低流速高含水条件下油水两相流产出剖面测井方法（英文）

为了获得低流速高含水条件下油井内油水两相流产出剖面,本文提出了一种由场聚焦弧形对壁式电导传感器(ATCS)与插入式相关流量计(CFM)构成的组合测井方法,并通过实验对其测量特性进行了验证。采用场聚焦弧形对壁式电导传感器测量分相持率,插入式相关流量计实现混合流速的测量,通过建立基于流型的漂移模型对分相表观速度进行了预测。研究结果表明,场聚焦弧形对壁式电导传感器对持水率有很好的分辨率,且基于传感器信号及非线性时间序列分析方法可以实现流型的准确识别。插入式相关流量计由于插入体的流型调控作用,增强了上下游信号的相关性,简化了相关速度与混合流速的关系。基于漂移模型可实现不同流型分相表观速度的高精度预测。     

低流量水平井油水两相分层流速度场数值模拟与实验研究

低流量水平井中,由于存在重力分异,油水两相的流型主要以分层流为主,流体速度场的分布沿重力方向发生变化,致使油田现场生产测井的流量和持水率测量及多相流分相流量解释非常困难.为了充分了解水平井流体流动特征提高生产测井解释精度,本文以低流量水平井油水两相分层流为研究对象,采用流体动态测量实验和数值模拟计算相结合的方法,研究其速度场的分布特征及油水滑脱速度与持水率、总流量的变化关系.数值模拟计算和动态实验结果对比分析表明;依据N-S方程和相应的界面耦合条件构建的分层模型计算的结果和动态实验基本一致,含水率误差在5％以内,能够用来分析水平井油水两相分层流的局部速度的变化;过流管道下部由于仪器的存在,当含水低于20％时,水相平均速度低于油相平均速度,随着含水的增加,水相平均速度大于油相平均速度,滑脱速度逐渐变为负值.模型验证和实验结果表明,文中所提的分层流数值计算模型能够取得很好的应用效果,为水平井生产测井方法设计和资料解释奠定理论基础.     

水平井生产测井组合仪模拟井测量数据分析与模型建立

由于水平油水两相流局部流速及局部相含率沿管径方向存在复杂分布,致使其流量及相含率测量非常困难.本文利用伞集流涡轮流量计、电导传感器、过流式电容传感器构成的生产测井组合仪,在水平油水两相流模拟井中开展了动态实验,分析了流动特性及管子角度倾斜对涡轮流量计及含水率传感器响应特性的影响.根据电容及电导传感器在不同总流量及含水率范围的响应分辨特性,分别采用变系数漂移模型及统计模型预测分相流量,发现变系数漂移模型能够自适应调整模型中的流型参数,且对油水两相分相流量具有较高预测精度.     

基于阵列探针组合仪的垂直井油水两相数据分析与模型建立

传统垂直井油水两相产出剖面采用单一持率仪和单一涡轮以居中的方式进行测量,只采集井筒中心处的局部持率和局部流速信息,只反映井筒中心处的流体信息,不能直观地反映井筒横截面上的流体流动状态,井筒中含水率从低含水到高含水的过渡时存在测量盲区．为此,本文首次尝试采用阵列探针组合仪（包括：阵列电阻持率仪、阵列电容持率仪和阵列涡轮仪）,与常规单一电容持率仪、全井眼涡轮仪进行组合的方法,在垂直井油水两相中开展模拟实验．首先,通过实验数据和理论流型,绘制模拟实验流型图,并对流型流态进行二维成像．其次,利用三种持率仪进行了局部持率和平均持率的计算,对两种涡轮仪进行了局部流速的计算,并利用体积法计算出平均流速．然后,针对不同的仪器组合分别建立了漂移模型,进行了油水流量的计算及对比分析．研究表明：垂直井油水两相实验中,采用阵列探针组合仪测得的数据具有较高的精度,利用它们建立的漂移模型,能更精确的计算出油相和水相的流量,对垂直井油水两相中的动态监测提供一定的参考．     

