【正文】 渦輪響應換算為體積流量。封隔式流量計測井時，測點應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)過集流器總成。通過在每一射孔層段的上部和下部逐點測量，就可以錄取解釋所必需的資料。傘式流量計用金屬旋翼代替封隔器皮囊，下井時旋翼折疊，使儀器能夠通過油管下入井內(nèi)；測量時馬達驅(qū)動旋翼張開，封隔流道，集流后測量錄取資料。由于金屬旋翼可以承受較大壓力差，這兩種流量計不僅用于測量低流量，還可用于測量較高流量。即使對于密度不特別低的天然氣，渦輪響應變化也不大。如圖411的實驗曲線所示，所求流量的校正值不超過15%。由于導流器喉道的橫截面積很小，大多數(shù)井的流量在流體經(jīng)過渦輪時的平均速度相當高，因此，與任何一種通過的流體速度相比，油、氣、水彼此之間的滑動速度變得無足輕重了，可以按均流模型簡單求解各相流量。因此，一般在不適宜敞流式渦輪流量計測井的條件下，才使用導流式渦輪流量計測井。圖11為斯侖貝謝公司封隔式流量計的實驗關(guān)系曲線。如果流體粘度不為1 mPas，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。該方法用于測量籠統(tǒng)注入井和生產(chǎn)井的流動剖面，主要在渦輪流量計所不能測量的低流量或抽油井內(nèi)使用。核流量計測井之所以采用放射性同位素作為標記物，是由于放射性同位素具有較強的伽馬放射性，便于采用伽馬探測器進行測量。放射性同位素一般選擇伽馬射線能量較強、半衰期適中、成本較低、使用安全的物質(zhì)，目前生產(chǎn)中經(jīng)常使用的同位素為131I和113mIn等。對于注水井，一般選用水溶性的鹽酸或水即可。對于油水混合流動的生產(chǎn)井，則需要選用油水兼溶的通用型特種溶劑，而實際上當含水率大于60%以后，常用水作稀釋劑。根據(jù)井的類型和流量大小，流量計有不同的裝配結(jié)構(gòu)和測量方式。伽馬探測器可以有一至三個，兩個探測器可以克服單探測器對噴射時間難以精確記錄造成的問題。兩個探測器的間距一般為2m右，具體位置可以根據(jù)所測井內(nèi)流量大小預先選擇配置。圖 412 放射性示蹤流量計放射性示蹤流量計用于測量籠統(tǒng)注水剖面和產(chǎn)出剖面。當在生產(chǎn)井內(nèi)測量時，噴射器則需裝在伽馬探測器的下部，測量順序也相反，自上而下逐點進行。放射性示蹤流量計測量流量的方法有三種，根據(jù)井內(nèi)流量大小和儀器組裝特性，可以選用定點測量、連續(xù)測量或跟蹤測量方式。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測點(射孔井段的底部和每兩個射孔層位之間至少選一個測點，頂部則應選擇兩個以上測點)，噴射示蹤劑后，記錄放射性液團流經(jīng)兩個伽馬探測器的時間，如圖13所示。當流量計在井內(nèi)測量時，流體實際上是沿儀器和套管之間的環(huán)形空間流動，其縱剖面如圖14所示。核流量計定點測量產(chǎn)出剖面的方法與測注入剖面相同，但探測器與噴射器的位置不同，測井順序是自上而下逐點進行，并且所求出的只是混合流體的流量。 圖 14 核流量計測井 圖 15 一口注水井內(nèi)核流量計定點測井圖速度剖面示意圖圖15是一口注水井中核流量計的定點測量記錄。。s，估算雷諾數(shù)故取速度剖面校正系數(shù)CV=，再由(7)和(8)式，計算體積流量為 連續(xù)測量方法核流量計定點測量時，若測點處流體速度很低，則放射性液團在到達探測器以前，可能會發(fā)生嚴重的彌散作用，以致于無法分辨通過計數(shù)器的時間。