、开关；23、泄压管道；24、泄压阀。
具体实施方式
以下结合附图说明对本发明做进一步说明。
如图1所示，本发明一种套管井获取地层真实流体样品的装置，其特征是，包括液压系统1、正向液压管道2、反向液压管道3、测试室4、压力传感器6、取样阀7、导线孔15、流体电阻率计8和样品管道9，所述的液压系统1通过正向液压管道2和反向液压管道3与所述的测试室4内的测试室活塞5连接，所述的压力传感器6和流体电阻率计8设置在所述的样品管道9上，并通过所述的导线孔15将其数据连接线导出，所述的样品管道9的前端设有进样孔11，所述的取样阀7设置在所述的样品管道9上，所述的套管14上设置有射孔孔眼13，在所述套管内还设置有上封阻隔器胶筒10和下封阻隔器胶筒12，所述的转样器由进样接口16、样品室17、转样器手柄18、活塞19、水垫20、压力表21、泄压管道23及泄压阀24组成，所述的泄压阀24通过泄压管道23从上到下依次与所述的压力表21、样品室17和取样阀7连接，所述的样品室17上端设置有水垫20，中间设置有活塞19、下端设置有进样接口16，所述的套管14上设置有射孔孔眼13，套管14实际就是油井，地层的油气流体通过射孔孔眼13进入井筒，即套管14内。
液压系统1：只要仪器在井下做动作，它就必须设置液压系统。液压系统应包含电机、泵、油箱、各种阀件、液压油、各种管路。
测试室4：液压油通过正向、反向液压油通道(2、3)推动测试室活塞5运动，地层流体通过样品管道9进入测试室，然后通过取样阀排入井筒，抽排流体。容积应在250ml以上。
压力传感器6：采用石英压力传感器，精确度万分之五，可精确测量地层流体样品温度及压力，发送数字信号。它使用3根导线，和流体电阻率计8的4根导线共同使用导线孔15，通向仪器上方。
取样阀7：系统在测试过程中，由液压系统1产生的高压液压油，通过正向液压管道2迫使测试室活塞5上移，匀速建立起250ml测试室，进行测试；测试完成后，由液压系统1产生的高压液压油通过反向液压管道3迫使测试室活塞5下移，测试室中的液体通过取样阀排至井筒或转到转样器当中，取样阀反向不导通，正向有个门限压力，一般定作2MPa，防止样品泄漏。
流体电阻率计8：它可以测量流体的电阻率，以判断样品流体的品种，是井筒液体，还是注入水、地层的原油、地层水、地层油水混合物。电阻率实测数字信号由导线及测井电缆直传地面笔记本计算机，直读信号后判断是否继续泵抽排。它使用4根导线，和压力传感器6的3根导线共同使用引线管15，通向仪器上方。
双封隔器：包括上、下封隔器胶筒(10、12)，耐温150℃。由液压系统1产生的高压液压油，通过正向液压管道2迫使胶筒膨胀紧贴套管14，座封压力15MPa以上确保环空密封，不受井液柱的影响，座封时地层流体和仪器与套管之间的环形空间的流体进入测试室，完成分层测试；解封时，正向液压管道2的液压油卸压，返回油箱，通过反向液压管道3的液压油加压，迫使胶筒复位，脱开套管14。
转样器：转样器由进样接口16、样品室17、活塞19、水垫20、压力表21、开关22、泄压管道23及泄压阀24等部件组成。将转样器接到取样阀孔处，调节泄压阀压力值，通过反向液压管道3的高压将样品转入转样器，推动活塞，转样器中的水通过泄压阀被挤出转样器，而转入的样品却能保证一定压力(例如3MPa)并储存。(见附图1)。
详细工作原理
1、液压油沿正向液压管道2作用到双封隔器胶筒10、12，使双封隔器座封在套管14上；
2、然后液压油沿正向液压管道2推动测试室活塞5正向移动，使匀速地建立起测试室4，环空及地层流体样品在地层压力推动下由仪器进液口11，进入并装满测试室4而后完成测试；
3、液压油沿反向液压通道3推动测试室活塞5反向移动，使测试室4装满的环空及地层流体样品在液压压力推动下，通过取样阀7将流体排放到双封隔器上方的井筒中；
4、重复步骤2，3，共18次以上，即可将上下封隔器胶筒之间，套管与仪器之间的环形空间的井液抽排得只含5％以内。这个过程常称泵抽排，一般的井，这时环空的流体可以说已是地层真实流体样品。18次是室内试验结果；
