CN109594981B - 一种测量井下分层产量的方法 - Google Patents

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    • E21B47/06—Measuring temperature or pressure

Abstract

本发明公开了一种测量井下分层产量的方法，包括：步骤一、关闭油井，利用井下设备的光纤传感器测量出地温梯度曲线；步骤二、开井流动，利用井下设备光纤传感器和光纤压力传感器对井下温度数据和井下压力数据进行采集，并将采集到的井下温度数据和井下压力数据通过地面光缆传输到井上处理设备中，同时地面计量稳定状态下的油气水产量；步骤三、利用检测到的井下点节点压力与温度值，从地温梯度曲线和井下温度数据之间温度差反演计算出各层流体产出量；步骤四、得到井下位置的流体温度和流体产量的关系式，本发明通过测量井下分层温度、井下地温梯度曲线和井下压力反演计算得到井下分层油气产量，实现定点测量，检测效率高。

Description

一种测量井下分层产量的方法
技术领域
本发明涉及油井勘测领域，尤其涉及一种测量井下分层产量的方法。
背景技术
常规技术通过下入生产测井仪器进行油田井下各分层油气水产量测量。仪器包括涡轮流量计、密度计、持水率/持气率、压力计、温度计、自然伽马和接箍磁定位仪，俗称七参数仪器。为了减小流量计启动门槛对表观流速的影响，提高测量精度，除了定点测量之外，还需要工具串上、下各四次测线测量。矿场应用测线速度分别为10、20、30、40米/分钟，除了仪器工具串自身重量之外，还需要配置额外的加重才能到达高达40米/分钟的速度，增加了施工风险。常规产出剖面生产测井面临挑战：存在作业风险。由于工具串长、需要测线速度的特点，将导致钢丝张力超过最大允许拉力，复杂井轨尤为突出，部分井被迫取消产出剖面测井作业。存在安全隐患。当井下流体含有腐蚀性成分时，钢丝上、下测线活动，井口密封和钢丝强度受到考验影响数据准确性。当井下流体为稠油、完井残留胶状物、井下出砂或者其他杂物，如绑带时，影响了流量计的正常转动，甚至停止转动。
发明内容
本发明设计开发了一种测量井下分层产量的方法，通过测量井下分层温度、井下地温梯度曲线和井下压力反演计算得到井下分层油气产量，实现定点测量，检测效率高。
本发明提供的技术方案为：
一种测量井下分层产量的方法，包括：
步骤一、关闭油井，利用井下设备的光纤传感器测量出地温梯度曲线；
步骤二、开井流动，利用井下设备光纤传感器和光纤压力传感器对井下温度数据和井下压力数据进行采集，并将采集到的井下温度数据和井下压力数据通过地面光缆传输到井上处理设备中，同时地面计量稳定状态下的油气水产量；
步骤三、利用检测到的井下点节点压力与温度值，从地温梯度曲线和井下温度数据之间温度差反演计算出各层流体产出量；
步骤四、从温度差计算出的产量与所述步骤二获得的稳定状态下地面产量计量进行对比；
若从温度差计算出的产量与地面产量计量误差较大，则进行误差调整；
即修正所述步骤三得到的井下位置的流体温度差和流体产量关系式。
优选的是，所述井下设备包括：
油管，其通过油管悬挂器悬挂在井口；
光纤传感器，其通过钢丝缠绕在所述油管上；
光缆，其连接所述光纤传感器，所述光缆外侧套设有隔热管。
优选的是，所述光纤传感器采用两个测温通道，并分别从传感光纤的两端交替向所述传感光纤中注入信号光。
优选的是，所述信号光的波长为1064nm。
优选的是，所述传感光纤上各点的温度值解调公式为：
Figure BDA0001901570210000021
其中，Ti为与i位置点有关的温度函数，k为玻尔兹曼常数，Dδ为传感光纤的拉曼频移量，cp为比热容，ρ为液体密度，ε″为损耗因子，d为光纤直径，χ为热点系数。
优选的是，所述步骤三中的各层流体产出计算公式为：
Figure BDA0001901570210000022
其中，Ti为i位置点的温度，Ti 0为i位置点的地温，Pi为i位置点的压力，Pi 0为i位置点的静态压力，c为光速，ν为光纤传感器的频率，λ为信号光波长，d为光纤直径，Dδ为传感光纤的拉曼频移量。