連續(xù)測量也是自下而上進行的，與定點測量不同的是儀器以穩(wěn)定的速度一邊上提一邊測量，依次在各選定深度噴射示蹤劑，連續(xù)記錄每個探器接收的伽馬射線強度隨井深的變化情況。由于儀器上提速度和兩個計數(shù)器間距L已知，由圖上讀出每次噴射示蹤劑后兩個計數(shù)器記錄到的異常 信號深度間隔，則兩個峰值中點處的流速為 （9）體積流量仍按(7)和(87)式計算，分層吸水量由遞減法求得。但是，儀器上提速度的任何變化以及對流體流動的擾動，都會造成一些影響，所以，連續(xù)測量解釋結(jié)果的精度稍遜于定點測量方式。圖 16 一口注水井內(nèi)核流量計連續(xù)測井圖圖16是在圖15所示的同一口井內(nèi)，核流量計以的測井速度，連續(xù)測量的記錄曲線。由計算結(jié)果可見，在射孔層段頂部，定點測量和連續(xù)測量結(jié)果略有差異，但都接近井口注水時393m3/d，說明測量解釋結(jié)果可信。解釋結(jié)果說明該厚層內(nèi)吸水極不均勻， ，(d表 3 一口注水井核流量計連續(xù)測量解釋結(jié)果井深m信號間距ΔH，m流速Vf, m/s流量Q, m3/d000 跟蹤測量方法當射孔層之間的距離足夠大時，可以用單探測器的核流量計，噴射放射性示蹤劑后，沿流體流動方向，多次跟蹤測量記錄示蹤劑造成的鐘形伽馬曲線，然后求出相應位置管道中心的流速。核流量計跟蹤測井的技術(shù)要點包括：(1) 選擇噴射點。生產(chǎn)井內(nèi)則需自上而下測量，噴射點應選在兩射孔層之間以及交連井段靠近下方位置。 選定噴射點后，可啟動馬達向井內(nèi)流體噴射少量示蹤劑，并以某一合適恒定速度沿流體流動方向移動儀器，記錄伽馬曲線Jro，探測器在示蹤液團所在位置將出現(xiàn)高放射性異常，記下峰值出現(xiàn)的時間，作為參考零時刻。 測出參考曲線后，儀器仍移動到原測點位置，再以測參考曲線的同一恒定速度追蹤放射性液團，并測量記錄伽馬曲線，標出峰值相對于零時刻出現(xiàn)的滯后時間。放射性示蹤流量計跟蹤測井解釋方法是，從測井圖上讀出相鄰兩條曲線峰值的間距…，與對應的時間…相除，得到各個視流速，即 （10）然后，將各個視流速加權(quán)平均，作為該測量段內(nèi)管道中心流體的流速，即 （11）計算過程用米表示，用秒表示，的單位為米/秒。圖 17 一口生產(chǎn)井內(nèi)核流量計跟蹤測井圖圖17是一口生產(chǎn)井內(nèi)核流量計跟蹤測井圖。按上述公式可計算如下核流量計跟蹤測井法求流體速度，隱含的假定是噴射的示蹤劑始終沿管道中心部位與井內(nèi)混合流體以同一速度流動。實際測井過程中，由于儀器反復上下移動，還會對噴射的放射性液團的移動造成干擾。對于井下有配注機械裝置的注入井和裸眼完井條件下，由于井下有封隔器阻擋或者由于井徑難以準確知道，無管是渦輪流量計還是核流量計，都無法測量井下的流量剖面。我國油田在實踐中創(chuàng)造的放射性示蹤測量方法，解決了配注剖面測井難題。放射性同位素具有較強的伽馬放射性，利用攜帶放射性同位素的載體，人為地提高井內(nèi)被研究對象的放射性強度，用伽馬探測器測量并記錄這種異常，便可以推斷與引起異常有關(guān)的問題。選擇的原則是:① 同位素放射出的伽馬射線能量適中，既能穿過套管、油管、儀器外殼被記錄,又便于安全防護, MeV左右；② 同位素的半衰期適中，太短的不利于保存和運輸，太長了影響以后的放射性測井；③ 具備較強的附著能力，在施工過程中不會與載體脫附；④ 易于制作，成本較低，使用安全。表 4 常用放射性同位素的特性同位素化合物名稱半衰期dg 射線能量，MeV載體65ZnZnCl2245骨質(zhì)活性炭或化學微球110AgAgNO3260～骨質(zhì)活性炭或化學微球131INalKI～骨質(zhì)活性炭或化學微球水，氣，苯、汽油等有機溶劑131BaBa（NO3）211．