CN109209357A - 一种生产测井解释方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生产测井解释方法，所述方法包括：将油气井生产井筒分为产层段区域和不同产层之间区域；建立分段温度计算模型，利用所述分段温度计算模型，计算不同产层段流体的产量，其中，所述分段温度计算模型包括针对产层段区域的流动区域内部计算模型以及针对不同产层之间的流动储层之间计算模型。相较于现有技术，根据本发明的方法过程简单，实施需求低，可以提供更为准确的测井解释，具有很高的实用价值以及推广价值。

Description

一种生产测井解释方法

技术领域

本发明涉及地质勘探领域，具体涉及一种生产测井解释方法。

背景技术

水平井井多相流产出剖面测井解释一直是个难题。由于重力分异作用，油、气、水分别以不同流速分层流动，常规流量计和持率计等难以准确测量不同相态的流动状态。

目前针对水平井多相流，主要是利用带有多探头的阵列仪器进行分相测量。其中，利用阵列流量计测量不同相态的流速，利用阵列持率计(电容或电阻)测量不同相态的持率，进而计算出每个相态的流量。然而，阵列仪器在水平井测井也受到了一定的限制，阵列涡轮流量计的启动排量较高，产量较低的水平井测量效果较差，另外水平井内残留的碎屑和压裂砂容易导致涡轮的砂卡和损坏。电容阵列持率计在水相为连续相的情况下精度降低，电阻持率计在烃相为连续相的情况下测量精度降低。因此，一般在阵列仪器串上附加上气体持率计和密度计提高资料解释准确性。另外，水平井的井眼轨迹基本呈波浪起伏形状，在井眼的低洼地带积液较多，造成持率和密度测量的误差，而在“上坡”井段，水相易发生回流，导致涡轮的停转或反转，造成资料解释的错误。

发明内容

本发明提供了一种生产测井解释方法，所述方法包括：

将油气井生产井筒分为产层段区域和不同产层之间区域；

建立分段温度计算模型，利用所述分段温度计算模型对不同产层段流体进行计算从而进行测井解释，其中，所述分段温度计算模型包括针对产层段区域的流动区域内部计算模型以及针对不同产层之间的流动储层之间计算模型。

在一实施例中，利用所述分段温度计算模型计算不同产层段流体的产量。

在一实施例中，在所述流动区域内部计算模型中应用流动区域上部以及流动区域下部两个不同的计算模型。

在一实施例中，根据热力学守恒定律建立所述流动区域内部计算模型和/或所述流动储层之间计算模型。

在一实施例中，所述流动区域内部计算模型中考虑了气体进入井筒对温度的影响。

在一实施例中，所述方法还包括：

根据所述流动区域内部计算模型计算不同压力降低幅度对温度测井的影响。

在一实施例中，基于以下计算结果进行测井解释：

压力降低幅度越大，导致温度测井读数越低；

压力降低只对产层区域的温度有影响，对其他区域无影响。

在一实施例中，所述流动储层之间计算模型中考虑了热损失系数对温度的影响。

在一实施例中，所述方法还包括：

根据所述流动储层之间计算模型计算不同井筒热损失系数对温度测井的影响。

在一实施例中，基于以下计算结果进行测井解释：

热损失系数越大，温度变化幅度越大；

热损失系数只对不同产层区域之间流体温度产生影响，对其他区域无影响。

相较于现有技术，根据本发明的方法过程简单，实施需求低，可以提供更为准确的测井解释，具有很高的实用价值以及推广价值。

本发明的其它特征或优点将在随后的说明书中阐述。并且，本发明的部分特征或优点将通过说明书而变得显而易见，或者通过实施本发明而被了解。本发明的目的和部分优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的步骤来实现或获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明一实施例的方法流程图；

图2是根据本发明一实施例的温度测井分段解释模型示意图；

图3是根据本发明一实施例的不同压降幅度对温度测井的影响示意图；

图4是根据本发明一实施例的不同热损失系数对温度测井的影响示意图；

图5是根据本发明一实施例的利用分段温度模型进行生产测井数据解释成果图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此本发明的实施人员可以充分理解本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程并依据上述实现过程具体实施本发明。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

