專利名稱：相關(guān)流量注入剖面測試方法及施工工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用放射性相關(guān)測量的方法對油田配注井進行分層測量的相 關(guān)流量注入剖面測試方法及施工工藝。二、 背景技術(shù)在注入剖面測井領(lǐng)域中，對注入井進行測量的主要測井手段是渦輪流量計、 電磁流量計、超聲波流量計、靶式流量計、同位素示蹤測井和中子氧活化測井。 其中前四種測井方法主要用于對籠統(tǒng)注入井的測量(不包括喇叭口上部有吸水 層的情形)，目前這幾種方法應(yīng)用最多的是電磁流量計，這種儀器具有較i的測量范圍和較高的測量精度，其測量下限可達lmVd。其余三種方法也具有較高 的測量精度，但是這幾種方法都不能對配注井進行分層測量。目前，能夠?qū)ε渥⒕謱幼⑺窟M行測量的主要方法是同位素示蹤測井和 中子氧活化測井。同位素示蹤測井應(yīng)用較多，但是隨著油田的開發(fā)，由于長時 間受水體的沖刷，在井內(nèi)射開地層部位形成大孔道，當同位素示蹤劑到達后直 接進入地層深處，使同位素示蹤測井曲線異常顯示減弱，造成解釋誤差。另外， 此方法還受到深穿透射孔、壓裂、沾污、竄槽、漏失以及注聚井流體粘度的影 響，同樣會使測井結(jié)果的準確性受到很大影響，所以對這部分井來說，同位素 示蹤測井已經(jīng)不能滿足注入剖面測井的需求。中子氧活化測井是近期開發(fā)出來 的新測井方法，這種方法能夠?qū)τ凸芡獾姆謱幼⑺窟M行準確測量，已經(jīng)在油 田上得到了廣泛的應(yīng)用，但是這種方法的測量下限較高(為10mVd左右)，而且 測試成本較高，使其應(yīng)用規(guī)模受到一定的限制。在國外，配注井的測量儀器也僅限于斯侖貝謝公司和俄羅斯韃靼石油公司 的氧活化測井儀。三、 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種相關(guān)流量注入剖面測試方法及施工工藝，解決上 述已有技術(shù)中存在的的問題。本發(fā)明的技術(shù)方案是通過以下方式實現(xiàn)的1、 本發(fā)明的基本原理當示蹤劑靠近探測器時，探測器會產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號，如果具有一定移 動速度的示蹤劑經(jīng)過具有一定距離的兩個探測器時，那么在兩個探測器上就會 按照先后順序產(chǎn)生各自的輸出信號，如圖1所示。由于兩個探測器的間距很小， 所以兩個探測器在輸出曲線上應(yīng)該具有很好的相似性，近似地認為兩探測器的 輸出信號是相同的，只是其中一路信號相對于另外一路延遲了一定的時間，這 一延遲時間可以用相關(guān)算法計算出來，由于兩個探測器的間距是一定的，從而 容易計算出示蹤劑的移動速度。2、 本發(fā)明的測試方法將具有一定聚合特性的示蹤劑釋放到注水井的油管里，示蹤劑隨著水流一 起向下運移，.流經(jīng)偏心配水器時部分示蹤劑隨水通過水嘴流到油套管環(huán)形空間 進入注水層，當示蹤劑釋放到油管后，把帶有兩個探測器的儀器迅速下放至示 蹤劑要流經(jīng)的位置，當油套管環(huán)形空間的示蹤劑流經(jīng)兩探測器時，上下兩個探測器測到相應(yīng)的變化信號；在另一部分示蹤劑隨水在油管內(nèi)繼續(xù)下行過程中同 樣在上下兩個探測器上測到變化信號，測井曲線上出現(xiàn)兩次波峰，利用示蹤劑 的良好聚合特性及油管內(nèi)流態(tài)變化小的特點，加之示蹤劑流經(jīng)測井儀與油管環(huán) 形空間面積小、流經(jīng)的時間短、產(chǎn)生波峰寬度窄，從而叛斷出油管內(nèi)測試峰值 和油套管環(huán)形空間峰值，舍去油管內(nèi)測示峰值，利用示蹤劑流經(jīng)上下探測器時 間可計算、流速截面已知，通過相關(guān)運算方法計算出單層注水流量；如圖2所 示，本發(fā)明的示蹤劑是采用鋇131同位素。