垂直上升管中油气水三相流流型多尺度熵分析

为了研究垂直上升管中油气水三相流流动特性,本文利用纵向多极阵列电导式传感器（VMEA）和阵列电导探针组合测量方法在内径为125 mm多相流流动环中采集了油气水三相流电导波动信号,在定义6种油气水三相流流型基础上,绘制了4种油水混合液量下油气水三相流流型转换图,分析了含油率对流型转化及气相流速对油水相态逆转的影响.对水为连续相的5种流型VMEA传感器波动信号进行了多尺度熵分析,研究结果表明：含油率增加可使水包油段塞流在较低气相表观速度下产生;较低流速下的油水相态逆转可发生在油液比为0.9左右,气相流速增加使得逆转点向含油率低的方向偏移;多尺度熵细节可以刻画油气水三相流非线性动力学特性,而低尺度的多尺度熵变化率敏感地反映流型转变,是划分油气水三相流流型的有效准则.多尺度熵有助于理解油气水三相流流型非线性动力学特征.     

全井眼电导传感器电场仿真及静态实验特性研究

根据Maxwell和Begovich＆Watson模型的原理,设计了一种新型全井眼两相流含水率电导传感器。用ANSYS软件通过相应边界条件下的Laplace方程进行了其电场仿真计算。用不同直径的长绝缘圆棒代替油插入水中模拟水的体积分数,进行了其静态特性的实验测量。仿真结果和实验结果的趋势相符。实验表明,传感器对水中的绝缘棒敏感,绝缘棒距离电极越近,其灵敏度越高。未发现水矿化度对传感器响应有影响。研究结果有助于高产井油水两相流流动参数连续测量仪的进一步研制。     

油井流动成像电磁测量相位场特性

为了探索电磁流动成像测井仪器激发的相位场信号的传播特性,本文根据实际电磁流动成像传感器的阵列电极结构,应用有限元方法进行正演仿真模拟,得到在不同持水率的层流环境下各电极所测量到的电位相位值,以及6种典型的相位敏感场分布.正演仿真结果表明,相位测量值随着持水率的增加而减小,相位敏感场只对靠近接收电极区域的敏感性较强.不同流型下的相位特征区别明显,表明了利用相位场数据进行电磁流动成像是可行的.     

油水饱和泥质砂岩流动电位的频散特性

油水饱和泥质砂岩中流动电位的研究对于揭示含油储层震电勘探和动电测井的机理有着重要的意义.本文首先从岩石孔隙的微观结构出发,构造了描述水润湿条件下油水饱和泥质砂岩储层的毛管模型.在模型中依据油水流动遵守的Navier-Stokes方程和电化学传质动力学理论,建立了描述油水饱和泥质砂岩流动电位的数学方程,并数学模拟了岩石储渗参数对流动电位频散特性的影响规律.研究结果表明:储层孔隙内流体受到的粘滞力与惯性力控制着水相和油相的流动,从而决定了流动电位的频散特性.随着孔隙度的增大,油水两相各自的有效渗透率均增大;而含水饱和度的升高使得水相有效渗透率增大,油相有效渗透率减小.在水润湿条件下,流动电位耦合系数随含水饱和度升高而增大,随束缚水饱和度的升高而减小.另外,流动电位相对耦合系数也随含水饱和度的升高而增大,但无频散现象.     

岩石孔喉道中表面粗糙度对油水两相流动的影响

岩石孔喉道中表面粗糙性是影响油水两相流动的重要因素之一.本文利用格子波尔兹曼数值模拟方法模拟了在光滑和粗糙孔喉道中的水驱油的流动特性,通过比较亲水和亲油的孔喉道模型中的含水饱和度、油水相对渗透率的变化,分析粗糙度对于流动特性的影响.结果表示:1)无论是亲水性还是亲油性模型,孔喉道表面的粗糙性对于油水流动都起阻碍作用;2)由于孔喉道表面粗糙元间空隙的存在,一部分油被圈闭于空隙中,不能实现完全驱替;3)水驱油的过程中,亲水性的孔喉道的含水饱和度和油水相对渗透率均高于亲油性孔喉道;4)在亲水性孔喉道中,粗糙性对含水饱和度和油水相对渗透率的影响更为明显,亲油性孔喉道次之;5)亲油性孔喉道的粗糙性增加到一定的程度后,它对流动的阻碍作用不再随着粗糙性的增加而逐渐增强.     

