【正文】 所謂產(chǎn)出同密度的流體并非一定是同樣性質(zhì)的流體，比如一個(gè)井內(nèi)水柱中有少量氣體從中流過(guò)，混合密度與油相近，如果有油進(jìn)入井眼，壓差密度值不會(huì)有什么變化。一般說(shuō)，在射開層段的邊緣上壓差密度計(jì)讀數(shù)有變化，即表明可能有流體進(jìn)入井內(nèi)。摩阻項(xiàng)F總是造成壓差密度計(jì)讀數(shù)的增加，與大流量以及小尺寸套管、油管或裸眼井等條件下形成的很高流速直接相關(guān)。但是，當(dāng)儀器上部與下部的流速明顯不同時(shí)，速度項(xiàng)就可觀了，可能造成測(cè)量曲線上的明顯異常。如圖39所示，實(shí)曲線是用g/cm3刻度的；虛線是沒有刻度的放大測(cè)量，其靈敏度是實(shí)線的5倍。壓差密度計(jì)通常居中測(cè)量。并要了解井斜、井底溫度和壓力，檢查立管壓力，了解油管內(nèi)油氣界面深度以及油管上部30m處油的密度。刻度方法是在地面先將儀器置于空氣中，調(diào)線路靈敏度，使儀器讀數(shù)；然后將儀器置于自來(lái)水池內(nèi)，調(diào)線路靈敏度，使儀器讀數(shù)為。斯侖貝謝公司的壓差密度計(jì)GMSB，～ g/cm3， g/cm3，測(cè)量精度為177。因?yàn)橥ǔx器是在穩(wěn)定流動(dòng)條件下測(cè)量的，兩個(gè)壓敏箱間距只有60厘米，其間速度變化很小。壓敏箱和伸縮腔內(nèi)充滿密度為ρo的圖 38 壓差密度計(jì)的結(jié)構(gòu)煤油，當(dāng)儀器置于密度為ρ的流體內(nèi)時(shí)，流體便對(duì)壓敏箱產(chǎn)生一個(gè)作用力使浮動(dòng)連管及與其相連的磁性插棒一起移動(dòng)，從而使換能器的線圈內(nèi)輸出一個(gè)同井內(nèi)流體密度ρ有關(guān)的信號(hào)。 壓差密度計(jì)測(cè)井壓差密度計(jì)又稱密度梯壓計(jì)，利用兩個(gè)相距約60厘米的壓敏波紋管，測(cè)量井筒內(nèi)流體兩點(diǎn)間的壓力差值。在認(rèn)識(shí)油層方面，不穩(wěn)定試井是一種更重要的技術(shù)手段。所謂穩(wěn)定實(shí)際上是相對(duì)的，一般要求符合下述條件：油井在同一工作制度下，三天內(nèi)產(chǎn)量波動(dòng)不超過(guò)5%；兩次測(cè)得的流動(dòng)壓力波動(dòng)不超過(guò)1at；采油指數(shù)變化不超過(guò)15%。若用橫坐標(biāo)表示油井產(chǎn)量q，縱坐標(biāo)表示油井流動(dòng)壓力，標(biāo)出兩種工作制度下的測(cè)值，兩點(diǎn)連線延伸后與縱軸交點(diǎn)讀數(shù)即為所求的地層壓力，如圖37所示。這樣只要測(cè)出兩種工作制度的流動(dòng)壓力和流量，就可以比較容易地求出地層壓力和采油指數(shù)。圖 36 關(guān)井期間的層間橫流如果在穩(wěn)定生產(chǎn)條件下同時(shí)測(cè)得各層的壓力和流量，作出各層產(chǎn)量同其壓力的交會(huì)圖，還可以評(píng)價(jià)各個(gè)儲(chǔ)層的生產(chǎn)特性以及層間干擾情況。在穩(wěn)定生產(chǎn)條件下測(cè)得的井底壓力同地面產(chǎn)量的交會(huì)圖，可用于確定入井流量關(guān)系，求出井底任意流壓下的產(chǎn)量。當(dāng)油層壓力高于飽和壓力時(shí)，采油指數(shù)用下式計(jì)算 （34）式中，—日產(chǎn)油量；—流動(dòng)壓力，可在穩(wěn)定生產(chǎn)條件下測(cè)取；—井底靜壓，可以關(guān)井用壓力計(jì)測(cè)得。再者，當(dāng)壓力急劇變化時(shí)，在兩個(gè)晶體之間因?yàn)橛偷母魺岙a(chǎn)生一個(gè)溫度差異，也必須花費(fèi)時(shí)間才能達(dá)到讀數(shù)平衡。