5、再次重复步骤2，将地层真实流体样品装满测试室4，保存下来；
6、不进行排放样品到井筒的步骤，而是进行仪器解封步骤，即将液压油沿反向液压油通道3作用到上、下封隔器胶筒10、12上，同时让正向液压管道2中的液压油卸压，直接返回油箱，使上下封隔器胶筒解封；
7、仪器上提至井口，重复步骤1，让仪器座封在井口便于操作的位置；
8、参见附图1，井口转样。仪器座封后，在取样阀口安装好特制的转样器，调节泄压阀24压力值，通过反向液压油流通道3的高压将测试室4内样品转入转样器，推动活塞19，转样器中的水垫20通过泄压阀24、泄压管道23被挤出转样器，而转入的样品却能保证一定压力(例如3MPa)并储存；
9、卸下能够密封保压的转样器，它可以做到不漏失流体样品，包括气体样品，还可以保持住转样时的容器压力。然后让仪器双封隔器解封，分段拆开仪器，清理油污，装车离开井场；
10、特殊情况下，例如低渗透率油层、低压油层、被井筒流体倒灌油层，可能油层内流体状况很复杂，即使将环空井液抽排得只含5％以内，仍然见不到地层真实流体，我们就要进行更多次的抽排，这时就需要使用在样品管线中安置的流体电阻率计8来识别。事先要测井液、注入水、地层水、地层原油、油水混合液的电阻率值，然后用抽排过程中实测的电阻率值比对、判断目前的样品是否已经是地层的真实样品，例如原油、或地层水。如果是原油、或地层水电阻率值，而且电阻率曲线平稳后，也说明摄取到地层真实流体样品了，即可将样品保存在测试室4中。这时不进行第3步，而将双封隔器解封，即让仪器液压油沿反向液压管道3作用到双封隔器，使双封隔器解封，仪器脱开井壁，悬垂在井筒中。
附图2是油井水淹状况及取真样点分布示意图，表示一口注水开发的油井，在若干年后，几种油层水淹的状况。另外还标示出获取地层真实流体样品的位置，以寻找出油井所有剩余油的储存位置。
图中油层一是低压油层，注入水从注水井对油层驱动原油向井筒推进不很明显，但是注入水却从井筒射孔孔眼回灌侵入井筒附近的油层，将原有的地层流体挤离开井筒一段距离。
图中油层二是低渗透率油层，注入水正常驱动地层流体向井筒推进，油层尚未水淹。
图中油层三是中渗透率油层，注入水已经可以直接进入井筒，但是还有相当多的地层流体依然储存在油层中，成为部分水淹状况。
图中油层四是高渗透率油层，注入水已经全面突破油层，油层中再无原油储存，成为全水淹油层。
实施例二
测定油井剩余油储集位置的技术
一、确定油水界面的方法。
通过本发明设计的这种准确测定油井剩余油储集位置的装置可以测定分层地层静止压力，厚油层内，如果储存有原油和地层水的话，在纵坐标为井深，横坐标为地层压力的直角坐标系中，储存原油区域的测点的地层静止压力值连成线，称为原油压力梯度线，储存地层水区域的测点的地层静止压力值连成线，称为地层水压力梯度线，两条梯度线的交点，就是油水界面。这是电缆地层测试的一条基本应用技术。
所以，对于厚油层，我们在其顶端、底端靠近不渗透层处，各测试两、三个点，由静止压力值，确定顶、底段各自的压力梯度线，其交点为油、水界面，即交点上方为油区，交点下方为水区。
二、获取地层真实流体样品。
按照附图2所标示的获取地层真实流体样品的取真样点，仪器多次下井，每次将仪器上下进样口中点对准一个地层取真样点，进行取真样操作。
在油区确定取样位置，将仪器座封，经过反复泵抽排(18次以上)，将环空体积内液体排到封隔器以上的井筒中，最后抽取到地层真实流体样品，保存至测试室，上提至地面，排放到转样器，它可以作为高压物性样品保存起来，送往高压物性实验室进行分析，以提供十多种原油样品高压物性和常温常压物性参数。
三、寻找剩余油位置。
由压力曲线测试确定水淹层；使用精确测定油井剩余油储集位置的装置，对油层点进行压力测试时，如果测不到地层静止压力，即流动压力曲线有降落段，但是曲线很快就升到井液压力值，没有地层压力的显示，就说明这个油层被水淹，测出的压力是注入水压力，与井筒液柱压力一致，就判定为水淹层。