超低渗透砂岩油藏微观渗流特征及驱油效率的影响因素

通过鄂尔多斯盆地超低渗透砂岩油藏油水相对渗透率测定和微观模型驱替实验,探讨超低渗透砂岩油藏微观渗流特征及驱油效率的影响因素.研究结果表明,超低渗透砂岩油藏储层相对渗透率曲线特征表现为:束缚水饱和度高,残余油饱和度高,驱油效率低,油水两相共渗区范围窄.随含水饱和度增加,油相相对渗透率急剧下降,水相相对渗透率上升缓慢,无因次采油指数和油井产量大幅度下降.超低渗透砂岩油藏微观驱替特征表现为:最终驱油效率低,随注入倍数增加,采收率和含水率增高.注入倍数为1~2 PV过程中采收率与含水率增加幅度较大;注入倍数在3~4 PV时,采收率和含水率增加幅度趋于平缓.超低渗透砂岩油藏影响驱油效率的因素可以分为反映油藏固有特征的内在因素和反映驱替条件的外在因素.     

二维格子气自动机模拟孔隙介质的电传输特性

本文应用2-D格子气自动机模拟饱和油水两相的多孔介质的导电特性。在油水两相界面处,引入反射与透射系数来决定粒子的运动状态,通过调节反射与透射系数就可以改变油水两相的导电性差异。用模拟结果考察Archie公式的地层因素F=R0/Rw和电阻率增大系数I=Rt/R0,其中,R0为百分之百饱和水时的岩石电阻率,Rw为水的电阻率,Rt为不同流体饮和度时的岩石电阻率。结果表明F与孔隙度φ间,I与含水饱和度间都存在幂关系,并可以表示为F=aφ-m,I=bS-nw模拟结果同时证实：公式中的参数a、m的变化反映了孔隙微观结构的变化,参数b、n主要受孔隙度大小和油相分布状态的影响。     

低渗透复杂润湿性储层电阻率实验及导电机理研究

低渗透岩性油气藏发育的黏土膜吸附原油造成了储层亲油,电阻率异常高,高阻油水层、水层的存在给储层流体性质识别带来了很大挑战.为了明确不同润湿性储层的电阻率响应特征以及微观导电机理,本文选取了鄂尔多斯盆地西部三叠系延长组长8段的岩心,模拟了油驱水、老化和水驱油过程,并测量了岩心薄片洗油后的接触角.实验结果表明,洗油后异常高阻岩心已表现为不完全亲水,然而,其测量的胶结指数m与正常电阻率岩心相差很小.油驱水至束缚水时,正常电阻率岩心的电阻增大率I_r与含水饱和度Sw的关系在双对数坐标下基本表现为直线的关系,而异常高阻岩心则表现为明显的凸曲线特征.且老化过程前后,异常高阻岩心的电阻率基本不变.结合对异常高阻岩心不同状态下的核磁共振T_2谱的分析,表明在油驱水过程中,岩石的润湿性已经向亲油方向发生转变,老化过程对润湿性的改变影响很小.水驱油至残余油时,异常高阻岩心的I_r-S_w曲线表现为近似直线特征,反映出水驱油过程中岩石的导电结构并未发生改变.基于实验结果的分析与讨论,明确了一种适用于低渗透复杂润湿性储层的成藏模式及其导电机理,说明了高阻水层主要是亲油润湿性条件下的连续导电路径遭到破坏造成的.     

含有瞬态冲击信号的振动测量

土木水利工程结构的惯性绝对振动测量中,瞬态冲击信号测量是一个难点,有时测量信号和真实信号差距甚大。针对土木水利工程结构的瞬态冲击信号的惯性绝对测量,分析得到惯性传感器的瞬态反应是造成瞬态冲击信号测量失真的原因,对传感器的瞬态反应问题进行了讨论。从瞬态冲击信号,尤其是单个脉冲持续时间较长的瞬态冲击信号及测量传感器(指惯性式绝对振动测量传感器)两方面对瞬态冲击信号测量问题进行了分析,指出了长持时瞬态冲击信号测量效果不好主要是因为传感器的通频带带宽不够,尤其是低频带宽不够,总结了加速度、速度及位移瞬态冲击信号测量应注意的一些事项。因为位移信号通常由速度信号积分而来,对积分造成的瞬态信号测量严重失真的问题进行了讨论,并给出了一组对比结果。最后,进行了总结并给出了一些结论。     

