一种基于阵列持率仪计算水平井持水率的新方法

1.本发明涉及一种水平井持水率的计算方法，特别是针对水平井阵列持率测井仪监测资料，对非常规油气藏水平井开发时井筒内油、气、水多相流动过程中持水率进行定量计算，是一种准确可行的水平井持水率评价方法。


背景技术：

2.随着全球油气资源需求量的日益增加和常规油气藏日益枯竭，以致密油气、页岩油气等为代表的非常规油气资源逐渐成为勘探开发的热点。不同于常规油气藏，致密油气藏、页岩油气藏等储层覆压基质渗透率普遍小于或等于0.1md，储层物性极差，水平井技术是目前开采此类油气藏最优选方法。水平井开发过程中，准确获取各生产层油、气、水产量是了解油气藏生产生产动态和指导下阶段开发方案优化调整的关键基础，而持水率是评价水平井产层各相流体生产动态的重要参数。
3.由于水平井特殊的井身结构，井筒内油、气、水多相流体自身性质的差异和重力分异效应，水平井筒内多相流体介质分布出现分层现象，常规垂直井中采用的单探头中心持水率仪不能用于监测水平井多相流体介质分布信息。目前，水平井持水率监测以sondex公司的阵列电容持水率仪cat、阵列电阻持水率仪rat和hunter公司阵列电阻持水率计afr最具有代表性，对应持水率仪为12个阵列分布探头在井下张开呈伞状，探头沿着井的横截面环绕一周切克根据弹簧臂的伸缩调整张开半径，此种仪器结构能够较为准确监测得到水平井筒内流体分布信息，而基于对应监测信号的水平井持水率定量计算成为后续油气井生产动态评价的关键基础。据文献(richard m.bateman.cased-hole log analysis and reservoir performance monitoring(second edition).springer,1942,133-140.)，水平井持水率定义为水平井筒横截面上水相流体面积与井筒横截面面积之比，在一定的深度微元上可表示体积比，表示如下：
[0004][0005]
式中，yw—水平井持水率，小数；
[0006]aw
—井筒横截面上水相流体的面积，平方米(m2)；
[0007]
a—井筒横截面总面积，平方米(m2)；
[0008]dh
—水平井深度微元，米(m)。
[0009]
对于阵列式持率监测仪，阵列探头监测信号为探头局部位置的电容或点阻率响应值，结合探头在纯水、纯油和纯气中的响应值，采用刻度法可计算得到任一探头位置局部区域内的持水率值，表示为，
[0010][0011]
式中，y
w,i
—水平井筒内阵列探头i(i＝1、2、
…
、12)处的持水率，小数；
[0012]
cpsi—水平井筒内探头i实测响应值，每秒计数率(cps)；
[0013]
cps
w,i
—探头i在全水条件时的响应值，每秒计数率(cps)；
[0014]
cps
h,i
—探头i在油或全气条件时的响应值，每秒计数率(cps)。
[0015]
水平井持水率表示为个探头局部持水率的函数，通常基于各阵列探头计算水平井持水率率方法表示为，
[0016][0017]
式中，αi—水平井筒内阵列探头i(i＝1、2、
…
、12)的权重系数，小数。
[0018]
目前水平井内基于阵列探头持水率资料计算井筒持水率方法主要有平均权重法、网格插值法和等高面积权系数法。平均权重法采用加权平均的方法求取12个探头的平均值，其认为阵列探头响应对总持水率的贡献是均等的；网格插值法中插值方法的选取受流型的影响明显，实际计算结果受插值方法选择的影响较大；等高面积权系数法通过将井筒截面按纵向高度进行五等分，各部分占总面的比例为分布于该区域内探头的权重系数。实际水平井测井过程中，井筒截面流体重力分异导致各探头对整体持水率的贡献不同，且测井过程中仪器自身旋转会造成不同深度探头相对位置发生变化，探头响应值对持水率贡献权重亦发生相应变化。因此，要准确求取水平井筒持水率，需要在剖析阵列仪器结构特征的基础上，建立一种准确的水平井持水率定量计算方法。


