1、石油开采概论,英国剑桥国际培训师 胜利油田采油职工培训中心教研室主任 电话：0546-8624857（办） 手机：13561068103 E-mail: ,王 树 山,绪 论,一、石油在国民经济中的战略地位1.能源 国际： 石油42 ，天然气24， 煤炭28，核能6 我国： 石油28.6 ，天然气3.8， 煤炭59，水电5.4， 其他3.22.工业3.农业4.国防建设5.日常生活,绪 论,二、我国是发现和应用石油和天然气最早的国家1.三千多年前易经中就有了“上火下泽”、“火在水上”、“泽中有火”的天然气记载2.两千年前班固所著汉书地理志中清楚地记载，我国发现了能够燃烧的陕北石油3.公元前221
2、210年在四川利用顿钻钻凿出第一口天然气井，并利用天然气进行煮盐,绪 论,三、新中国石油工业的发展1.建国前石油工业奄奄一息 “中国贫油论”（ 一个钻井机构、12万吨原油产量）2.建国后艰苦创业3.新中国石油企业蓬勃发展,绪 论,四、胜利油田的开发与发展1.勘探阶段2.开发阶段3.发展阶段4.百年胜利,石油勘探钻井（测井、录井）采油（油田建设油气集输,一、石油勘探,区域勘探 普查（地质概况，生储、聚集条件) 详查 （控制构造、钻井构造） 预探 （ 生储盖组合、油气田、含油边界、预算地质储量）,油气田勘探初探（查明油田大致范围，肯定油田的好坏程度、水动力情况，搞好油、气产状、断层发育情况等。初探
3、结束后，应计算出二级地质储量）详探（详细研究油气田的地质特征，探明油气藏的边缘，提交一级地质储量，为编制油气田开发方案提供全部数据，为油田开发做好准备）,第一讲 石油勘探与油井测试,1.地质法勘探利用天然露头或人工剖面直接进行地面地质观察的一种方法航空测量、地面踏勘,（一）油气田勘探方法,2.地球物理勘探利用组成地球地壳中的岩石的物理性质（如岩石的弹性、密度、磁性和电性上的差异）寻找有用矿床和勘探石油的一种较成熟的勘探方法 （1）地震法勘探：利用人工激发引起震源附近介质的质点发生振动形成地震波，通过在地面上用接收器接收、记录到的反射波到达时间，可以计算出地下各岩层埋藏的深度、产状；研究结晶基底
4、的深度及起伏情况；研究沉积岩的构造；绘制构造图。,（一）油气田勘探方法,（2）重力勘探：利用重力仪测量在地面上重力的变化，通过重力的变化来寻求地下储油构造及其它矿藏的分布。,重力勘探寻找的背斜储油构造,（3）磁力勘探：利用磁力仪测量地下岩石的磁性变化来探测地下地质构造或寻找其它矿藏的一种方法。,磁力勘探寻找的背斜构造,（4）电法勘探:用专门的仪器测量地下岩石的导电能力，进而推测地下储油构造的一种方法。,大地电流法测得的基岩起伏变化图,垂向电测深示意图,3.地球化学勘探应用化学、物理化学和生物化学来研究与油气藏有关（气体成分、烃类含量、稀有金属、细菌的种属等）的异常地区进行找油的一种方法。 4.