优选的是，所述步骤四中的的流体温度和流体产量的关系式为：
Figure BDA0001901570210000031
其中，ηi为i位置点的油气产量，
Figure BDA0001901570210000032
为点i位置点稳定状态下的油气产量，μ为转换系数，f为光纤探测器工作频率，g为与光频率有关的系数，其数值为。
优选的是，所述光纤压力传感器为光纤式FP腔传感器。
本发明所述的有益效果
本发明设计开发了一种测量井下分层产量的方法，通过测量井下分层温度、井下地温梯度曲线和井下压力反演计算得到井下分层油气产量，实现定点测量，检测效率高，适应性广，可应用于井轨复杂、大斜度井等，能够实现定点测量，钢丝张力小，作业风险小。
附图说明
图1为本发明所述的测量井下分层产量的方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1所示，本发明提供的测量井下分层产量的方法，包括：
步骤一、关闭油井，利用井下设备的光纤传感器测量出地温梯度曲线；
步骤二、开井流动，利用井下设备光纤传感器和光纤压力传感器对井下温度数据和井下压力数据进行采集，并将采集到的井下温度数据和井下压力数据通过地面光缆传输到井上处理设备中，同时地面计量稳定状态下的油气水产量；传感光纤上各点的温度值解调公式为：
Figure BDA0001901570210000033
其中，Ti为与i位置点有关的温度函数，k为玻尔兹曼常数，Dδ为传感光纤的拉曼频移量，cp为比热容，ρ为液体密度，ε″为损耗因子，其数值为2.156，d为光纤直径，χ为热点系数，其数值为6.12×109/J。
步骤三、利用检测到的井下点节点压力与温度值，从地温梯度曲线和井下温度数据之间温度差反演计算出各层流体产出量；
各层流体产出计算公式为：
Figure BDA0001901570210000041
其中，Ti为i位置点的温度，Ti 0为i位置点的地温，Pi为i位置点的压力，Pi 0为i位置点的静态压力，c为光速，ν为光纤传感器的频率，λ为信号光波长，d为光纤直径，Dδ为传感光纤的拉曼频移量。
步骤四、从温度差计算出的产量与地面产量计量进行对比，若从温度差计算出的产量与地面产量计量误差较大，则进行误差调整，使模拟温度曲线与实测温度剖面曲线相吻合，得到井下位置的流体温度和流体产量的关系式
流体温度和流体产量的关系式为：
Figure BDA0001901570210000042
其中，ηi为i位置点的油气产量，
Figure BDA0001901570210000043
为点i位置点稳定状态下的油气产量，μ为转换系数，f为光纤探测器工作频率，g为与光频率有关的系数，其数值为4.28。
井下设备包括：油管、光纤传感器、光缆和井上设备，油管通过油管悬挂器悬挂在井口；光纤传感器通过钢丝缠绕在油管上，并能够随油管进入油井内；光缆一端连接光纤传感器，光缆外侧套设有隔热管，光缆另一端连接井上设备。光纤传感器随钢丝下入油管，光缆外侧的隔热管可以防止井下高温液体腐蚀光缆，光纤传感器检测到的温度信号经光缆传递回井上设备，并根据光信号的拉曼频移量计算温度。
作为一种优选，光纤传感器采用两个测温通道，并分别从传感光纤的两端交替向所述传感光纤中注入信号光，作为一种优选，信号光的波长为1064nm。
实施以井下分层产量测量过程为例，作进一步说明
关井一定时间，一般选取24小时以上，等待井下温度稳定之后，地面通过钢丝滚筒下入光纤钢丝至井下，测量出地温梯度曲线，温度测量依据如下公式：
Figure BDA0001901570210000051
其中，Ti为与i位置点有关的温度函数，k为玻尔兹曼常数，Dδ为传感光纤的拉曼频移量，cp为比热容，ρ为液体密度，ε″为损耗因子，其数值为2.156，d为光纤直径，χ为热点系数，其数值为6.12×109/J。
开井流动，井下测量温度剖面的同时，地面计量稳定状态下的油气水产量；
利用公式从温度差反演计算出各层流体产出贡献
各层流体产出计算公式为：
Figure BDA0001901570210000052