低饱和度油藏油水层解释方法——以新肇油田古628区块葡萄花油层为例

新肇油田古628区块葡萄花油层为低饱和度油藏.由于该类油藏含油饱和度低,导致油层电性特征不明显,与油水同层、水层区分度不高;钙质、泥质愈使电性特征复杂化,流体识别难度大.针对上述油水层判别技术难题,本文依据孔隙结构指数及自然伽玛相对值划分储层类型;依据电阻率泥质、钙质校正公式,消除泥质、钙质对电阻率的影响;将薄差层与厚层相剥离单独研究,采用深侧向与深感应电阻率比值与自然电位交会判别薄层油水层;在储层分类及电阻率校正基础上,优选深侧向电阻率与自然电位曲线交会判别厚层油水层.研究表明:分类、分层厚判别方法可较好地解决低饱和度油藏油水识别问题,图版精度均达到90％以上;经新投产井进行背对背验证,解释符合率为85.5％.     

面向含水层的震电效应数值模拟

为了更好地理解和解释土壤结构、多相流混合物和流体矿化度对震电测量的影响,本文基于Pride和Revil分别提出的动电耦合控制方程组,采用LAC广义反射与透射系数法对均匀、横向各向同性的多层含流体孔隙介质进行数值模拟研究.本文分别研究了包气带、不同土壤结构的地层和污染物侵入含水层等三种不同地质背景的震电信号.数值结果表明：含水饱和度剧烈变化比均匀变化能激发出更强的动电效应;按照含水饱和度划分的地层层厚与主导的地震波长一致时,震电信号振幅最大;由于S波比P波波长短,所以S波转换的磁场分辨“薄层”能力更强;Pride与Revil的理论模型在地层富含黏土且孔隙中流体部分饱和时存在差异;当土壤为三孔的形式且富含黏土矿物时,基本上不满足“薄”双电层假设条件;黏土含量越高,砂土含量越低,电场总场及界面响应振幅越大;和依照饱和度划分的地层对比,震电信号不仅可以探测到含非水相液体(NAPL)地层的存在,而且分辨率远高于前者;非水相液体的密度和黏度会对震电信号产生明显影响;震电信号同样对流体矿化度变化敏感,非同震电磁信号对流体矿化度变化敏感主要体现于矿化度变化界面附近的隐失波,自由表面附近接收的震电信号无...     

一种利用共振声谱法检测气液两相介质中气体含量的新方法

根据共振声谱原理,建立了气液两相介质中圆柱共振腔共振声谱的实验测量系统,研究了共振腔体中不同含量的气体对共振声谱的幅度和共振频率的影响.实验结果表明：共振幅度和共振频率随着气体流量的增加都呈指数衰减变化趋势,但共振幅度比共振频率的衰减速度快,都可反映气体流量的变化.另外,在理论上,推导了均匀流体模型气液两相介质中的圆柱共振腔的共振频率计算公式,并模拟计算了共振频率和气体含量的变化规律曲线.理论研究结果表明,随着持气率的增加,共振频率减小;当持气率较小时,共振频率衰减较快.这一结论已经被本文实验测量结果所验证.理论和实验研究表明,利用共振声谱法可以检测气液混相介质中气体含量,它为发展生产井中气液两相流分相含量检测方法提供一种可能的途径.     

不同压力下部分饱和砂岩纵波衰减的理论及实验研究

深入了解不同压力、频率、流体含量和流体分布对岩石中弹性波传播特性的影响,对指导油气勘探开发具有重要意义.不同尺度下的波致流效应,是声波传播过程中产生速度频散和衰减的重要原因.本文以不同压力下水饱和区域改进的骨架模量为纽带,建立了联合介观尺度斑块饱和效应与微观尺度喷射流效应的部分饱和岩石声学理论模型.开展针对性声学实验,根据不同压力下部分饱和砂岩纵波速度测量数据,确定理论模型中的相关参数,从而实现对不同压力下部分饱和岩石纵波衰减的定量表征.在此基础上,通过理论与实验测量的纵波衰减的对比,分析不同压力、含水饱和度以及频率对岩石纵波衰减的影响.研究结果表明,在较低压力,较高含水饱和度以及较高频段,喷射流效应较强,因此新建模型计算的衰减明显大于斑块饱和模型的衰减.由于新建模型体现了斑块饱和效应与喷射流效应的综合影响,相比于斑块饱和模型,新建模型计算的部分饱和岩石的纵波衰减更接近于实测衰减,但受到岩石自身因素影响,新建模型计算的衰减仍略小于实测衰减.     