5、钻井勘探利用钻井的方法将地层钻开，通过一定的工艺方法提取岩屑或流体样品，进行分析、研究，找油的方法。钻井法是了解地下地质和油气存在的最直接的方法，是唯一有效直接找油的勘探方法。,（一）油气田勘探方法,1.地震波：振动在弹性介质中传播出去时而形成的波称为弹性波，地震波属于弹性波的一种。 纵波、横波、面波、声波。 2.地震波的传播速度：单位：(ms-1) 单位时间内地震波传播的距离，与地层岩性、构造历史和地质年代、岩石埋藏深度、空隙充填介质有关。 3.地震资料解释：地震波对比分析、剖面的地质解释、构造解释。 4.时距曲线：地震波从震源出发经同一界面传播到各观测点的传播时间，与测线中各检波点到震源激
6、发点相对距离的关系曲线。,（二）地震法勘探,时距曲线,反射波法原理简图,1.垂直地震剖面法勘探 将井下检波器置于井中不同深度来记录地面震源所产生的地震信号。 2.高分辨率地震勘探 在地震勘探的各个环节（如震源、记录仪器、野外采集因素、数字处理、资料解释等）提高分辨率的地震勘探方法。 3.三维勘探 在一个平面上采集随时间而变化的地震信息，并在三维空间进行归位处理和解释称作三维勘探。 4.四维地震 空间与时间相结合组成四维，四维地震勘探利用连续地震勘探测量结果的差异可反映油藏在开采过程中的变化。,其他地震勘探方法,1.油气钻井发展 （1）顿钻 （2）旋转钻井 初期阶段：19001920 发展阶段：
7、19201950 科学化钻井阶段1950至今 前期阶段：喷射钻井、优选参数钻井、平衡压力钻井、保护油气层、深井钻井、丛式钻井、高效钻井、井控、洗井液等技术 后期阶段： 井下信息实时检测、传输、处理和分析。测量、测井、地震、动态数据实时检测和处理、地质导向及地层评价均为随钻进行。 井下导向和井下钻井系统。 水平井、多分支井、欠平衡井钻井技术。以及小井眼和连续油管钻井。,（三）钻井勘探,2.油气井分类 利用机械设备钻成的连接油气层与地面的流体通道称为（油、气）井。 （1）探井：参数井、预探井、评价井、资料井。 （2）生产井：开发井、调整井。 （3）注入井：注水井、注气井、 （4）其他井：更新井、观
8、察井、检查井。 3.钻井过程 （1）钻前工程 （2）钻井工程 （3）完井工程,（三）钻井勘探,4.钻井设备： （1）动力系统：动力设备、传动机构。 （2）旋转系统：转盘、水龙头、钻杆（方钻杆、钻杆、钻铤）、钻头（刮刀、牙轮、金刚石、聚晶金刚石）。 （3）提升系统：绞车、井架、天车、游动滑车、大钩及钢丝绳 。 （4）循环系统：泥浆泵、地面管汇以及钻井液净化设备 。 （5）控制系统：机械控制、气动控制、液压控制、电动控制和综合控制,（三）钻井勘探,转盘式旋转钻机组成,钻井就是利用机械设备从地表向地下钻开一圆形井眼的过程。,4.钻开油气层我国是世界上应用钻井技术开采石油最早的国家。早在15世纪就能打
9、上百米深的井，到了1835年，在自流井地区所钻的兴海井，井深已达1001.4m，有的井架高达100多米。在当时，俄国和美国远远落在后面，俄国到1848年才打了第一口油井，井深只有几十米；美国打的第一口井是在1859年，井深也仅21.3m。 在钻开油、气层时，为了避免产层的油、气、水侵入泥浆和泥浆侵入油、气层的现象，主要是从技术上满足保护油、气层，防止油、气层发生污染的要求；同时满足控制油、气层，防止不必要的井喷事故发生，安全钻开油、气层的要求。,（三）钻井勘探,（1）平衡压力钻井,平衡压力钻井是通过调节钻进液密度，来建立和维持井筒液柱压力和地层流体压力平衡的。如果钻井液密度过高，井筒液柱压力过