在水淹层最可能有剩余油的位置取地层真实流体样品，将样品装入透明的样品桶中，若样品中见不到油，可判定该油层已经全部水淹，如附图2的油层四的状况；若取到含油样品，就继续往下(以20厘米为间隔)取含油真样，多次将仪器下井，寻找样品中开始不含油的位置，即临界无油位置点，这个状况如附图2油层三所示。
在未被水淹层由压力梯度线确定油水界面；在油水界面位置逐次摄取地层真实流体样品以寻找临界无油位置点，如附图2油层二所示。
临界无油位置点以上确定为产油区段，临界无油位置点以下确定为产水区段。
在倒灌层泵抽排时，可以使用电阻率计监测，长时间的进行泵抽排及时识别出地层真实流体，然后获取地层真实流体样品。这个状况如附图2油层一所示。
各个测试点，即取真样点，所产出的流体样品在井场可即时判定原油体积、水体积，它是判定测试点该地层所储集流体品种的唯一物证和根据。
一口井使用精确测定油井剩余油储集位置的装置，经过多次下井进行获取地层真实流体样品的测试，就可以测定全部射孔段剩余油储集的精确位置。这就给准确设计堵水位置提供了依据。科学堵水能够大大降低油井的含水率，解放油井中未动用或欠动用的原油，增加原油产量，大大减少无功无效无谓的注入水的消耗，将吨油成本大大降低使油井科学生产。
Claims (1)
1.一种精确测定油井剩余油储集位置的方法，利用精确测定油井剩余油储集位置的装置进行测定，所述精确测定油井剩余油储集位置的装置包括液压系统、正向液压管道、反向液压管道、测试室、压力传感器、取样阀、导线孔、流体电阻率计、样品管道和转样器，所述的液压系统通过正向液压管道和反向液压管道与所述的测试室内的测试室活塞连接，所述的压力传感器和流体电阻率计设置在所述的样品管道上，并通过所述的导线孔将其数据连接线导出，所述的样品管道的前端设有进样孔，所述的取样阀设置在所述的样品管道上，所述的压力传感器是一种石英压力计，在所述装置内还设置有上封隔器胶筒下封隔器胶筒，所述的转样器由进样接口、样品室、转样器手柄、活塞、水垫、压力表泄压管道及泄压阀组成，所述的泄压阀通过泄压管道从上到下依次与所述的压力表、样品室和取样阀连接，所述的样品室上端设置有水垫，中间设置有活塞、下端设置有取样接口；
其特征在于：包括以下步骤：
a、确定油水界面：通过精确测定油井剩余油储集位置的装置测定分层地层静止压力并绘制压力曲线图，其中纵坐标为井深，横坐标为地层压力的直角坐标系中，储存原油区域的测点的地层静止压力值连成线，称为原油压力梯度线，储存地层水区域的测点的地层静止压力值连成线，称为地层水压力梯度线，两条梯度线的交点就是油水界面；
b、获取地层真实流体样品：在油区确定取样位置，将精确测定油井剩余油储集位置的装置座封，经过反复泵抽排，将环空体积内液体排到封隔器以上的井筒中，最后抽取到地层真实流体样品，保存至测试室，上提至地面，排放到转样器，作为高压物性样品保存起来，送往高压物性实验室进行分析；
c、寻找剩余油位置：通过压力曲线测试确定水淹层，具体是使用精确测定油井剩余油储集位置的装置对油层点进行压力测试时，如果测不到地层静止压力，即流动压力曲线有降落段，但是曲线很快就升到井液压力值，没有地层压力的显示，就说明这个油层被水淹，测出的压力是注入水压力，与井筒液柱压力一致，就判定为水淹层；在水淹层,需要自上而下逐点反复泵抽排，将精确测定油井剩余油储集位置的装置座封在分层最上方位置，进行反复泵抽排，直到将原有环空体积内液体的95%以上都排到封隔器上方的的井筒中，最后抽取到地层真实流体样品，保存至测试室，上提至地面，排放到转样器，再倒入一个透明的容器中，观察有无原油，若有原油，就在其下方30厘米处作为第二个取真样点，摄取地层真实流体样品，若有原油，就在其下方30厘米处作为第三个取真样点，摄取地层真实流体样品，以寻找临界无油位置点，临界无油位置点以上确定为含剩余油区段，临界无油位置点以下确定为水淹区段；在未被水淹层，由压力梯度线确定油水界面；在油水界面位置，逐次摄取地层真实流体样品，以寻找临界无油位置点；临界无油位置点以上确定为产油区段，临界无油位置点以下确定为产水区段。
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