水平井井多相流产出剖面测井解释一直是个难题。由于重力分异作用，油、气、水分别以不同流速分层流动，常规流量计和持率计等难以准确测量不同相态的流动状态。

目前针对水平井多相流，主要是利用带有多探头的阵列仪器进行分相测量。其中，利用阵列流量计测量不同相态的流速，利用阵列持率计(电容或电阻)测量不同相态的持率，进而计算出每个相态的流量。然而，阵列仪器在水平井测井也受到了一定的限制，阵列涡轮流量计的启动排量较高，产量较低的水平井测量效果较差，另外水平井内残留的碎屑和压裂砂容易导致涡轮的砂卡和损坏。电容阵列持率计在水相为连续相的情况下精度降低，电阻持率计在烃相为连续相的情况下测量精度降低。因此，一般在阵列仪器串上附加上气体持率计和密度计提高资料解释准确性。另外，水平井的井眼轨迹基本呈波浪起伏形状，在井眼的低洼地带积液较多，造成持率和密度测量的误差，而在“上坡”井段，水相易发生回流，导致涡轮的停转或反转，造成资料解释的错误。

针对现有技术中存在的问题，本发明提出了一种新的生产测井解释方法。

温度测井由于受井筒流动扰动小，测量稳定，是生产测井行业中一种常规动态监测项目，其测量对象是地温梯度和局部温度异常，反映井的长期行为。20世纪30年代温度测井开始应用于生产测井，探测油气层位。一直以来，普遍认为温度测井在解释过程中起到了辅助判定产出/吸入层位的作用，常规应用主要有提供产出剖面测井解释模型的基础参数、定性判定产出剖面测井的产出层位、定性分析注入剖面的吸水层位等。但是，经过近几十年温度测井解释经验的积累，在某些特殊情况下温度测井在解释过程中起到了决定性作用。

由于温度测井具有的上述优势，本发明的生产测井解释方法基于温度测井实现。但是，目前利用温度异常解释井底产出剖面情况，还缺乏理论依据和解释方法，因此为了克服现有技术的不足，在本发明的方法中，建立了用于温度测井解释的分段温度计算模型。利用分段温度计算模型针对产层段区域进行计算从而获取测井解释。

下面基于附图对本发明的实施例进行具体描述。附图的流程图中示出的步骤可以在包含诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。虽然在流程图中示出了各步骤的逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

如图1所示，在一实施例中，本发明的方法包括：

建立分段温度计算模型，其中，分段温度计算模型包括针对产层段区域的流动区域内部计算模型以及针对不同产层之间的流动储层之间计算模型(S110)；

将油气井生产井筒分为产层段区域和不同产层之间区域(S120)；

利用分段温度计算模型对不同产层段流体进行计算从而获取测井解释(S130)。具体的，在本实施例中，在步骤S130中，利用分段温度计算模型，计算不同产层段流体的产量。

相较于现有技术，根据本发明的方法过程简单，实施需求低，可以提供更为准确的测井解释，具有很高的实用价值以及推广价值。在本发明的方法中，关键点之一在于分段温度计算模型的建立。具体的，在一实施例中，根据热力学守恒定律建立流动区域内部计算模型。

进一步的，在一实施例中，在流动区域内部计算模型中应用流动区域上部以及流动区域下部两个不同的计算模型。

如图2所示。图2是根据本发明内容中温度测井分段解释模型示意图，Q_ob、Q_wb、Q_gb分别为计算区域底部油、水、气的流量(B/D)，Q_ot、Q_wt、Q_gt分别为计算区域顶部油、水、气的流量(B/D)，T_b为产层底部温度(℉)，T_t为产层顶部温度(℉)。

在流动区域内，流体的热含量在流动区域底部(上部)计算公式为：

H_b＝(Q_ob×C_po×ρ_o+Q_wb×C_pw×ρ_w+Q_gb×C_pg×ρ_g)×T_b (1)

公式1中：H_b为流动区域底部流体的热含量(J)，T_b为底部温度(℉)，可以从温度测井直接读取；Q_ob、Q_wb、Q_gb分别为底部油、水、气的流量(B/D)；C_po、C_pw、C_pg分别为各种流体的比热容(Btu/lb-℉)；ρ_o、ρ_w、ρ_g分别为油、水、气的密度(g/cm3)在PVT(压力、体积、温度)模型中定义。

热含量在流动区域的顶部(上部)计算公式为：

H_t＝(Q_ot×C_po×ρ_o+Q_wt×C_pw×ρ_w+Q_gt×C_pg×ρg)×T_t (2)

公式2中：H_t为流动区域顶部流体的热含量(J)，T_t为顶部温度(℉)，可以从温度测井直接读取。Q_ob、Q_wb、Q_gb分别为底部油、水、气的流量(B/D)。