10、大，在井内形成的压差增大。一方面会使钻井液滤失量增大，滤液和固相易沿着地层的孔隙或裂缝侵入油、气层，堵塞地层通道，使其渗透率显著下降，造成对油、气层的损害；严重者会使油、气层完全堵死，丧失生产能力；更严重者，则会造成井漏甚至压裂地层，出现井口不返钻井液的现象。另一方面，还会将岩屑紧紧地压在井底形成所谓的静压持效应。与此同时，压差会增大井底钻井液的失水，在井底形成一层类似泥饼的东西，它们和岩屑混在一起，覆盖住井底，不但严重影响了井底的清洁，而且容易形成泥糊钻头或泥包钻头，大大降低钻井速度，当严重时还会发生卡钻事故。当井筒液柱压力小于地层流体压力时，油、气层中的油、气便沿着地层孔隙或裂隙进入井内，
11、引起钻井液油、气侵，井筒液柱压力进一步降低，井口发生溢流；当严重时会发生井喷事故，造成严重损失。,（2）地层流体流入的发现,地层流体流入井内钻井液中会带来各方面的变化，及时注意到这些变化就可以迅速发现地层流体的流入以便采取措施避免井喷的发生。这些变化有：泥浆池液面升高，钻井液从井中流出，钻速突快，循环压力下降，天然气、油或盐水显示等。,（3）失去压力平衡的原因,地层压力掌握得不确切。是新探区经常会遇到的情况。因此,在新探区钻井应特别提高警惕，认真研究地质剖面和它的特性，充分考虑遇到异常高压的可能性，运用各种方法预测异常高压地层，注意采取必要的预防措施。在实践中逐步准确地掌握地层压力。钻井液柱高
12、度降低。主要是由于起钻时井内钻具起出而使液面下降，也可能由于井漏引起。因此，在钻遇高压油气水层时，应注意防止井漏，勿使裸露地层破裂。钻井液密度降低，这常常是由于钻开油气水层后，油气水不断侵入钻井液所造成的。而密度的降低又使油气水更容易侵入，这样愈来愈造成严重的油气水侵，以至于最后造成井喷。抽汲。主要是由于钻柱上提时引起井底压力暂时减小的的作用。一是钻柱上提时粘附在钻柱内外表面的钻井液以与钻柱相同速度向上运动的趋势，使井底压力减少；二是处于环形空间里的和钻柱内的居于中间部分的钻井液往下运动速度滞后，产生抽吸效应，即使是不带钻头的光钻杆在钻井液中上提时也会产生抽汲效应。25%以上的井喷是由于起钻时
13、的抽汲造成的。,（4）失去压力平衡的危害,气侵。气侵是指钻入油气层后油层的溶解气或气层的气体侵入钻井液。气体入井方 式第一种是随钻碎的岩屑入井；第二种是由于浓度差，气体通过滤饼向井内渗透扩散入井；第三种是由于钻井液柱压力梯度小于气层压力梯度时，气体大量涌入井内。前两种方式侵入井内的气量有限，但都是难以避免的，第三种方式是最危险的情况，如果处理不当，可能造成井喷。气体上窜。井底在侵入一段气柱之后，如果长期关井，井内仍然是不稳定的。气体的压力很高，但其密度低，由于密度差，气体会缓缓上窜到井口贮积起来。由于井是关闭的，气体上升而不能膨胀，保持了井底的原始压力，随着气柱不断上升，井口压力迅速上升，当气
14、体充满井筒时，井口装置的承压就等于地层压力。溢流。从现象上看，溢流就是井口返出的钻井液量比泵入的钻井液量大，因而出现返出流速增大，泥浆池面有所上升，甚至停泵以后井口钻井液自动外溢。井涌。井涌是溢流的进一步发展，形成原因和表现的形式与溢流相同。当溢出钻井液的高度在转盘面以下时，称溢流；超出转盘面的则叫井涌；如果超出转盘面过高，甚至达二层台以上者则称做井喷。如果对溢流、井涌和井喷控制处理不当，均可造成失控井喷。,（5）控制油、气层,控制油、气层实际上就是控制油、气井压力，简称井控。在钻井过程中，当出现溢流、井涌或井喷时，就必须关井，并立即将加重钻井液替入井内，恢复和重建井筒液柱压力和地层流体压力的