通常，儀器本身的溫度也同時(shí)測(cè)量并轉(zhuǎn)換成另一頻率電碼信號(hào)，這樣，地面儀器就能根據(jù)所測(cè)溫度自動(dòng)進(jìn)行壓力的溫度校正。若取n=3，則測(cè)量響應(yīng)表示為 （35）因此，儀器刻度需要確定G、H、I、J四個(gè)系數(shù)。一個(gè)作為測(cè)量晶體，作用在晶體上的壓力會(huì)改變晶體振蕩器的頻率，并受環(huán)境溫度的影響；另一個(gè)作為參考晶體，置于真空中，其振蕩頻率僅受環(huán)境溫度的影響。傳感器的自振頻率越高，則它可測(cè)出的壓力變化頻率越高。但是，壓電晶體的自振頻率與厚度有關(guān)。如果去掉壓力，晶格重新恢復(fù)正六邊形，電荷自然消失。石英是一種結(jié)晶的二氧化硅(SiO2)，自然形態(tài)為正六棱柱。%(13psi)。%(177。68949Pa(10psi)范圍內(nèi)。因?yàn)榫€圈升溫比降溫過(guò)程容易得多，故應(yīng)變壓力計(jì)下放測(cè)量比上提測(cè)量穩(wěn)定得更快。這一形變傳遞至應(yīng)變線圈，使線圈的直流電阻稍有改變，并由惠登斯電橋進(jìn)行差分測(cè)量，如同上述膜式應(yīng)變壓力計(jì)的信號(hào)那樣被傳至地面記錄、顯示。壓力計(jì)由一個(gè)柱體構(gòu)成，底部含有一個(gè)筒狀壓力空腔（見圖33）。電阻的變化采用惠登斯電橋差分測(cè)量，經(jīng)放大后用于控制一個(gè)電壓控制振蕩器。目前常用的材料是康銅絲和鎳鉻合金絲。在測(cè)量過(guò)程中由于只需彈性元件極微小的變形，所以應(yīng)變式壓力計(jì)具有較高的固有頻率，能夠測(cè)量快速變化的壓力。 壓力測(cè)井原理目前，生產(chǎn)測(cè)井所用的井下壓力計(jì)主要有應(yīng)變壓力計(jì)和石英晶體壓力計(jì)。同一壓力系統(tǒng)內(nèi)，各井點(diǎn)折算到標(biāo)準(zhǔn)深度(一般是海平面或油水界面)的原始地層壓力值相等或近似。再有，不同礦化度的水之間的滲透也可能造成異常壓力，起密封作用的頁(yè)巖在離子交換中相當(dāng)于一個(gè)半滲透膜，如果其內(nèi)水的礦化度較周圍水高，滲透將造成異常高的壓力。異常的靜水壓深關(guān)系可用下式表示 （29）式中，C為常數(shù)，超壓層C為正，欠壓層C為負(fù)。在完全正常情況下，某一深度的水壓為 （28）式中，D—深度，m；P——壓力，Pa；dp/dD—水的壓力梯度。在油藏一定深度處，覆蓋層壓力等于孔隙內(nèi)流體壓力（FP）與在個(gè)別巖石質(zhì)點(diǎn)之間作用的顆粒壓力(OP，又稱基質(zhì)壓力)之和。在多數(shù)沉積盆地中，油藏壓力與深度成正比，～。由于油層是一個(gè)連通的水動(dòng)力系統(tǒng)，當(dāng)油藏邊界在供水區(qū)時(shí)(圖30)，在水柱壓頭的作用下，油層的各個(gè)水平面上將具有相應(yīng)的壓力數(shù)值。在物理學(xué)中常用絕對(duì)壓力，而在工程上往往對(duì)超出大氣壓力的壓力感興趣，儀表測(cè)值直接指示超出大氣壓力的數(shù)值，稱為表壓力。因此，溫度測(cè)井前至少應(yīng)穩(wěn)定注入48小時(shí)以上。F；A層和B層之間對(duì)應(yīng)B層吸水量，=3176。于是，應(yīng)用式(525)估算注入井的分層相對(duì)吸水量特別方便。曲線上的負(fù)異常表明，B層和D層被壓裂開。酸化后測(cè)井溫，曲線上的正異常顯示，可據(jù)以確定酸液進(jìn)入層位。于是，在6558 ft取向RDT曲線上溫度低的一邊(約90176。為了測(cè)試6680ft的L層，先在6675ft測(cè)RDT，曲線顯示管壁一邊溫度高而另一邊溫度低，說(shuō)明有串槽現(xiàn)象。圖26 圖 26 井溫測(cè)井示出套管外氣竄 圖 27 RDT測(cè)井檢查管外串槽是一口油井的氣向下竄流，從裸眼井段頂部流入井眼的情形。