一种油水分布测试仪及测试方法
【专利摘要】本发明提供了一种油水分布测试仪及方法，本发明的测试仪包括声波系统、由电子线路构成的主机、电池三部分，各部分之间通过螺纹连接，并设有扶正器，确保仪器与井筒的同轴度。本发明采用双发四收的方式进行存储式声幅测井，通过微声差来确定水平段油水分布，并可与微温差找水方法、水平段温度压力剖面曲线一起综合用来分析热采水平井周期注采效果，在检测胶结质量的同时，通过声波在油、地层水、注入水不同介质中的传播速度的差异，检测微小的时间差以判断油水分布情况，配合微温差仪器检测到介质温度的细微差别，微温差、微声差结合起来，共同判定水的点位和来源，大大提高了测井数据的可靠性，使仪器的测量精度更高。
【专利说明】一种油水分布测试仪及测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在油田水平井开采中，水平段油水分布情况的存储式测试仪及测试方法，属仪器仪表类。
【背景技术】
[0002]当前，国内外稠油、稀油的水平井开采技术发展迅速，给我国石油产量的提高做出了很大贡献。然而水平井投入开发以来，水平井段的生产测井问题一直没有解决。有些井生产后，井下出水情况严重，因为在同样的地层中，水的渗流能力大于油的渗流能力，水平井见水后，如不及时采取调剖堵水措施，该油井的含水率将一直上升，形成水淹井，产油量明显下降，甚至损失储量。目前石油行业的许多科技人员针对如何有目标的开展水平井调剖、堵水措施，进行了大量的研究，而在堵水前，准确确定来水点的位置，却一直因为定位困难，而始终没有很好的解决方法。由于水平段测试仪器的起下问题无法解决，也没有专用的测井仪器，到目前为止，国内外尚无水平井生产测井的相关资料。因此，研究水平井段的油水分布测试方法及专用仪器，是油田生产中亟待解决的技术难题。
【发明内容】
[0003]针对油田水平井出水层位确定困难的问题，本发明提供了一种油水分布测试仪，可用于检测油水分布情况、找漏、测量液面等。本发明的测试仪属于存储式多发多收聚能声波测试仪，本仪器包括声波系统、由电子线路构成的主机结构、电池三部分，各部分依次连接，并设有扶正器，确保仪器与井筒的同轴度。
[0004]所述声波系统，包括声波系统管柱、尾帽、扶正器和上连接头；其中声波系统管柱包括上发射器、上接收器、下接收器和下发射器。当尾帽端处于垂直下端时，各结构的排列顺序由上至下依次是上连接头、扶正器、上发射器、上接收器、下接收器、下发射器、尾帽。声波系统的上连接头与主机之间可通过API 27/8寸的管螺纹连接，并通过扶正器保证其垂直度。
[0005]另外，在发射器和接收器位置对应的管柱壁处开设有孔，其它位置管柱体合理开设缝隙。开设缝隙是防止声波沿管壁的连续传播，即要开孔又要保证管柱的强度，开孔的总面积不大于该段管柱表面积的1/3。开孔原则为交错开孔。
[0006]所述主机结构为一根管柱，包括上接头、采集板、信号板和下连接头，下连接头与上述上连接头可通过螺纹连接，上接头与电池连接，所述各螺纹连接处内含密封组件及航空接插件，在声波系统、主机结构和电池的管柱外层均套装有金属隔热瓶。
[0007]所述信号板控制的声波信号发生器和声波信号的接收处理电路，用来完成声波信号接收放大处理；所述采集板用来完成信号的发生、数据的采集存储及与上位机的通讯，采集板内置大容量SD存储卡。
[0008]所述磁定位器将感应到的信号经过差分放大、低通滤波送至缓冲器，产生的低频脉冲信号经CPU内部转换为数字信号，存储至SD卡。[0009]所述电池为一根管柱，内置大容量锂电池和电池转换模块，可满足仪器连续稳定工作达36小时以上，最大可达80小时。管柱外套装金属隔热瓶，实现测试仪的耐高温特性。
[0010]本发明的测试仪整体组装完成后，电池端通过API 27/8寸管螺纹与作业管柱连接，完成起下作业，下井的顺序为声波系统、主机、电池、作业管柱。
[0011]本发明的测试仪还能在电池的后端组合连接磁定位器、温度传感器和压力传感器，与本测试仪配合使用。
[0012]本发明还提供了一种油水分布测试方法，具体而言:
[0013]本发明采用聚能多发、多收的测试方法，声波系统的工作方式采用双发四收，即双发射器为分时交替工作。上发射器发射时，上接收器设有3英尺和5英尺双接收点，采集由上到下的接收信号；下发射器发射时，下接收器亦设有3英尺和5英尺双接收点，采集由下至上的接收信号；通过声波在油水中的传播时差，即微声差来确定水平段油水分布。