15、平衡关系。将加重钻井液替入井内，并把侵入井内的地层流体循环出来的作业就是压井。压井的原则是既要保证压井安全，又要使作用于井筒的应力最小。等待加重法压井。等待加重法压井又称一次循环压井法或工程师法。这是目前国外广泛采用的一种先进压井方法，它是在较短时间内准备好加重钻井液，而同时井处于关井状态，循环排除侵入井内的地层流体和把加重钻井液打入井内是同时的。司钻法。司钻法又称两次循环压井法，是属于保持作用于井底压力不变的现代压井法之一。其压井原理和原则同等待加重法，不同之处是司钻法要通过两个循环周完成。第一个循环周是用原密度钻井液循环，以排除侵入井内的地层流体，然后关井。当加重钻井液配制好后，用重钻井液
16、循环压井，即开始第二次循环。边加重边循环压井法。边加重边循环压井法又称同步法压井或同时法压井，它要求在一个循环周内压完井，即一边加重，一边循环打入加重钻井液，并且在一个循环周内把钻井液加重好，且把侵入井内的地层流体全部替出去。体积压井法。体积压井法又称顶部压井法或置换压井法。当发生井喷后，如果井内钻井液己大部分喷空，但是能够完全关井，可以采用体积法压井。即向井内泵入一些钻井液，关井使这些钻井液下落至井底，然后放掉一定的井口压力，其值等于每次灌入所增加的钻井液柱压力。这样重复地间隙泵入钻井液，间隙释放压力，就可以逐渐降低井口压力，使得钻杆能强行下入。强行下钻时，钻柱应装有回压凡尔，并灌满钻井液。
17、下入钻杆时应在井口放出与钻杆体积相等的钻井液量（是指当钻杆进入井中间后）。当强行下钻时，万能防喷器应有一些漏泄，以便起润滑作用。,（三）钻井勘探,5.地质录井 （1）钻时录井 钻时是指单位进尺所用的纯钻进时间，单位为min/m。 在钻井工程中，单位时间的进尺称为钻速，单位为m/h。钻时录井间距通有5m、2m、1m及0.5m。方入是指方钻杆入井部分的长度，即方钻杆进入转盘（或方补心）上平面以下部分的长度。方钻杆在方补心上平面以上的部分称为方余。 井深是指从方补心上平面至井底的深度。 （2）岩心录井 （钻井取心、井壁取心） （3）岩屑录井 （4）钻井液录井 （5）荧光录井 （6）气测录井 （7）地
18、化录井,钻遇各种地层时钻井液性能变化表,变 类,6.油、气显示资料的收集,（1）观察钻井液槽液面的变化 （2）观察泥浆池液面的变化 （3）观察钻井液出口情况 （4）观察岩性特征 （5）收集钻井液性能资料 （6）收集气测资料 （7）收集钻时数据 （8）收集水浸显示资料,（四）油井完成,1.井身结构井身结构是指完钻井深和相应井段的钻头直径、下入的套管层数、直径和深度、各层套管外的水泥返高和人工井底等。一般要下导管、表层套管、技术套管和油层套管。,井身结构示意图1方补心；2套管头；3导管；4表层套管；5表层套管水泥环；6技术套管；7技术套管水泥环；8油层套管；9油层套管水泥环；10油层上线；11油层
19、下线；12人工井底；13胶木塞；14承托环；15套管鞋；16完钻井底,表层套管 444.5(17 )（339.7、13 3/8）,1、加固地表松软地层、流砂层，保证钻井工作顺利进行。 2、承担以后几层套管的部分重量。,技术套管311.1(12 1/4)（244.5 、9 5/8 ）,封固高压气、水层，低压漏失层、易坍塌的层。防喷防漏。,生产套管 215.9 (8 （139.7、177.9）,用以保护井壁，封固油气层，达到分层开采、分层测试、分层改造的目的。,一开 井眼直径（mm）：444.5 套管外径（mm）：339.7 套管下深（m）：150.00 二开 井眼直径（mm）：215.9 套管外