其中，Ti为i位置点的温度，Ti 0为i位置点的地温，Pi为i位置点的压力，Pi 0为i位置点的静态压力，c为光速，ν为光纤传感器的频率，λ为信号光波长，d为光纤直径，Dδ为传感光纤的拉曼频移量。
各分层油气水产量反演出模拟稳定剖面曲线，与实测温度剖面进行对比和匹配性分析，从温度差计算出的产量与地面产量计量进行对比，并且进行人工调整，模拟温度曲线与实测温度剖面曲线吻合性好，即为完成分析。
流体温度和流体产量的关系式为：
Figure BDA0001901570210000053
其中，ηi为i位置点的油气产量，
Figure BDA0001901570210000061
为点i位置点稳定状态下的油气产量，μ为转换系数，f为光纤探测器工作频率，g为与光频率有关的系数，其数值为4.28。
探测时，通过检测井下温度和压力把上述计量地面标准状态下，得到各层流体三相产量。
本发明设计开发了一种测量井下分层产量的方法，通过测量井下分层温度、井下地温梯度曲线和井下压力反演计算得到井下分层油气产量，实现定点测量，检测效率高，适应性广，可应用于井轨复杂、大斜度井等，能够实现定点测量，钢丝张力小，作业风险小。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种测量井下分层产量的方法，其特征在于，包括：
步骤一、关闭油井，利用井下设备的光纤传感器测量出地温梯度曲线；
步骤二、开井流动，利用井下设备光纤传感器和光纤压力传感器对井下温度数据和井下压力数据进行采集，并将采集到的井下温度数据和井下压力数据通过地面光缆传输到井上处理设备中，同时地面计量稳定状态下的油气水产量；
步骤三、利用检测到的井下点节点压力与温度值，从地温梯度曲线和井下温度数据之间温度差反演计算出各层流体产量；
步骤四、从温度差计算出的产量与所述步骤二获得的稳定状态下地面计量产量进行对比；
若从温度差计算出的产量与地面计量产量误差较大，则进行误差调整；
即修正所述步骤三得到的井下位置的流体温度差和流体产量关系式。
2.根据权利要求1所述的测量井下分层产量的方法，其特征在于，所述井下设备包括：
油管，其通过油管悬挂器悬挂在井口；
光纤传感器，其通过钢丝缠绕在所述油管上；
光缆，其连接所述光纤传感器，所述光缆外侧套设有隔热管。
3.根据权利要求2所述的测量井下分层产量的方法，其特征在于，所述光纤传感器采用两个测温通道，并分别从传感光纤的两端交替向所述传感光纤中注入信号光。
4.根据权利要求3所述的测量井下分层产量的方法，其特征在于，所述信号光的波长为1064nm。
5.根据权利要求3所述的测量井下分层产量的方法，其特征在于，所述传感光纤上各点的温度值解调公式为：
Figure FDA0003597965250000011
其中，Ti为与i位置点有关的温度函数，k为玻尔兹曼常数，Dδ为传感光纤的拉曼频移量，cp为比热容，ρ为液体密度，ε″为损耗因子，d为光纤直径，χ为热点系数。
6.根据权利要求1或5所述的测量井下分层产量的方法，其特征在于，所述步骤三中的各层流体产量计算公式为：
Figure FDA0003597965250000021
其中，ηi为i位置点的油气产量，Ti为i位置点的温度，Ti 0为i位置点的地温，Pi为i位置点的压力，Pi 0为i位置点的静态压力，c为光速，ν为光纤传感器的频率，λ为信号光波长，d为光纤直径，Dδ为传感光纤的拉曼频移量。
7.根据权利要求6所述的测量井下分层产量的方法，其特征在于，所述步骤四中的流体温度差和流体产量的关系式为：
Figure FDA0003597965250000022
其中，ηi为i位置点的油气产量，
Figure FDA0003597965250000023
为点i位置点稳定状态下的油气产量，μ为转换系数，f为光纤探测器工作频率，g为与光频率有关的系数，其数值为4.28。
8.根据权利要求1所述的测量井下分层产量的方法，其特征在于，所述光纤压力传感器为光纤式FP腔传感器。
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