示蹤劑由鋇131同位素和硅膠在常溫常壓配制而成，其重量份數(shù)比為鋇131 同位素硅膠=40-50: 30-55。3、 本發(fā)明的相關(guān)信號的獲得及運算上、下探測器的輸出經(jīng)電路處理后可輸出隨機流動噪聲信號義U)和yU)。 如圖1所示，當被測流體在管道內(nèi)作穩(wěn)定流動時，隨機流動噪聲信號義")和7") 可以分別看作是來自各態(tài)歷經(jīng)的平穩(wěn)隨機過程力U)和^")的兩個樣本函數(shù)。 由于示蹤劑具有很好的聚合特性，所以滿足上述條件，既示蹤劑的流動滿足"凝固"模型，即兩探測器的輸出信號是相同的，只是其中一路信號在時間上延遲了 <formula>formula see original document page 5</formula>即式中"就是流體從上探測器運動到下探測器的時間，稱之為渡越時間。隨 機流動噪聲信號Wt)和jK力)信號之間的渡越時間是通過互相關(guān)運算得到的，這 也就是相關(guān)法測量的含義所在。"。和y")的互相關(guān)函數(shù)y xy( O可由下式求 得<formula>formula see original document page 5</formula>(2)將式(1)代入式(2)可得<formula>formula see original document page 5</formula> (3)KO為自相關(guān)函數(shù)，K O定義為<formula>formula see original document page 5</formula>(4)由自相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)可知當rW時7 x/( 0取得最大值。故當"時/ ;^( O 取得最大值，即義")和/")的互相關(guān)函數(shù)峰值所對應(yīng)的r值就是流體流經(jīng)上探 測器到下探測器的渡越時間。根據(jù)隨機過程理論可知，互相關(guān)函數(shù)是兩隨機過 程相關(guān)性的描述，對上、下信號作互相關(guān)運算實際上就是在不同的延時值下比 較兩信號波形的相似程度，從而求出渡越時間。"的求取采用相關(guān)運算的方式，相關(guān)運算是工程上常用的算法，這種方法 可以準確地計算出兩路相似波形延遲的時間。這也是本項目命名為相關(guān)法測量 的含義所在。4、本發(fā)明的施工工藝通過一段時間的現(xiàn)場試驗，摸索出了一套可行的現(xiàn)場測井工藝，測井考慮 到了所有的井下情況，主要分以下兩種情況(a)、對未下封隔器單層注水或多層注水從油管上返到油套管環(huán)形空間上 返再進入注水層的井的測量是先往油管里投示蹤劑，再從油管里下測井儀，速度要小于示蹤運移的速度，把測井儀下到注水層以下位置，等待示蹤劑上返 到測井儀的位置，通過測井儀上的上下探測器進行由下而上逐層測量下。(b)、對下封隔器，下配水器配注井測量是先往油管里投放示蹤劑，如果配水器是在被測注水層以下時，測試方法與第一種測試方法相同；如果配水器 是在被測注水油層以下時要把測井儀下放到被測注水油層的上方適當位置，下 放測并儀的速度要大于示蹤劑的運移速度，以免示蹤劑在儀器到達之前就流過 探測器的位置，導致探測不到信號；在進行測量時，要有足夠的測量時間，測 量時間要大于設(shè)定最小測試流量3m3/a的流經(jīng)時間。 