[0014]本方法还可与微温差找水方法、水平段温度压力剖面曲线一起联合应用，来分析热采水平井周期注采效果。
[0015]对于油层上、下均有水层的直井，用该仪器通过测试套管胶结质量的变化，可以确定顶水、底水的来水方向，再配合微温差来区分地层水与注入水，从而为找堵水措施提供了可靠的依据；
[0016]该仪器采用了高温隔热技术，工作温度可达250°C，耐压25Mpa，连续工作最长可达 36h ；
[0017]与该测试仪电性连接的综合解释软件可绘制多种测井曲线，即直井的磁定位、声幅、变密度曲线、水平井段油水分布的微声差曲线。
[0018]本发明解决了水平井油水分布的测试技术，和油井出水来水方向判断问题，能有效验证出水位置，以便及时采取调堵措施，从而降低油井产出液的含水率，增加单井产油量，提高开发效果。具体来讲，本发明的有益效果为:
[0019]采用双发四收的方式进行存储式声幅测井，加大了发射探头的发射能量，提高了首波幅度，补偿了由于井斜造成的测量误差，通过微声差来确定水平段油水分布，并可与微温差找水方法、水平段温度压力剖面曲线一起综合用来分析热采水平井周期注采效果。大大提高了测井数据的可靠性，使仪器的测量精度更高。本发明在检测胶结质量的同时，通过声波在油、地层水、注入水不同介质中的传播速度的差异，检测微小的时间差以判断油水分布情况，尤其地层水和注入水的微小差别，并可配合微温差仪器检测到介质温度的细微差别，微温差、微声差结合起来，共同判定水的点位和来源。
[0020]本发明采用井下仪器自带大容量存储卡和电源，可预先设置采样程序，从而保证长时间、大容量的数据采集和存储。
[0021]测试过程中，不用电缆下放仪器，而是将仪器串用作业管柱起下，所有测试参数与钻井作业同步测完，解决了油稠测试仪遇阻的问题，特别是解决了水平井无法用电缆起下仪器测井的难题。
[0022]本发明采用了高温隔热技术，使其适应的工作范围大大提高。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本发明油水分布测试仪组成结构示意图；[0024]图2为本发明油水分布测试仪的声波系统部分结构示意图；
[0025]图3为本发明油水分布测试仪主机结构示意图；
[0026]图4为本发明油水分布测试仪与温度、压力测试仪组合使用的结构示意图；
[0027]图5为杜813212-H204H21井的全井存储式声幅变密度油水分布测井图；
[0028]图6为杜813212-H204H21井的固井段存储式声幅变密度油水分布测井图；
[0029]图7为杜212-H21井的固井段温度压力测试曲线图；
[0030]图8为杜212-H21井的水平井段温度压力测试曲线图；
[0031]图9为杜212-H21井的水平井段微温差测试曲线图；
[0032]图10为杜813-46-88井的存储式声幅变密度油水分布测井图；
[0033]图11为杜813-46-88井的温度压力测试曲线图；
[0034]图12为杜813-46-88井的微温差测试曲线图。
[0035]其中:
[0036]I一声波系统；2—主机；3 —电池筒； 11 一上发射器；
[0037]12—上接收器； 13—下接收器；14 一下发射器；15—尾帽；
[0038]16一扶正器；17—上连接头；21—f目号板；22—米集板；
[0039]23 —电源转换模块；24—磁定位器；26—上连接头；27—下连接头；
[0040]41 一温度传感器；42—压力传感器；43—微温差控制板。
【具体实施方式】
[0041]下面将结合附图对本发明中的具体实施例作进一步详细说明。
[0042]结合图1至图4来看，本发明油水分布测试仪整体由声波系统1、主机2、电池3组成。声波系统I通过上连接头17与主机2的下连接头27螺纹连接，内含密封组件及航空接插件。主机2通过上接头26与电池3螺纹连接，内含密封组件及航空接插件。该整体与作业管柱螺纹连接，完成起下作业。
[0043]如图3所示，声波系统1，包括声波系统管柱、尾帽15、扶正器16、上连接头17。其中声波系统管柱包括上发射器11、上接收器12、下接收器13、下发射器14。当尾帽端处于垂直下端时，所述发射器和接收器的排列顺序由上至下依次为上发射器、上接收器、下接收器、下发射器。声波系统上接头17与主机2间螺纹连接，并安装有扶正器16，所述扶正器16为套在仪器外壁与仪器同心的环套结构，外径接近于下放井筒的孔径，保证仪器在井筒的轴心位置。
[0044]在发射器和接收器位置对应的管柱壁开孔，其它位置管柱体合理开设缝隙。