技术实现要素：

[0019]
本发明目的在于提供一种基于阵列持率仪计算水平井持水率的新方法，由此得到的计算结果，认识和结论，丰富了阵列持率仪监测资料计算水平井筒持水率的技术和方法，基于本发明计算的水平井筒持水率yw，与井筒实际流体分布符合率最高，提升了非常规油气藏水平井开发各产层油、气、水生产动态评价精度。
[0020]
为达到上述技术目的，本发明提供以下技术方案。
[0021]
(1)结合阵列持率仪器结构，将阵列分布的12个探头沿井筒径向投影至中心垂直线上，由于探头展开度可进行调节，因此探头距离井筒中心距离表示为，
[0022]
r＝k
·rꢀꢀꢀ
(4)
[0023]
式中，k—阵列探头张开度，小数；
[0024]
r—阵列探头距离井筒截面圆心点位置，米(m)；
[0025]
r—水平井井筒截面半径，米(m)。
[0026]
(2)当阵列持率测井仪未发生旋转时，1号探头处于最顶部位置，则投影后2号探头与12号探头、3号探头与11号探头、4号探头与10号探头、5号探头与9号探头、6号探头与8号探头位置重合，6号探头处于最底部位置，从上至下将投影至中心垂向上的探头按垂向距离进行两两等分切割，此时井筒圆形截面被切分为7个区域，各区域对应面积表示为，
[0027]
[0028][0029][0030]
a4＝πr
2-2(a
3-a
2-a1)
ꢀꢀꢀ
(8)
[0031]
则水平井持水率表示为，
[0032][0033]
式中，a1～a7—井筒截面切分后由上至下7个区域所代表的的面积，平方米(m2)；
[0034]yw,1
～y
w,12
—阵列探头对应位置处持水率值，小数。
[0035]
(3)当阵列持率测井仪发生旋转且有某一探头处于井筒截面最顶部位置时，此时处于最顶部探头整体贡献权重与未发生旋转时1号探头权重相等，其余探头根据旋转角判定所处区间与未旋转时一一对应，具体旋转度表示为，
[0036][0037]
式中，θ—阵列持率仪1号探头旋转角度，弧度；
[0038]
[]—取整数运算符；
[0039]
n—阵列持率仪1号探头旋转跨过扇形区域个数，整数。
[0040]
(3)当阵列持率测井仪发生旋转且无探头旋转至井筒截面最顶部位置时，此时阵列探头在井筒中心垂向上的投影位置全不重合，从上至下将投影至中心垂向上的探头按垂向距离进行两两等分切割，井筒圆形截面被切分为12个区域，从上至下各区域对应面积表示为，
[0041][0042]
[0043][0044][0045][0046]
a6＝a7＝0.5πr
2-a
5-a
4-a
3-a
2-a1ꢀꢀꢀ
(16)
[0047]
则水平井持水率表示为，
[0048][0049]
式中，a1～a
12
—井筒截面切分后由上至下12个区域所代表的的面积，平方米(m2)。
[0050]
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：(1)精度高，定量准确。通过考虑阵列探头的分布方式和测井过程仪器旋转，实现了不同探头探测区域权重的高精度细分，同时考虑测井过程中仪器的张开程度，使得评价结果与实际测井环境更匹配；(2)可操作性强，适用范围广。建立的方法适用于水平井阵列持率仪不同条件持水率计算，适用范围更广泛。
附图说明
[0051]
图1为阵列持率仪未发生旋转时探头分布位置及径向面积切分示意图。
[0052]
图2为阵列持率仪发生任意旋转时探头分布位置及径向面积切分示意图。
[0053]
图3为实例中阵列持率测井资料处理效果图。
具体实施方式
[0054]
图1为阵列持率仪未发生旋转时探头分布位置及径向面积切分示意图。其中1号探头处于井筒截面最顶部深度、7号探头处于井筒截面最低部深度，a1至a7为从上至下井筒切分各区域面积。
[0055]
图2为阵列持率仪发生任意旋转时探头分布位置及径向面积切分示意图。其中θ为
阵列仪器的旋转角度，仪器旋转过程中无探头处于井筒截面最顶部位置，a1至a12为井筒截面从上至下切分不同区域面积。
[0056]
图3为实例中阵列持率测井资料处理效果图。
[0057]
应用实例：
[0058]
已知a井为我国西部某油田一口水平井，该井完钻井深为米，2017年8月18日投产，目前日产液7.96m3/d，日产油1.89t/d，含水72.1％，测井当天监测井筒内动液面深度为626m。测试未抽吸，采用57mm阵列持率测井仪器测量获取该井水平段各探头持率响应曲线，测井过程中阵列探头张开度为1，采用公式(2)计算得到各阵列探头局点持水率值。各阵列探头在全油、全水和全气中响应值如下：
[0059]
全油环境：
[0060]
cps
o,1
＝9693，cps
o,2
＝10117，cps
o,3
＝9777，cps
o,4
＝9852，cps
o,5
＝10190，cps
o,6
＝10066，cps
o,7
＝9994，cps
o,8
＝9824，cps
o,9
＝9740，cps
o,10
＝9856，cps
o,11
＝9939，cps
o,12
＝9824。
[0061]
全水环境：
[0062]
cps
w,1
＝20382，cps
w,2
＝19227，cps
w,3
＝21247，cps
w,4
＝21267，cps
w,5
＝19042，cps
w,6
＝18270，cps
w,7
＝19433，cps
w,8
＝21446，cps
w,9
＝22593，cps
w,10
＝21983，cps
w,11
＝19987，cps
w,12
＝21227。
[0063]
全气环境：
[0064]
cps
g,1
＝7793，cps
g,2
＝8217，cps
g,3
＝7877，cps
g,4
＝7952，cps
g,5
＝8290，cps
g,6
＝8166，cps
g,7
＝8094，cps
g,8
＝7924，cps
g,9
＝7840，cps
g,10
＝7956，cps
g,11
＝8039，cps
g,12
＝7924。
[0065]
采用新方法计算得到的全流量层1775～1780m持水率分布于68.10～68.81％范围，平均值为68.54％；2025～2031m持水率分布于71.60～71.7％范围，平均值为71.63％，总体与井口实际生产含水率符合率最高。