本發(fā)明與與已有技術(shù)相比有以下優(yōu)點1、 本發(fā)明主要是針對常規(guī)的同位素示蹤測井受大孔道、沾污等影響而不能 完全滿足油田開發(fā)需要的問題提出的。目的是通過該方法的研究進一步提高配 注井吸水剖面的測量精度，為配注井注入剖面測井提供一種新的測試方法，更好地滿足油田開發(fā)需要。2、 此方法不受到深穿透射孔、壓裂、沾污、竄槽、漏失以及注聚井流體粘 度的影響，測井結(jié)果具有較高的的準確性。適合于配注井、籠統(tǒng)注入井以及籠 統(tǒng)注入條件下的上返井的測量。另外從現(xiàn)場試驗效果看該方法尤其適用于對低3、 測量范圍較寬，為3m7d 200 m7d;4、 儀器的重復性好、可靠性高、測井成功率高；5、 儀器成本相對較低，適合大面積推廣應(yīng)用。6、 配注井放射性相關(guān)方法采用在注入流體中人為添加示蹤劑，通過測量示 蹤劑的流動速度確定分層注入量的方法。這種方法可以使儀器探測到油套空間 的示蹤物質(zhì)，解決了同位素沾污等問題，實現(xiàn)了分層注入量的定量測量，提高 了測量精度。示蹤劑的示蹤特性不受時間限制，而且儀器成本相對較低。7、 液相示蹤劑具有良好的聚合性和穩(wěn)定性，保證了探測器響應(yīng)的相似性； 與注入流體具有基本相同的密度，滑脫影響可以忽略不計。液相示蹤劑的性能 是實現(xiàn)該方法的關(guān)鍵。8、 在進行相關(guān)運算時，采用多次連續(xù)的相關(guān)波形，能夠使運算結(jié)果更加準 確，相關(guān)運算的區(qū)域更加容易確定。在不同的流量下采用分段速度校正，克服 了由于管內(nèi)流速剖面的影響，使得流量的計算更加精確。四

圖l-本發(fā)明的測量原理示意圖；圖2-油套管內(nèi)都有示蹤劑時對測示影響的原理圖；圖3-示蹤劑上返井測試工藝示意圖；圖4-配注井測試工藝示意圖；圖5-示蹤劑上返井測試單峰曲線示意圖；圖6-配注井被測層位在配水器之下時的測試雙峰曲線示意圖。 圖中1-上探頭2-下探頭3-示蹤劑4-上探頭測試曲線5-下探頭測試曲 線6-油管7-注水層8-水嘴9-封隔器10-測井儀11-油套管環(huán)形空間五具體實施方式
為進一步公開本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合說明書附圖通過實施例作 說細說明1、 本發(fā)明的基本原理當示蹤劑靠近探測器時，探測器會產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號，如果具有一定移 動速度的示蹤劑經(jīng)過具有一定距離的兩個探測器時，那么在兩個探測器上就會 按照先后順序產(chǎn)生各自的輸出信號，如圖1所示。由于兩個探測器的間距很小，所以兩個探測器在輸出曲線上具有很好的相似性，近似地認為兩探測器的 輸出信號是相同的，只是其中一路信號相對于另外一路延遲了一定的時間，這 一延遲時間可以用相關(guān)算法計算出來，由于兩個探測器的間距是一定的，從而 容易計算出示蹤劑的移動速度。2、 本發(fā)明的測試方法將具有一定聚合特性的示蹤劑釋放到注水井的油管里，示蹤劑隨著水流一 起向下運移，流經(jīng)偏心配水器部分示蹤劑隨水通過水嘴流到油套管環(huán)形空間進 入注水層，當示蹤劑釋放到油管后，把帶有兩個探測器的儀器迅速下放至示蹤 劑要流經(jīng)的位置，當油套管環(huán)形空間的示蹤劑流經(jīng)兩探測器時，上下兩個探測器測到相應(yīng)的變化信號；在另一部分示蹤劑隨水在油管內(nèi)繼續(xù)下行過程中同樣 在上下兩個探測器上測到變化信號，測井曲線上出現(xiàn)兩次波峰，利用示蹤劑的 良好聚合特性及油管內(nèi)流態(tài)變化小的特點，加之示蹤劑流經(jīng)測井儀與油管環(huán)形 空間面積小、流經(jīng)的時間短、產(chǎn)生波峰寬度窄，從而叛斷出油管內(nèi)測示峰和油 套管環(huán)形空間峰值，舍去油管內(nèi)測示峰質(zhì)，利用示蹤劑流經(jīng)上下探測器時間可 計算、流速部面截面已知，通過相關(guān)運算方法計算出單層注水流量；如圖2所 示，要發(fā)明的示蹤劑是采用鋇131同位素。