因此，一般對(duì)于高壓氣層，可以根據(jù)溫度測(cè)井曲線上的負(fù)異常顯示，判斷出氣口的部位。因此，根據(jù)溫度測(cè)井曲線開始偏離地溫梯度線的部位，可以判斷產(chǎn)液層位。在一口注水井中注水一段時(shí)期，然后關(guān)井按一定時(shí)間間隔多次進(jìn)行溫度測(cè)井，觀察井溫剖面恢復(fù)到原來(lái)地溫值的過(guò)程。圖 24 關(guān)井測(cè)量注水井溫根據(jù)以上特征，流動(dòng)井溫曲線能夠指示單層吸水井段。隨著深度增加，注入水獲得來(lái)自地層的熱能，井溫曲線可能逐漸與地溫梯度線平行。對(duì)于一些重點(diǎn)井，選擇若干個(gè)，測(cè)量記錄相應(yīng)的井底溫度T，作如圖29所示的半對(duì)數(shù)交會(huì)圖，便可確定測(cè)點(diǎn)處的原始地層溫度，沿垂向上的變化即為地溫梯度。 確定地溫梯度地溫梯度值隨地區(qū)不同有很大變化，是油田開發(fā)過(guò)程中溫度測(cè)井對(duì)比分析的基礎(chǔ)。在所有測(cè)井項(xiàng)目中，必須最先進(jìn)行溫度測(cè)量，并在儀器下放過(guò)程中進(jìn)行，以免儀器與電纜運(yùn)動(dòng)破壞原始的溫度場(chǎng)。徑向微差井溫儀在預(yù)定深度旋轉(zhuǎn)測(cè)量一圈，就會(huì)發(fā)現(xiàn)這種變化，從而指出串槽的準(zhǔn)確位置。徑向微差井溫儀(RDT)在相對(duì)兩個(gè)臂上各裝一個(gè)高靈敏度溫度傳感器，可以測(cè)量套管內(nèi)壁同一深度上相隔180176。保持電流I恒定，測(cè)出M、N間的電位差，就可測(cè)出變化后的溫度。電阻溫度計(jì)采用橋式電路，利用不同金屬材料電阻元件的溫度系數(shù)差異，間接求出溫度的變化。由(21)式可見，井內(nèi)任何深度上流體的溫度變化是流量、時(shí)間以及流體熱學(xué)性質(zhì)的函數(shù)，并同地層的熱學(xué)性質(zhì)有關(guān)。紊流流體的有效熱導(dǎo)率是它的分子值的很多倍，而且由于井眼半徑很小，故在徑向上流體的溫度變化可以忽略。由于井不完善，在井底常產(chǎn)生時(shí)間很短但明顯的壓力降，這會(huì)導(dǎo)致吸收熱量的氣體膨脹，出現(xiàn)低溫異常。油層溫度還可能受到地下循環(huán)水的影響。大慶油田在井深400m以下，℃/100m。油層溫度主要來(lái)自地球內(nèi)部的熱能。溫度測(cè)井資料可用于確定油層溫度，了解井內(nèi)流體流動(dòng)狀態(tài)，劃分注入剖面，確定產(chǎn)氣、產(chǎn)液口位置，檢查管柱泄漏、串槽，評(píng)價(jià)酸化、壓裂效果等多個(gè)方面。對(duì)于人們的直觀感覺，溫度是表征物體冷熱程度的參數(shù)；而對(duì)于熱力學(xué)過(guò)程，溫度則是反映系統(tǒng)熱平衡的一個(gè)狀態(tài)參數(shù)。如果數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)范圍之外，軟件就不能輸出速度和流量資料。但是，氧活化水流測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)采集和資料應(yīng)用有比較嚴(yán)格的要求。在如此大源距下，固定氧組分可忽略不計(jì)。圖20 氧活化水流測(cè)量示意圖圖21上部是在穩(wěn)定流動(dòng)條件下，當(dāng)套管外水流速度為7m/min時(shí)，遠(yuǎn)探測(cè)器計(jì)數(shù)率的模擬結(jié)果。氧活化測(cè)量水流是一種動(dòng)態(tài)方法，基于一個(gè)非常短的活化期(2s或10s)和隨后較長(zhǎng)的數(shù)據(jù)采集期(典型為60s)。氧活化產(chǎn)生的16N衰變后，能穿透幾英寸厚的典型井筒材料，如井內(nèi)流體、油管、套管和水泥等。