进一步的，在一实施例中，流动区域内部计算模型中考虑了气体进入井筒对温度的影响。

假设已有地温梯度剖面，流入流体的温度在流动区域中点等于地层温度。作为气体，进入的温度由焦耳-汤姆森公式校正，假设为等温过程，因此

公式3中：T_gas为气体温度，T_geo为地层温度，R为井筒半径(ft)，T为井筒温度(℉)，M为气体质量(lb)，Cp为气体比热容(Btu/lb-℉)，Z为气体进入到测量点的距离(ft)，P为井筒压力(lb/ft²)

流动区域的顶部和底部的等温公式为：

H_t＝H_b+(ΔQ_ob×C_po×ρ_o+ΔQ_wb×C_pw×ρ_w)×T_geo+ΔQ_gb×C_pg×ρg×T_gas (4)

因此：

在一实施例中，根据热力学守恒定律建立流动储层之间计算模型。进一步的，在一实施例中，流动储层之间计算模型中考虑了热损失系数对温度的影响。

在流动储层之间的温度计算公式为：

公式6中：T_f为井筒内流体的温度，T_Ge为流体进入深度处的地层温度(℉)，g_G为地温梯度(℉/ft)，z为流体向上流动的距离(ft)，T_fe为进入井筒内流体的温度(℉)，t为生产时间(天)，A为缓冲距离。

缓冲距离A表示为：

公式7以及8中：q为流量(B/D)，ρ_f为流体密度(lb/bbl)，C_f为流体比热(Btu/lb-℉)，k_h为周围地层的热导率(Btu/day-ft-℉)，U为总体热传导系数(Btu/day-ft-℉)，r_ci为套管的内径(ft)，r_ce为套管外径(ft)，k为地层的导热系数(sq ft/day)。

由以上计算可知，两个参数控制着分段模型。

焦耳-汤姆森压力导数(dPJT)：这个参数应用在生产层内部，定量分析由于压力的变化对温度的影响。然而这个方程所描述从产层到井筒的热量传递，忽略了一些现象，例如热传递和潜在的能量交换。为了能够恰当的考虑这些因素，压力导数值被校正必须考虑这些影响：首先压力导数为非线性平衡，校正并非简单的一个给定的数值，而是必须从反复的试验中得到。

热力学损失系数(HLC)：这个参数应用在产层之间，考虑了在储层内部和过套管、水泥环的热量损失。下面的分析结果指出了焦耳-汤姆森压力导数和热力学损失系数对分段模型预测的影响和其它参数对热力学损失系数的影响。

为了进一步方便测井解释，在一实施例中，针对上述两个参数进行计算分析。

具体的，在一实施例中，针对焦耳-汤姆森压力导数，根据流动区域内部计算模型计算不同压力降低幅度对温度测井的影响。

在一实施例中，针对热力学损失系数，根据流动储层之间计算模型计算不同井筒热损失系数对温度测井的影响。

以一具体应用场景为例。为了分析不同参数对温度测井的影响，根据实际情况设置了三个产层气体单相流模型。模型中套管内径为3.23in，套管外径为3.5in，水泥环外径为4.5in，射孔段分别为1010m-1020m,1030m-1050m,1060m-1070m。初始压降幅度为40psi，地层热导率为8W/(m.℃)，套管和水泥环热导率分别为50W/(m.℃)和30W/(m.℃)。井筒内为干气，气体比重为0.554，标准热容为0.43Btu/lbm/F，热导率为0.1W/(m.℃)，日产气2.8万方。

1)焦耳-汤姆森压力导数

利用分段温度计算模型计算不同压降幅度的温度剖面，图3显示压降幅度从0psi增加到40psi的温度变化曲线。横坐标为测井深度，纵坐标为温度，图中显示了压降幅度分别为0psi,20pis和40psi的温度变化曲线。1010m-1020m为第一产层，1030m-1050m为第二产层,1060m-1070m为第三产层。

如图3所示，当压降幅度增加时，温度降低明显，从第三产层的74.7℃下降到74℃。第一产层和第二产层压降幅度的变化对温度的影响与第三产层相同，即压降幅度的增加导致温度随之降低。在产层之间和第三个产层之后温度曲线重合在一起，说明了温度的独立性。图3说明了焦耳-汤姆森压力导数效应只适用于流动层，越高的压力降，导致更低温度。