3、 本發(fā)明的相關(guān)信號的獲得及運算上、下游探測器的輸出經(jīng)電路處理后可輸出隨機流動噪聲信號^U)和7")。 如圖1所示，當被測流體在管道內(nèi)作穩(wěn)定流動時，隨機流動噪聲信號"0和yU) 可以分別看作是來自各態(tài)歷經(jīng)的平穩(wěn)隨機過程A")和^")的兩個樣本函數(shù)。 由于示蹤劑具有很好的聚合特性，所以滿足上述條件，既示蹤劑的流動滿足"凝x(,)"("r。) (1) 固"模型，即兩探測器的輸出信號是相同的，只是其中一路信號在時間上延遲 了 "即式中r。就是流體從上游探測器運動到下游探測器的時間，稱之為渡越時間。 隨機流動噪聲信號x(t)和/")信號之間的渡越時間是通過互相關(guān)運算得到的， 這也就是相關(guān)法測量的含義所在。J")和y(^的互相關(guān)函數(shù)^f/( O可由下式 求得<formula>formula see original document page 9</formula>將式(1)代入式(2)可得<formula>formula see original document page 9</formula>l(O為自相關(guān)函數(shù)，l(O定義為<formula>formula see original document page 9</formula>由自相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)可知當r^時y ;^( 0取得最大值。故當"時y xy( O 取得最大值，即xU)和/")的互相關(guān)函數(shù)峰值所對應(yīng)的r值就是流體流經(jīng)上游 探測器到下游探測器的渡越時間。根據(jù)隨機過程理論可知，互相關(guān)函數(shù)是兩隨 機過程相關(guān)性的描述，對上、下游信號作互相關(guān)運算實際上就是在不同的延時 值下比較兩信號波形的相似程度，從而求出渡越時間。"的求取采用相關(guān)運算的方式，相關(guān)運算是工程上常用的算法，這種方法 可以準確地計算出兩路相似波形延遲的時間。這也是本項目命名為相關(guān)法測量 的含義所在。4、本發(fā)明的施工工藝 通過一段時間的現(xiàn)場試驗，摸索出了一套可行的現(xiàn)場測井工藝，測井考慮 到了所有的井下情況，主要分以下兩種情況-(a) 、對面下封隔器單層注水或多層注水從油管上返到油套管環(huán)形空間上返 再進入注水油層的井的測量是先往油管里投示蹤劑，再從油管里下測井儀的速 度要小于示蹤運移的速度，把測井儀下到注水油層以位置，等待示蹤劑上返到測井儀的位置通過測井儀上的上下探頭進行由下而上逐層測量下。(b) 、對下封隔器，下配水器配注井測量是先往油管里投放示蹤劑，如果配 水器是在被測注水油層以下時，測試方法與第一種測試方法相同；如果配水器 是在被測注水油層以下時要把測井儀下放到被測注水油層的上方適當位置，下 放測井儀的速度要大于示蹤劑的運移速度，以免示蹤劑在儀器到達之前就流過控頭的位置，.導致探測不到信號；在進行測量時，要有足夠瞧的測量時間，測 量時間要大于設(shè)定最小測試流量3m3/a的流經(jīng)時間。