氧活化水流測(cè)井的物理基礎(chǔ)是脈沖中子與氧元素的相互作用。再之，放射性示蹤劑應(yīng)該加入流量遞增的那種水中，以避免前一次作業(yè)對(duì)后一次測(cè)量造成影響。同理，接觸面以上地層的吸水量對(duì)應(yīng)于由油套環(huán)空反注的水量。 裸眼注水剖面測(cè)井測(cè)量裸眼完井的注水剖面時(shí)(如碳酸鹽巖剖面)，沒有標(biāo)稱井徑值可用，精確測(cè)量井徑值也有困難。放射性示蹤測(cè)井沾污的機(jī)理，是由于活性懸浮液隨注入水運(yùn)移過(guò)程中，接觸到油管和套管的壁面、接箍以及偏心配水器、封隔器而可能被吸附，沾附量的多少與接觸部位的粗糙程度和清潔程度有關(guān)；另外還與井下工具在含有離子的水中所形成的偶電層有關(guān)，負(fù)電極會(huì)吸引帶正電荷的放射性微粒。圖18為一實(shí)例，相對(duì)吸水量用式(14)計(jì)算得到。相對(duì)吸水量的計(jì)算公式為 （14）式中，是吸水層i的()異常面積增量。在向地層中擠懸浮液時(shí)，水和固相載體分離，水進(jìn)入地層，活化載體濾積在地層表面，形成一活化層。因?yàn)榉派湫酝凰氐膹?qiáng)度按其半衰期不斷衰減，使用時(shí)需按下式計(jì)算： （12）式中，I0 、I分別為放射性同位素出廠和使用時(shí)的強(qiáng)度；T為放射性同位素的半衰期；t為放射性同位素從出廠到使用的時(shí)間。目前，測(cè)量配注剖面多用131Ba微球和井下釋放技術(shù)，并要求對(duì)微球的粒徑、密度、比強(qiáng)度進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制。選擇的原則是:① 同位素放射出的伽馬射線能量適中，既能穿過(guò)套管、油管、儀器外殼被記錄,又便于安全防護(hù), MeV左右；② 同位素的半衰期適中，太短的不利于保存和運(yùn)輸，太長(zhǎng)了影響以后的放射性測(cè)井；③ 具備較強(qiáng)的附著能力，在施工過(guò)程中不會(huì)與載體脫附；④ 易于制作，成本較低，使用安全。我國(guó)油田在實(shí)踐中創(chuàng)造的放射性示蹤測(cè)量方法，解決了配注剖面測(cè)井難題。實(shí)際測(cè)井過(guò)程中，由于儀器反復(fù)上下移動(dòng)，還會(huì)對(duì)噴射的放射性液團(tuán)的移動(dòng)造成干擾。圖 17 一口生產(chǎn)井內(nèi)核流量計(jì)跟蹤測(cè)井圖圖17是一口生產(chǎn)井內(nèi)核流量計(jì)跟蹤測(cè)井圖。 測(cè)出參考曲線后，儀器仍移動(dòng)到原測(cè)點(diǎn)位置，再以測(cè)參考曲線的同一恒定速度追蹤放射性液團(tuán)，并測(cè)量記錄伽馬曲線，標(biāo)出峰值相對(duì)于零時(shí)刻出現(xiàn)的滯后時(shí)間。生產(chǎn)井內(nèi)則需自上而下測(cè)量，噴射點(diǎn)應(yīng)選在兩射孔層之間以及交連井段靠近下方位置。表 3 一口注水井核流量計(jì)連續(xù)測(cè)量解釋結(jié)果井深m信號(hào)間距ΔH，m流速Vf, m/s流量Q, m3/d000 跟蹤測(cè)量方法當(dāng)射孔層之間的距離足夠大時(shí)，可以用單探測(cè)器的核流量計(jì)，噴射放射性示蹤劑后，沿流體流動(dòng)方向，多次跟蹤測(cè)量記錄示蹤劑造成的鐘形伽馬曲線，然后求出相應(yīng)位置管道中心的流速。由計(jì)算結(jié)果可見，在射孔層段頂部，定點(diǎn)測(cè)量和連續(xù)測(cè)量結(jié)果略有差異，但都接近井口注水時(shí)393m3/d，說(shuō)明測(cè)量解釋結(jié)果可信。但是，儀器上提速度的任何變化以及對(duì)流體流動(dòng)的擾動(dòng)，都會(huì)造成一些影響，所以，連續(xù)測(cè)量解釋結(jié)果的精度稍遜于定點(diǎn)測(cè)量方式。