20、径（mm）：139.7 套管下深（m）：2310.0 水泥返高（m）：按地质要求,表层套管油层套管（直井）,坨21沙二8-11直井井身结构,一开 井眼直径（mm）：444.5 套管外径（mm）：339.7 套管下深（m）：150.00 二开 井眼直径（mm）：215.9 套管外径（mm）：139.7 套管下深（m）： 2310.0 水泥返高（m）：按地质要求,例如：坨21沙二8-11,表层套管油层套管（斜井）,存在高压层： 坨165沙四 坨71沙三中 坨719沙三下 坨70沙三下,表层套管技术套管油层套管,坨71-10井,依据T71井和T71-13井在约3030m3370m为高压层,1530,
21、2800,坨719钻遇油层深度统计表,坨719沙三下原始地层压力为42.15MPa,套管材质与尺寸推荐表,表层套管技术套管尾管,表层套管技术套管尾管(水平井),坨142-平1,6口井：T142P1、T142P2、T142P3、T142P4、S3P1、39P1,油 层,339.7，J55表层套管9.65mm,139.7，N80油层套管9.17mm,表层套管油层套管：1口井 S1P1,5、水平井井身结构：,（四）油井完成,2.完井方法在下套管固井后，井底要与油层相连通，这种使油气井井底与生产目的层相连通的特定连通方法就是油井完井方法。主要有裸眼完井（先期、后期）、射孔完井、贯眼完井、衬管完井、砾石
22、充填完井、绕丝筛管砾石充填完井等，石油矿场常用的油井完井方法有裸眼完井和射孔完井。,完井方式选择,稀油,适合于胜坨油田的射孔技术,在射孔完井的油气井中，射孔孔眼是沟通产层和井筒的唯一通道。,负压值的确定,射 孔 工 艺,正压射孔工艺,负压射孔工艺,射孔枪的输送方式,电缆输送射孔,油管输送射孔,射孔枪、射孔弹孔密、孔径、相位角,射孔参数的选择,1、电缆输送枪射孔,在油井压井后装好防喷器，井口敞开的情况下，利用电缆下入套管射孔枪。通过接在电缆上的磁性定位器测出定位套管接箍对比曲线，调整下枪深度，对准油层部位射孔。,优点： 施工简单，成本低和较高的可靠性,电缆输送射孔适用于直井和井斜不超过35 的斜
23、井。,2、油管输送射孔,油管输送射孔是利用油管将射孔枪下到油层部位射孔。油管下部接有封隔器、带孔短节和引爆系统，油管内只有部分液柱造成射孔的负压差。通过地面投棒引爆、压力、压差式引爆等各种方式使射孔弹爆炸而一次全部射开油气层。 优点：射孔井段长 一次射孔层段厚度较大，最长可达1000m以上。该方法特别适于斜井、水平井和稠油井、等电缆难以下入、高压井提高施工安全的井。,射孔枪引爆装置,带孔 短节,3、水平井射孔工艺,水平井技术作为老区挖潜提高采收率、新油田高效开发的一项重要技术。水平井射孔工艺采用油管输送射孔。方位角有三种：360、180、120。,114枪弹20.8mm,102枪弹12mm,8
24、9枪在51/2套管中射孔时，射孔枪不居中，枪与套管有32.3-35.2mm环空,影响了射孔效果。102枪在51/2套管中射孔时，射孔枪不居中，枪与套管有19.3-22.2mm环空，改善了射孔效果。,小直径射孔器在套管内射孔时枪与套管匹配间隙示意图,常用的射孔器在套管内的间隙,枪与套管的匹配,选用小直径射孔器射孔后孔眼在套管上的分布图,选用小直径射孔器射孔后，由于射孔枪与套管间隙过大， 导致射孔后：孔眼分布不均；孔径大小不一；孔深差异较大。,102弹打钢靶结构示意图,枪与弹的匹配,102射孔弹炸高与穿深关系,炸高,双复射孔器结构,双复108型射孔,双复射孔弹,双复108型射孔器与普通102复合射
25、孔器主要性能指标对比表（地面实验）,截止目前（8月底），胜坨油田共应用双复108射孔器11口井，其中，老区高渗透主力层投产3口，中低渗透层投产油井6口，转注井2口，总体效果好于目前各种常规射孔器。,射孔参数优选：,A、孔深、孔密选择,B、孔径选择,C、相位角选择,低渗油藏射孔采用深穿透和复合增效射孔，如普通102复、108复合射孔；稠油井和防砂井采用大孔径或高孔密射孔，如102枪102弹、孔密24孔/m（5 1/2)；102枪127弹、孔密16孔/m，102枪89弹、孔密24孔/m（5 1/2)； 防砂井采用127枪89弹，孔密36孔/m(7）。水平井射孔应采取避射和分段投产。,根据井筒管柱结