唐山断裂带气体组分变异函数空间分布特征

气体是识别构造带展布和活动的敏感组分。对唐山断裂带高空间分辨率气体地球化学测量数据进行了变异函数计算,分析了断裂带活动性与断裂带气体浓度的定量关系。结果表明,断裂带本身结构特性是控制断裂带气体空间分布的主要因素,高倾角断裂在地表以狭长条带状为主要特征,分布气体浓度高值异常,交会处气体浓度高值异常以环带形式围绕断裂分布。沿断裂带走向,各气体浓度呈高值分布,利用变异函数计算,确定各气体组分在测量区域内气体浓度与构造相关的空间范围,据此确定了唐山断裂各段构造敏感气体组分,在断裂带周边圈定出断裂带活动性重点监测区域。断裂带气体浓度克里金插值分析结果表明,唐山地区滦县—乐亭断裂带活动性较强,唐山断裂带次之,蓟运河断裂带活动性最弱。断裂带交会处,浓度高值异常分布更加明显。     

骨架导电的混合泥质砂岩通用孔隙结合电阻率模型研究

在水介质中顺序添加分散粘土颗粒、油珠、导电骨架颗粒、层状泥质,并对每一种成分进行连续积分,建立了一种适用骨架导电及含有分散粘土和层状泥质的泥质砂岩通用电阻率模型.通过对该模型的影响因素分析,发现泥质分布形式对模型计算的含水饱和度有很大影响;对应两个不同粘土颗粒电阻率或骨架颗粒电阻率的地层电导率之差,几乎与总含水饱和度无关,而对应两个不同层状泥质电阻率的地层电导率之差,随总含水饱和度增大而增大;骨架胶结指数变化对地层电导率与总含水饱和度关系曲线的影响最大,而粘土胶结指数变化对地层电导率与总含水饱和度关系曲线的影响最小;饱和度指数对地层电导率与总含水饱和度关系曲线的影响随总含水饱和度的增大而减小.通过一组骨架导电的人造岩样的试验,表明当地层水电阻率.小于颗粒电阻率时,该模型可以用于不含粘土的骨架导电的岩石.通过两组分散泥质砂岩岩样实验测量数据和一组层状泥质砂岩测井资料及实际测井资料的计算,表明本文给出的电阻率模型既适用于分散泥质砂岩地层解释又适用于层状泥质砂岩地层解释,同时,还适用于含有分散粘土和层状泥质的混合泥质砂岩地层解释.     

山西地区面波相速度分布图像

本文根据山西数字地震台网31个台站和周边河北、河南、陕西、内蒙数字地震台网6个台站2009年2月-2011年11月记录的面波资料,利用双台法测定了350条路径上周期8～75 s的基阶瑞利波相速度频散曲线.通过Ditmar&Yanovskaya方法反演得到33个周期分辨率为40～50 km的相速度分布图像.分析研究了4个具有代表性周期的相速度分布图像和3条不同方向的相速度剖面,这些图像揭示了山西地区地壳上地慢速度结构的横向非均匀性质和相速度纵向变化特征.10s周期的相速度分布图像显示出断陷带与两侧隆起区相速度存在明显的差异,凡个断陷盆地的最大沉降中心附近呈现低相速度异常;山西6级以上强震大都分布在15s周期高相速度与低相速度急剧变化的过渡带上;20～26 s周期的相速度以38°N为界呈现出南高北低格局,与山西断陷盆地带莫霍界面埋深南浅北深的结果相吻合;36 s～54 s周期相速度图像的低速区域逐渐收缩到大同一带,进一步说明南部区域在该周期反映的深度范围已进入上地慢,而大同盆地的低速可能与该区域的新生代火山群有关.沿113°E的南北相速度纵剖面显示周期25～75 s以38°N为界,南部相速度高、北部相速度低,证实了38°N线附近是晋北地块、晋南地块的“软”、“硬”块体的结合部位,可能是由于软流圈上涌幅度不同造成了深部速度的南北差异;其他两个横切裂谷的剖面显示出与人工地震测深剖面相似的特征.