6～骨質(zhì)活性炭或化學微球113mInInCl3鹽酸，骨質(zhì)活性炭或化學微球?qū)τ诜派湫酝凰毓滔噍d體的選擇，不僅要求固相載體有較強的吸附性，攜帶放射性離子的效率高，而且要求顆粒直徑大于地層孔隙直徑，懸浮性能好。目前，測量配注剖面多用131Ba微球和井下釋放技術(shù)，并要求對微球的粒徑、密度、比強度進行嚴格的質(zhì)量控制。根據(jù)實驗資料，載體法測量時，在1m3體積水中，～，～。因為放射性同位素的強度按其半衰期不斷衰減，使用時需按下式計算： （12）式中，I0 、I分別為放射性同位素出廠和使用時的強度；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間。放射性示蹤測井不僅可以測量配注井和裸眼井的注水剖面,還可探測套管外的流體流動，測量診斷完井問題和評價地層處理效果。在向地層中擠懸浮液時，水和固相載體分離，水進入地層，活化載體濾積在地層表面，形成一活化層。施工前，用伽馬探測儀下井，先測一條自然伽馬曲線Jr1；注入活化懸浮液后，再測一條示蹤伽馬曲線Jr2。相對吸水量的計算公式為 （14）式中，是吸水層i的()異常面積增量。另外，注入活化懸浮液后會對套管造成放射性污染使基線抬高，在用和做疊合圖時，應根據(jù)污染情況適當校正。圖18為一實例，相對吸水量用式(14)計算得到。但在多層合注時，如果層間滲透性差異較大難以選擇適合于各層條件的固相載體，再之所受影響因素較多，因而影響到應用精度，特別是井下管柱和偏心配水器、封隔器等的沾污影響很大。放射性示蹤測井沾污的機理，是由于活性懸浮液隨注入水運移過程中，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)，負電極會吸引帶正電荷的放射性微粒。另外，還可以選擇使用防污劑和清洗劑，研制具有強活力作用的鋇131微球等來消除沾污。 裸眼注水剖面測井測量裸眼完井的注水剖面時(如碳酸鹽巖剖面)，沒有標稱井徑值可用，精確測量井徑值也有困難?？刂谱⑺偭坎蛔?，依次調(diào)整油管與環(huán)空的相對流量，并在兩者之一中加入少量放射性示蹤劑，用自然伽馬儀測量不同比例下兩種水的接觸面。同理，接觸面以上地層的吸水量對應于由油套環(huán)空反注的水量。圖 19 井徑變化的放射性示蹤測量很明顯，未知井徑法要求地面有特殊的閥門與計量儀表，能準確控制油管和油套環(huán)空的每一種流量比例。再之，放射性示蹤劑應該加入流量遞增的那種水中，以避免前一次作業(yè)對后一次測量造成影響。氧活化水流測井采用脈沖活化技術(shù)，首先用很短的活化時間使井內(nèi)流體中的氧元素活化，然后用較長的采集時間探測流動的活化水，根據(jù)源到探測器的間距和活化水通過探測器所用時間計算出水的流速。氧活化水流測井的物理基礎(chǔ)是脈沖中子與氧元素的相互作用。衰減過程中放出高能γ射線。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。由于水流測井是單探測器測量，可以得到三個獨立的測量結(jié)果。氧活化測量水流是一種動態(tài)方法，基于一個非常短的活化期(2s或10s)和隨后較長的數(shù)據(jù)采集期(典型為60s)。水流速度v是根據(jù)探測器到中子源的距離L和活化水經(jīng)過探測器的時間Δt確定的。圖20 氧活化水流測量示意圖圖21上部是在穩(wěn)定流動條件下，當套管外水流速度為7m/min時，遠探測器計數(shù)率的模擬結(jié)果?？傂盘柊ㄈ齻€組成部分(右上圖)：由天然背景得到的常規(guī)背景組分、儀器的活化(即由固定活化氧得到的呈指數(shù)規(guī)律衰減的組分)和流動活化氧組分。