26、构和尺寸，选择最大外径的射孔器（射孔器在射孔时胀径5mm） 直井和井斜不超过35 的斜井，采用电缆输送射孔； 水平井、井斜大于35 的井和稠油井、高压井采用油管输送；,射孔结论与建议,目前新井射孔主要采用102枪102弹， 目前老井补孔采用89枪89弹，,（五）试油、试气,1.试油广义上讲，从完井后到油井正常投产为止所经历的各道工序统称为试油。狭义上讲，完井后用密度较小的液体或者压力较高的气体将井内密度较大的压井液置替出来，在逐步把井内液柱压力降低到低于产层的地层压力的情况下诱导油气流入井，然后对目的层的油、气、水产量和性质以及地层压力和温度等进行测定，这一整套工艺技术称为试油。（1）诱导油、
27、气流。 油井完成后进入试油阶段的第一步就是要设法降低井底压力，使油气在井底压力低于油层压力的条件下流入井内，这一工作就是诱导油、气流。目的是为了清除井底砂粒和泥浆等污物，降低井底及其周围地层对油流的阻力。诱导油、气流的方法一般有：替喷法、抽汲法和气举法。（2）完井测试。完井测试是运用一定的测试工艺方法获取设计要求的油井资料，并通过对测试资料的收集、整理和分析，确定油气层的工业开采价值和油气井生产能力，为制定油气井合理生产方案提供可靠的数据。,（五）试油、试气,2.试气试气的目的是为了确定气井的生产能力和必要的地层参数，以评价气层有无工业开采价值，判断增产措施是否见效，并为制定气井合理的工作制度
28、提供依据。石油矿场主要采用稳定法试气。（1）放喷。气井在经诱导自喷后，应进行连续放喷，其目的是清除井内的污物，解除地层堵塞，排净井筒积液。（2）关井测压。在气井放喷后，确认已放喷干净，即可关井测压，当井口压力恢复到压力稳定的规定（一般以24h内压力波动不超过0.5%为准）时，精确测定当前井口压力，这个压力称为井口最大关井压力，根据此压力，可直接计算出井底静压。（3）开井测气。关井测压结束即可进行开井测气。在由放喷量的大小和最大关井压力的高低而选定的流量变化范围内，通过更换不同直径的孔板或控制节流阀的开度来实现工作制度的改变。试气要求不少于4个工作制度。在每个工作制度下，都应精确测定稳定的井口压
29、力（油压和套压）以及稳定产气量。,二、地球物理测井,（一）电法测井,电法测井是利用不同的岩石及岩石孔隙中所含的不同流体导电性不同的原理，测取岩石导电性的差异，来研究钻井地质剖面和油气水层的方法。,1.自然电位测井在没有人工供电的情况下，测量电极M在井内移动时（图25），仍能测量到与地层有关的电位变化。由于这个电位是自然产生的，所以称为自然电位。自然电位测井是测量自然电位随井深变化的曲线。,砂泥岩剖面SP测井曲线,2.普通电阻率测井普通电阻率测井是通过测量地层视电阻率来研究剖面地层性质的测井方法。主要用于判断岩性，确定岩层界面；进行地层对比和初步判断油、气、水层。,视电阻率实测曲线示意图 a梯度
30、电极系; b电位电极系,（一）电法测井,3.微电极测井所谓微电极，是为了把油层中的泥质或钙质薄夹层划分出来，以便计算油层的有效厚度设计出的一种紧贴井壁测量的特殊装置。微电极测井普遍采用微梯度和微电位两种电极系同时测量，微梯度电极系所测结果主要反映泥饼电阻率；微电位电极系所测的视电阻率主要反映渗透层井段的冲洗带电阻率。 微电极测井曲线采用重叠法将微电位和微梯度两条测井曲线绘制在成果图中，测井曲线在有的井段是重合的，有的井段是分离的，两条曲线之间分离的距离叫幅度差。对应渗透性地层井段曲线基本特征就是有幅度差，非渗透性地层处曲线无幅度差或有较小的幅度差。微电极测井是为了提高纵向分辨能力，不漏掉薄层和