如圖2所示本發(fā)明的設(shè)計思想就是將具有一定聚合特性的示蹤劑3釋放到 油管6里，示蹤劑將會隨著水流一起運移，當其流經(jīng)偏心配水器8時， 一部分 將會通過配水器流到油套空間11最后進入各個吸水層，當示蹤劑被釋放到井筒 后，把帶有兩個探測器的測井儀器10迅速下放儀器至示蹤劑3要流經(jīng)的位置， 當油套空間的示蹤劑流經(jīng)這兩個探頭l、 2時，探測器就會有相應(yīng)的變化信號， 測出兩條曲線4、 5通過互相關(guān)運算的方法就可以計算出示蹤劑流經(jīng)上下探測器 所用的時間，由于流速剖面的截面積是已知的，從而可以計算出流體的流量。 本測井方法采用點測的方式，每個注水油層7位的注入量可以用遞減法計算出 來。當示蹤劑流經(jīng)配水器時，有一部分經(jīng)過水嘴流到油套空間，而另一部分將 仍然留在油管內(nèi)隨著水流向下運移，這部分示蹤劑同樣會在探測器上產(chǎn)生輸出 信號，也就是說在測井曲線上會有兩次波峰出現(xiàn)，但是由于示蹤劑具有良好的 聚合特性，而在油管內(nèi)沒有太大的流態(tài)的改變，所以在輸出曲線上表現(xiàn)為明顯的單峰。又由于儀器和油管構(gòu)成的環(huán)型空間截面積很小，示蹤劑流經(jīng)探測器所需要 的時間相對很短，在波形上形成的波峰寬度很窄，所以通過峰值特征就可以區(qū) 分出油管內(nèi)峰和油套空間峰。圖2是當油套空間、油管內(nèi)都有示蹤劑時的儀器 響應(yīng)原理圖?，F(xiàn)場測試工藝是本測井方法的一個技術(shù)難點，需要解決兩方面的問題1) 對測井時機的把握。當示蹤劑被釋放到井筒后，對于注入量較高的井，示蹤劑 會迅速隨著水流向下運動，這時要迅速下放儀器，而且儀器的下放速度要大于 水流的速度，否則就會追趕不上示蹤劑而造成測井失敗，所以對測井時機的把 握十分關(guān)鍵。由于每口井的注入情況都有所不同，所以要探索如何在不同注入 條件下測井把握好時機；2)由于每個密封層段，往往有多個吸水層位，如果每 次釋放示蹤劑只能測量一個層，那么勢必要多次起下儀器，使測井施工效率降 低，另外，由于多次釋放，在密封井段內(nèi)會累積大量的示蹤劑，會干擾其它層 位的測量，所以要在施工工藝方面探索如何在一次釋放示蹤劑后，盡量多測些 層位。通過一段時間的現(xiàn)場試驗，摸索出了一套可行的現(xiàn)場測井工藝，測井工藝 考慮到了所有的井下情況，主要分以下兩種情況-1)對籠統(tǒng)注入條件下的上返井的測量，如圖3;2)對配注井的測量，如圖4。在本測井方法中，測井工藝至關(guān)重要。測井時要遵循這樣的原則采用與來水 方向相反的測量順序(來水方向是指油套空間相對于儀器停放的位置而言的來 水方向，但不包括油管內(nèi)的來水方向)，以避免由于前次測量殘留的示蹤劑順水 流下來導致對后面測點的影響；當油套空間與油管內(nèi)水流方向相反時(如圖3配 注井中被測層位在水嘴之上時的情形)，儀器可以停在釋放示蹤劑的位置等待示 蹤劑的到達；當油套空間與油管內(nèi)水流方向相同時(圖4配注井中被測層位在水嘴之下時的情形)，要下放儀器到被測層位的上方適當位置，下放儀器的速度 要盡可能快，以免示蹤劑在儀器到達之前就流過探頭停放的位置，導致探測不到信號；在進行測量時，要有足夠的等待時間，等待時間要長于本測井方法的 最小流量(3m7d)所要等待的時間。另外，每次上井前要充分做好測井設(shè)計，對被測井的預(yù)施工方案做到心中有數(shù)。當上返井以及配注井中的被測層位在配水器之上時的情形，測井曲線上只 有單個波峰出現(xiàn)，如圖5所示；當配注井中的被測層位在配水器之下時，如果 被測層位有吸水，那么在測井曲線上要出現(xiàn)雙峰，如圖所示，圖5、 6所示的曲 線均為實際測井曲線?，F(xiàn)場試驗證明，該采用上述方法可以完成對配注井以及籠統(tǒng)注入條件下的 上返井進行測量。
權(quán)利要求