[0045]所述声波系统1，硬件设置为双发射器和双接收器，工作方式采用双发四收，即双发射器为分时交替工作。上发射器发射时，双接收器同时接收，下接收器为远端接收，上发射器为近端接收；下发射器发射时，双接收器亦同时接收，上接收器为远端接收，下发射器为近端接收。
[0046]如图4所示，主机2为一根管柱，管柱外套装金属隔热瓶，实现测试仪的耐高温特性。两端为螺纹接头，内置密封组件及航空接插件。管柱内包含有两块主板、电池转换模块、磁定位器。两块主板分别是信号板和采集板。主机2上接头26与电池3通过API 27/8寸管螺纹连接。[0047]所述主机2包括两块主板，一是信号板21，完成声波信号接收放大处理，一是采集板22，完成信号的发生、数据的采集存储及与上位机的通讯。信号板21和采集板22轴对称分布，互相平行；主板与各自相关的传感器、执行部件间为有线连接。
[0048]所述主机2的信号板21控制的声波信号发生器和声波信号的接收处理电路。接收数据由主机2的采集板22进行分析存储。采集板22内置SD存储卡。
[0049]主机内含磁定位器，感应到的信号经过差分放大、低通滤波送至缓冲器，产生的低频脉冲信号经CPU内部转换为数字信号，存储至SD卡。
[0050]所述电池3为一根管柱，内置大容量锂电池，可满足仪器连续稳定工作达36小时以上，最大可达80小时。管柱外套装金属隔热瓶，实现测试仪的耐高温特性。
[0051]实施例一
[0052]下井测试前将仪器的主机部分通过上位机软件进行采样方式的设置。之后分别向下连接声波系统1，向上连接电池3。仪器整体连接完成后，连接在作业管柱的最前端进行起下，声波系统的尾帽端指向与钻井方向一致。仪器在起下过程全程进行测试和存储。设置的采样方式是依据井况和生产阶段来合理设定。测试完成，起出仪器，拆下主机2，与上位机联机通讯，回放数据，测试的综合解释软件可绘制多种测井曲线，即直井的声幅、变密度、油水分布波列曲线、水平井段油水分布曲线等。
[0053]实施例二
[0054]如图4所示，本方法还可与温度、压力测试仪组合使用，通过声波曲线与微温差找水方法、水平段温度压力剖面曲线一起联合应用，来分析热采水平井周期注采效果。
[0055]本发明油水分布测试仪的组装步骤与实施例一相同，在与作业管柱连接前，在电池筒远离主机的一端通过螺纹与温度传感器41、压力传感器42、微温差控制板43和磁定位器24组成的部件连接，然后进行起下。仪器在起下过程全程进行测试和存储。设置的采样方式是依据井况和生产阶段来合理设定。对于油层上、下均有水层的直井，用该仪器通过测试套管胶结质量的变化，可以确定顶水、底水的来水方向，再配合微温差来区分地层水与注入水，从而为找堵水措施提供了可靠的依据。测试完成，起出仪器，拆下主机2，与上位机联机通讯，回放数据，测试的综合解释软件可绘制多种测井曲线，即直井的声幅、变密度、油水分布波列曲线、水平井段油水分布的微声差曲线和双界面胶结变化曲线。
[0056]为进一步说明本发明的测试仪的优势，以杜212-H21水平井和杜813_46_88井为例分别从找水平井的出水点位、对直井的油层中含水等情况进行实验过程描述。
[0057]杜212-H21水平井采用砾石镇充防砂技术及筛管完井，一周期高含水，生产特征表现为出水。当一口井存在出水情况时，主要有两种可能，一是本井套管损坏出水或管外窜槽出水；二是邻井出水影响该井。
[0058]当选用常规的声幅变密度仪器来找本井水窜点时，造斜段刮坏电缆，无法进行测试。如图5—图9所示，是选用本发明测试仪与温度、压力测试仪组合使用，通过声波曲线与微温差找水方法、水平段温度压力剖面曲线一起联合应用进行寻找出水点的情况。其中储存式聚能声幅变密度油水分布测井图中的曲线名称及代表的含义如下表(以下同)。
[0059]表I
[0060]曲线名称曲线解释曲线位置(从左往右)
Ctt3-1(微秒)上发射器3英尺首波接收时间I
Ctt5-1(微秒)上发射器5英尺首波接收时间2
Ccl(MV)磁定位3
Ctt3-2(微秒)下发射器3英尺地层波接收时间4
Ctt5-2(微秒)下发射器5英尺地层波接收时间5
Cb 1-2(%)下发射器首波声幅曲线6
Cbl-1(%)上发射器地层波声幅曲线I
Vdl(MV)变密度8
[0061]由图6、图7可以看出:在直井段，通过Cbl-2第一界面声幅曲线和Vdl变密度曲线的显示，说明该井从井口到悬挂器(1722.1Om)井段，曲线的变化幅度不大，说明固井质量保持良好，图7显示在1725m以前的井段，温度和压力近似线性变化，也进一步证明了固井质量保持较好，与完井时固井质量基本一致；反观图6中的在第二界面，上发射器地层波声幅曲线Cbl-1，显示声幅幅值有几处较高，说明第二界面部分井段胶结变差。