31、求准目的层厚度，直观地判断渗透层，较准确地测出冲洗带电阻率等主要用于划分岩性剖面、确定岩层界面、确定含油砂岩的有效厚度、确定井径扩大井段以及确定冲洗带电阻率和泥饼厚度等。,砂泥岩剖面微电极测井曲线 1微梯度曲线；2微电位曲线,4.侧向测井侧向测井也叫聚焦测井，它是在中央主测量电极的上下方装有与主电极板同极性的聚焦电极（屏蔽电极），使得主电极的电流在聚焦电极的排斥下只能沿侧向（垂直井轴方向）进入地层，从而大大降低了井内液体的分流作用和围岩对地层电阻率的影响。利用深、浅侧向曲线重叠法来判断油、水层。侧向测井的种类较多，目前各油田使用的有三电极侧向测井、七电极侧向测井以及双侧向测井等。5.感应测井感
32、应测井是利用电磁感应原理测量地层电导率的测井方法。用于淡水泥浆井、油基泥浆井和没有泥浆的井中测量地层导电性。可以用来确定岩性和划分岩性界面、划分油水界面和求地层真电阻率。,（二）声波测井,当声波在不同介质中传播时，其速度和幅度的衰减以及频率的变化等声学特性是不同的。声波测井就是以介质的声学特性为基础，来研究钻井地质剖面、判断固井质量等问题的一种测井方法。1.声速测井声速测井是测量地层声波速度的测井方法。利用测井仪的发射探头发射声波，声波由泥浆向地层传播，由于泥浆声速不同于地层的声速，所以在泥浆和地层的界面上将发生波的反射和折射。通过测量随深度变化的声波时差曲线就可以反应地层的声速。因此，声速测
33、井又称为声波时差测井，主要用于划分地层、判断气层和定性计算地层孔隙度。2.声幅测井声波在介质中传播时，引起质点振动，其能量被逐渐吸收，声波幅度逐渐衰减。在声波频率一定的情况下，声幅的衰减与介质的密度和弹性等因素有关。声幅测井就是通过测量声波幅度的衰减变化来认识地层性质以及水泥胶结情况的一种声波测井方法。声幅测井有固井声幅测井和声波变密度测井。,（三）放射性测井,放射性测井就是通过测量岩层的放射性辐射能来判断各类岩层和岩层孔隙（或裂缝）中流体性质的。1.伽马测井（1）自然伽马测井自然伽马测井是通过在井内测量岩层中自然存在的放射性元素核衰变过程中放射出来的伽马射线的强度，来认识岩层的一种放射性方法
34、。主要用于划分岩性、地层对比和估算岩层的泥质含量。,砂泥岩剖面自然伽马测井曲线,（2）密度测井密度测井就是通过测量由伽马源放出并经过岩石散射和吸收而回到探测器的伽马射线的强度，来研究岩层的密度等岩层性质，求得岩层的孔隙度的一种测井方法。岩石的密度是代岩石性质的一个重要参数，他不但与岩石矿物成分及其含量有关，还与岩石孔隙度和孔隙中流体的类别、性质和含量有关。因此，密度测井除可以划分岩层外，其主要作用是确定岩层的孔隙度。岩层密度测井曲线可以用来划分岩层，特别是能够区分常用的测井方法所不易区分的岩石。,2.中子测井当由中子源发出的能量大、速度快的快中子与岩石元素中原子核不断碰撞时，快中子的能量不断消
35、耗，速度不断减慢，最终变成热中子，被岩石原子核吸收（俘获），放射出中子伽马射线。不同元素的原子核对快中子的减速能力、扩散距离以及对热中子的俘获能力都不同，因而放射出的中子伽马射线的能量也不同。中子测井就是利用这一特性来研究岩层性质的。,用中子伽马测井曲线划分气层,用中子伽马测井曲线划分油水界面,判断地层的渗透性，区分渗透层和非渗透层,在曲线叠合时用来校正深度,主要用来指示地层孔隙度的大小,测井成果图,定量计算单井剩余油饱和度；判断主要出水层；确定窜槽层位；发现潜力层；综合判断漏失层,定量计算单井剩余油饱和度,So =1-Swi-（-o）/（wB-wm),可以通过钻井取芯资料查得,可在成果图上求