連續(xù)測(cè)量也是自下而上進(jìn)行的，與定點(diǎn)測(cè)量不同的是儀器以穩(wěn)定的速度一邊上提一邊測(cè)量，依次在各選定深度噴射示蹤劑，連續(xù)記錄每個(gè)探器接收的伽馬射線強(qiáng)度隨井深的變化情況。。核流量計(jì)定點(diǎn)測(cè)量產(chǎn)出剖面的方法與測(cè)注入剖面相同，但探測(cè)器與噴射器的位置不同，測(cè)井順序是自上而下逐點(diǎn)進(jìn)行，并且所求出的只是混合流體的流量。該方法是在穩(wěn)定注水條件下，自下而上，依次將儀器停在每個(gè)測(cè)點(diǎn)(射孔井段的底部和每?jī)蓚€(gè)射孔層位之間至少選一個(gè)測(cè)點(diǎn)，頂部則應(yīng)選擇兩個(gè)以上測(cè)點(diǎn))，噴射示蹤劑后，記錄放射性液團(tuán)流經(jīng)兩個(gè)伽馬探測(cè)器的時(shí)間，如圖13所示。當(dāng)在生產(chǎn)井內(nèi)測(cè)量時(shí)，噴射器則需裝在伽馬探測(cè)器的下部，測(cè)量順序也相反，自上而下逐點(diǎn)進(jìn)行。兩個(gè)探測(cè)器的間距一般為2m右，具體位置可以根據(jù)所測(cè)井內(nèi)流量大小預(yù)先選擇配置。根據(jù)井的類型和流量大小，流量計(jì)有不同的裝配結(jié)構(gòu)和測(cè)量方式。對(duì)于注水井，一般選用水溶性的鹽酸或水即可。核流量計(jì)測(cè)井之所以采用放射性同位素作為標(biāo)記物，是由于放射性同位素具有較強(qiáng)的伽馬放射性，便于采用伽馬探測(cè)器進(jìn)行測(cè)量。s，則可在兩條曲線間內(nèi)插或外推，并且即使粘度線選的不太合適，所求結(jié)果誤差也不大。圖11為斯侖貝謝公司封隔式流量計(jì)的實(shí)驗(yàn)關(guān)系曲線。由于導(dǎo)流器喉道的橫截面積很小，大多數(shù)井的流量在流體經(jīng)過(guò)渦輪時(shí)的平均速度相當(dāng)高，因此，與任何一種通過(guò)的流體速度相比，油、氣、水彼此之間的滑動(dòng)速度變得無(wú)足輕重了，可以按均流模型簡(jiǎn)單求解各相流量。即使對(duì)于密度不特別低的天然氣，渦輪響應(yīng)變化也不大。傘式流量計(jì)用金屬旋翼代替封隔器皮囊，下井時(shí)旋翼折疊，使儀器能夠通過(guò)油管下入井內(nèi)；測(cè)量時(shí)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)旋翼張開，封隔流道，集流后測(cè)量錄取資料。封隔式流量計(jì)測(cè)井時(shí)，測(cè)點(diǎn)應(yīng)選在套管上沒有射孔炮眼或腐蝕變形的部位，使皮囊脹開后能將流道封死，所有流體都經(jīng)過(guò)集流器總成。圖 10 測(cè)井資料井下刻度圖 導(dǎo)流式渦輪流量計(jì)測(cè)井封隔式流量計(jì)和傘式流量計(jì)都帶有機(jī)械導(dǎo)流裝置，測(cè)井時(shí)儀器封隔流道，迫使井內(nèi)流體全部或部分混合，加速流過(guò)一定內(nèi)徑的導(dǎo)流器喉道，作用于渦輪傳感器。分析測(cè)速與轉(zhuǎn)子速度的線性關(guān)系，并將現(xiàn)場(chǎng)刻度線的斜率同實(shí)驗(yàn)室刻度數(shù)據(jù)比較，便可檢查測(cè)井資料質(zhì)量。圖 9 全井眼流量計(jì)的測(cè)井曲線表 2 渦輪流量計(jì)測(cè)井解釋數(shù)據(jù)表測(cè)速與方向轉(zhuǎn)子速度（RPS）A點(diǎn)B點(diǎn)C點(diǎn)D點(diǎn)下測(cè)115()下測(cè)82()下測(cè)50()點(diǎn)測(cè)讀數(shù)上測(cè)32()上測(cè)80()上測(cè)110()最后，以電