1. 一種相關(guān)流量注入剖面測試方法，其特征在于將具有一定聚合特性的示蹤劑釋放到注水井的油管里，示蹤劑隨著水流一起向下運移，流經(jīng)偏心配水器時部分示蹤劑隨水通過水嘴流到油套管環(huán)形空間進入注水層，當示蹤劑釋放到油管后，把帶有兩個探測器的儀器迅速下放至示蹤劑要流經(jīng)的位置，當油套管環(huán)形空間的示蹤劑流經(jīng)兩探測器時，上下兩個探測器測到相應(yīng)的變化信號；在另一部分示蹤劑隨水在油管內(nèi)繼續(xù)下行過程中同樣在上下兩個探測器上測到變化信號，測井曲線上出現(xiàn)兩次波峰，利用示蹤劑的良好聚合特性及油管內(nèi)流態(tài)變化小的特點，加之示蹤劑流經(jīng)測井儀與油管環(huán)形空間面積小、流經(jīng)的時間短、產(chǎn)生波峰寬度窄，從而叛斷出油管內(nèi)測試峰值和油套管環(huán)形空間峰值，舍去油管內(nèi)測示峰值，利用示蹤劑流經(jīng)上下探測器時間可計算、流速截面已知，通過相關(guān)運算方法計算出單層注水流量。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的相關(guān)流量注入剖面測試方法，其特征在于示蹤 劑由鋇131同位素和硅膠在常溫常壓配制而成，其重量份數(shù)比為鋇131同位素 硅膠=40-50: 30-55。
3、 一種相關(guān)流量注入剖面測試方法施工工藝，其特征在于(a)、對未下封 隔器單層注水或多層注水從油管上返到油套管環(huán)形空間上返再進入注水層的井 的測量是先往油管里投示蹤劑，再從油管里下測井儀,速度要小于示蹤運移的速 度，把測井儀下到注水層以下位置，等待示蹤劑上返到測井儀的位置，通過測 井儀上的上下探測器進行由下而上逐層測量下。(b)、對下封隔器，下配水器配注井測量是先往油管里投放示蹤劑，如果 配水器是在被測注水層以下時，測試方法與第一種測試方法相同；如果配水器 是在被測注水油以下時要把測井儀下放到被測注水油層的上方適當位置，下放 測井儀的速度要大于示蹤劑的運移速度，以免示蹤劑在儀器到達之前就流過探 測器的位置，導致探測不到信號；在進行測量時，要有足夠的測量時間，測量 時間要大于設(shè)定最小測試流量3mVa的流經(jīng)時間。
全文摘要
一種相關(guān)流量注入剖面測試方法，將具有一定聚合特性的示蹤劑釋放到注水井的油管里，流經(jīng)偏心配水器時部分示蹤劑隨水通過水嘴流到油套管環(huán)形空間進入注水層，當示蹤劑釋放到油管后，把帶有兩個探測器的儀器迅速下放至示蹤劑要流經(jīng)的位置，當油套管環(huán)形空間的示蹤劑流經(jīng)兩探測器時，上下兩個探測器測到相應(yīng)的變化信號；在另一部分示蹤劑隨水在油管內(nèi)繼續(xù)下行過程中同樣在上下兩個探測器上測到變化信號，測井曲線上出現(xiàn)兩次波峰，利用示蹤劑的良好聚合特性及油管內(nèi)流態(tài)變化小的特點，加之示蹤劑流經(jīng)測井儀與油管環(huán)形空間面積小、流經(jīng)的時間短、產(chǎn)生波峰寬度窄，從而叛斷出油管內(nèi)測試峰值和油套管環(huán)形空間峰值，舍去油管內(nèi)測示峰值，利用示蹤劑流經(jīng)上下探測器時間可計算、流速截面已知，通過相關(guān)運算方法計算出單層注水流量。
文檔編號E21B47/10GK101270658SQ200810015758
公開日2008年9月24日 申請日期2008年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月30日
發(fā)明者宏 徐, 林建偉, 牟忠波, 王優(yōu)杰, 鹿洪友 申請人:濮陽市東輝鉆采技術(shù)服務(wù)有限公司