因此，在一实施例中，基于以下计算结果进行测井解释：

压力降低幅度越大，导致温度测井读数越低；

压力降低只对产层区域的温度有影响，对其他区域无影响。

2)热损失系数

研究热损失系数对温度测井的影响。图4显示了当热损失系数从5W/(m.℃)增加到50W/(m.℃)，通过温度测井解释模型计算井筒内温度剖面。横坐标为测井深度，纵坐标为温度，图中显示了热损失系数分别为5W/(m.℃)、20W/(m.℃)和50W/(m.℃)的温度变化曲线。1010m-1020m为第一产层，1030m-1050m为第二产层,1060m-1070m为第三产层。

如图4所示，从第三个产层的下部，dPJT值导致了井筒流体温度的降低，但是热损失系数并没有产生影响。但是在第二产层和第三产层之间，热损失系数影响着热量传递。热损失系数越大，温度变化幅度越大。当热损失系数为50W/(m.℃)时，计算温度剖面从74.4℃降到74℃，这是因为通过井筒热传导增加，使得井筒温度在每个深度点的温度趋于平衡。在第一产层和第二产层之间的流动段，增加的热损失系数引起了热传导的增加，并且使得井筒温度趋于地层温度。在第一、第二和第三产层，焦耳-汤姆森压力导数控制着热量的传递，但是热损失系对井温没有影响。从研究的结果可得，热损失系数仅影响产层之间的流动段，热损失系数越大，井筒温度越趋于均衡，并且在每个深度点的温度趋近地层温度。

因此，在一实施例中，基于以下计算结果进行测井解释：

热损失系数越大，温度变化幅度越大；

热损失系数只对不同产层区域之间流体温度产生影响，对其他区域无影响。

以一具体应用场景为例，利用分段温度模型对某致密气井生产测井资料进行了处理解释，分析了测试段4个滑套位置的产出情况。由于没有测到井底，无法定量计算出每个滑套位置的产气、产水情况，因此只能定性分析每个滑套的产出情况。根据解释结果，4个滑套位置均有气体产出，不产水。其中6#和4#滑套产气量较大，7#和5#滑套产气量较小，产水位置靠近水平段指端。

解释成果图如图5所示，图5显示了利用分段温度模型进行生产测井数据解释成果图，图中从左到右依次为测井深度、自然伽马曲线、磁定位曲线、产层段、温度曲线、持率曲线、温度拟合曲线、每个产层段产量结果、连续剖面解释结果。其中温度曲线分为第一趟下测曲线、第二趟上测曲线和两者平均综合计算曲线。

如图5所示，根据流温、流压测试曲线和产出剖面测井曲线，对气水界面位置和4个滑套位置的产出情况进行了分析。根据产出剖面测井解释结果，6#和4#滑套产气量较大，产气占比分别为38.7％和23.39％；7#滑套和5#滑套产气量较小，产气占比分别为6.52％和7.92；3#、2#和1#滑套总产气占比为23.39％。测试的4个滑套均不产水。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。本发明所述的方法还可有其他多种实施例。在不背离本发明实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变或变形，但这些相应的改变或变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种生产测井解释方法，其特征在于，所述方法包括：

将油气井生产井筒分为产层段区域和不同产层之间区域；

建立分段温度计算模型，利用所述分段温度计算模型对不同产层段流体进行计算从而获取测井解释，其中，所述分段温度计算模型包括针对产层段区域的流动区域内部计算模型以及针对不同产层之间的流动储层之间计算模型。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用所述分段温度计算模型计算不同产层段流体的产量。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述流动区域内部计算模型中应用流动区域上部以及流动区域下部两个不同的计算模型。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据热力学守恒定律建立所述流动区域内部计算模型和/或所述流动储层之间计算模型。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述流动区域内部计算模型中考虑了气体进入井筒对温度的影响。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述流动区域内部计算模型计算不同压力降低幅度对温度测井的影响。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，基于以下计算结果进行测井解释：

压力降低幅度越大，导致温度测井读数越低；

压力降低只对产层区域的温度有影响，对其他区域无影响。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述流动储层之间计算模型中考虑了热损失系数对温度的影响。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述流动储层之间计算模型计算不同井筒热损失系数对温度测井的影响。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，基于以下计算结果进行测井解释：

热损失系数越大，温度变化幅度越大；

热损失系数只对不同产层区域之间流体温度产生影响，对其他区域无影响。