在如此大源距下，固定氧組分可忽略不計。氧活化水流測井不僅可以同時測量套管內(nèi)、外水的流量，并且不象渦輪流量計那樣，要求井內(nèi)必須有可供測量和刻度的零流量層。但是，氧活化水流測井數(shù)據(jù)采集和資料應用有比較嚴格的要求。測井曲線是檢測流量的目測指示，打印數(shù)據(jù)則給出估算的水流速度和體積流量。如果數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫范圍之外，軟件就不能輸出速度和流量資料。另外，由于流量估算是假定儀器居中測量，如果儀器未能居中，估算的流量無效。對于人們的直觀感覺，溫度是表征物體冷熱程度的參數(shù)；而對于熱力學過程，溫度則是反映系統(tǒng)熱平衡的一個狀態(tài)參數(shù)。油田勘探開發(fā)過程中，油層溫度和井內(nèi)流體溫度的變化是非常重要的參數(shù)和信息。溫度測井資料可用于確定油層溫度，了解井內(nèi)流體流動狀態(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，評價酸化、壓裂效果等多個方面。當熱平衡的正常條件被改變時，井內(nèi)的溫度梯度或徑向溫度分布就會發(fā)生變化。油層溫度主要來自地球內(nèi)部的熱能。由于在常溫層以下，地殼的溫度是隨深度的增加而增加的，所以油層溫度的高低主要取決于在地殼中的埋藏深度，深度每增加100m時溫度的變化稱為地溫梯度。大慶油田在井深400m以下，℃/100m。假定地層為均質(zhì)無限圓柱體，熱擴散方程可以寫為 （18）式中，—地層溫度；—場點距熱點距離；—熱擴散時間；α—地層的熱擴散系數(shù)。油層溫度還可能受到地下循環(huán)水的影響。在油層開發(fā)過程中，油層溫度直接影響著原油的密度和粘度、氣體在油中的溶解度、游離氣體的狀態(tài)和性質(zhì)等。由于井不完善，在井底常產(chǎn)生時間很短但明顯的壓力降，這會導致吸收熱量的氣體膨脹，出現(xiàn)低溫異常。假定生產(chǎn)井(或注入井)中的自然地溫梯度為，如果將密度為、比熱為的流體，以流量Q產(chǎn)出(或注入)，則在井剖面的單位深度上將產(chǎn)生均勻的加熱(或冷卻)，其速度為，流體瞬時儲存的熱量為。紊流流體的有效熱導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。在這些條件下，井內(nèi)流體的熱守恒方程為 （20）式中，q為在深度z處單位深度上從地層傳給井內(nèi)流體的熱量。由(21)式可見，井內(nèi)任何深度上流體的溫度變化是流量、時間以及流體熱學性質(zhì)的函數(shù)，并同地層的熱學性質(zhì)有關(guān)。井下溫度計是溫度測井儀的探頭，其作用原理決定著儀器的工作方式，目前主要采用電阻溫度計，原因是其精確度高而且測溫范圍大。電阻溫度計采用橋式電路，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。由于金屬材料的溫度系數(shù)越大，對溫度越敏感，鉑的溫度系數(shù)是康銅的約800倍，所以溫度計采用鉑電阻作靈敏臂，而采用康銅電阻作固定臂，構(gòu)成測溫電橋，測井的理論方程為 （22）式中，K稱為儀器常數(shù)，是平衡點(即)溫度。保持電流I恒定，測出M、N間的電位差，就可測出變化后的溫度。還有一種微差井溫儀，測量的是井軸上一定間距的溫度變化值，并以較大比例記錄顯示，能更清楚反映井內(nèi)局部溫度梯度的變化情況。徑向微差井溫儀(RDT)在相對兩個臂上各裝一個高靈敏度溫度傳感器，可以測量套管內(nèi)壁同一深度上相隔180176。F。徑向微差井溫儀在預定深度旋轉(zhuǎn)測量一圈，就會