[0062]再来看图5、图8，在1950.00m-2050.00m, Cbl-2筛管波声幅曲线和CbL-1地层波声幅幅值均变高，温度曲线突然上升，温差曲线亦变化较大，证明此井段有邻近井热场的波及，说明此段为主要出水段。从图9可以看出，微温差曲线在深度为198(T2050m的范围内有一个骤降的波峰，证明水从下窜到油层。 对该井漏点进行了挤灰堵水，堵水后油井含水明显下降，增油效果十分显著。
[0063]对于油层上、下均有水层的直井，用该仪器通过测试套管胶结质量的变化，可以确定顶水、底水的来水方向，再配合微温差来区分地层水与注入水，从而为找堵水措施提供了可靠的依据。以杜813-46-88井为例，结合图10-图12来看，通过对声幅变密度、温度压力及温差测试曲线图的综合分析，本井固井质量较好，但在820m和860m两处附近，声幅曲线、温度及温差曲线均显示异常，如图11所示的温度压力测试曲线表明，随着深度的增加，压力也呈直线增加，但温度曲线在深度为820m处有骤增，860m处有骤降；图12也显示温差呈现出剧烈的波动。变密度曲线显示油层上部套管胶结状况变差，证明上部水已窜到油层，实施了油层上部挤灰堵水措施后，取得了降水增产效果。
[0064]以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的等效变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。本发明的保护范围以权利要求书为准。
【权利要求】
1.一种油水分布测试仪,其特征在于,包括声波系统、主机结构、电池三部分； 所述声波系统，包括声波系统管柱、尾帽和上连接头；其中声波系统管柱包括上发射器、上接收器、下接收器和下发射器；当尾帽端处于垂直下端时，各结构的排列顺序由上至下依次是上连接头、上发射器、上接收器、下接收器、下发射器、尾帽；所述上接收器、下接收器均分别设有双接收点； 所述主机结构为一根管柱，包括上接头、采集板、信号板和下连接头，下连接头与上述上连接头连接，上接头与电池连接；采集板和信号板位于上接头和下连接头之间； 所述电池为一根管柱，内置大容量锂电池。
2.如权利要求1所述的油水分布测试仪，其特征在于，所述声波系统还包括扶正器，位于上连接头和上发射器之间。
3.如权利要求1所述的油水分布测试仪，其特征在于，在发射器和接收器位置对应的管柱壁处开设有孔，其它位置管柱体合理开设缝隙。
4.如权利要求3所述的油水分布测试仪，其特征在于，开孔原则为交错开孔，开孔的总面积不大于该段管柱表面积的1/3。
5.如权利要求1所述的油水分布测试仪，其特征在于，在所述声波系统、主机结构和电池的管柱外层均套装有金属隔热瓶。
6.如权利要求1所述的油水分布测试仪，其特征在于，声波系统、主机结构、电池三部分间通过螺纹连接，所述各螺纹连接处内含密封组件及航空接插件。
7.一种采用权利要求1中所述的油水分布测试仪的测试方法，其特征在于，所述声波系统的上发射器发射时，上接收器的双接收点采集由上到下的接收信号；下发射器发射时，下接收器的双接收点采集由下至上的接收信号；通过声波在油水中的传播时差来确定水平段油水分布。
8.如权利要求7所述的油水分布测试方法，其特征在于，用所述油水分布测试仪通过测试套管胶结质量的变化，确定顶水、底水的来水方向，再配合微温差来区分地层水与注入水，综合分析热采水平井周期注采效果。
9.如权利要求7所述的油水分布测试方法，其特征在于，所述信号板控制的声波信号发生器和声波信号的接收处理电路，接收放大处理声波信号；所述采集板用来完成信号的发生、数据的采集存储及与上位机的通讯，采集板内置大容量SD存储卡。
10.如权利要求7所述的油水分布测试方法，其特征在于，所述磁定位器将感应到的信号经过差分放大、低通滤波送至缓冲器，产生的低频脉冲信号经CPU内部转换为数字信号，存储至SD卡。
【文档编号】E21B47/107GK103485765SQ201210193555
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2012年6月12日 优先权日:2012年6月12日
【发明者】马冬兰, 于雷, 于立君 申请人:辽宁瑞达石油技术有限公司