36、出,可以通过实验求得,可由相渗透率曲线查出,草13|60井硼中子测井成果图,判断主要出水层位,曲线和基线在生产层位出现较大“离差”,措施前:全井段合采，S4段2148，日产液53.5t，油2.5t，含水95.3% 硼测井解释：找到两个出水点 措施：封上， 投产4448 实施后:日产液45.0t，油8.9t，含水80.2%,请指出临41-30井主要出水层？,桩19井,窜通井段,封堵后，日产液30.9t，日产油4.9t，含水由92%降到84.1%,确定窜槽层位,曲线和基线在非射孔层段出现“离差”,窜通井段,曲线与基线在射孔层段出现较小“离差”,潜力层,发现 潜力层,草13-60井,底部漏失,综合判
37、断漏失层,顶部漏失,在成果图上，曲线和基线在生产层位出现较大“离差”,顶部漏失判断难度大，需参考注硼压力来综合判断：注硼压力比较低且漏失严重时，油套环空内不出现硼酸返出现象。,（四）其他测井方法,1.井温测井井温测井是利用井温测井仪测量井筒内不同深度处的温度或温度梯度的一种方法。测井资料可用于确定注水井的注入剖面，判断压裂层位，判断气、水产层位置，确定固井水泥上返高度。2.电磁流量计测井电磁流量计测井是在油气藏开发过程中对注入剖面进行监测的一种主要手段。通过电磁流量计测井资料，可以结合储层物性分析吸水剖面资料、结合测井工艺分析测井资料、作为测量层段套管异常的辅助分析手段、水井找漏、措施效果评价
38、、为区块或单元油水井的合理配产与配注提供分析依据。,（五）测井资料综合应用,1.划分岩性,各种岩石的测井特性,2.划分渗透性地层,（1）砂泥岩剖面渗透层的划分 砂泥岩剖面划分渗透层比较常用的测井资料有自然电位（或自然伽马）、微电极和井径曲线。渗透层处的自然电位曲线显示为负异常微电极曲线；在微梯度和微电位的重叠曲线上，渗透性地层处有正的幅度差，渗透性越好，正幅度差越大；在井径曲线上实际井径通常小于钻头直径，且曲线比较平直规则。 （2 ）碳酸盐岩剖面渗透层的划分碳酸盐岩剖面渗透层通常是夹在致密层中的裂隙带，围岩主要是致密的碳酸盐岩。裂隙性储集层具有“三低一高”的特点。即低自然伽马值、低中子伽马值、
39、低深三侧向视电阻率值和高声波时差值。从致密围岩中划分裂隙带的方法是：先找出低阻、高孔隙度显示，然后剔除自然伽马较高的含泥质地层。裂隙带界面的确定主要以分层能力较强的三侧向测井为准。,3.综合判断油气水层,（1）油气水层的一般特点油层：微电极数值中等；自然电位负异常，略小于邻近水层；钻时低；实际井径小于钻头直径；深探测电阻率高；浅探测电阻率明显低于深探测电阻率；自然电位略小于邻近水层 。气层：气层有三高特点，即电阻率高、气测读数高、声波时差高。自然电位和微电极曲线显示为渗透层。在孔隙度测井曲线上与油层有明显区别，非压实地层声波时差明显增大，并出现“周波跳跃”现象，中子伽马读数明显增高，体密度明显
40、减小。在声波中子伽马重叠曲线上有明显差异，而油层和水层基本重合。当解释为气层没有把握时，可按油层处理，但应予以说明。水层：与油层正好相反，水层为增阻侵入，深探测电阻率呈低值。含水饱和度接近100%，快速直观显示的含水饱和度一般在70%以上，自然电位略大于油气层，无可动油，录井无油气显示。油水同层：其特征介于油层和水层之间，一般出现在油水界面附近。当地层岩性变化较小而厚度较大时，由顶部到底部，深探测电阻率曲线出现明显降低的现象，而自然电位异常有增大的现象,。 （2）定性判断油水层的方法沿井深纵向对比各储集层的测井曲线特征。通常以明显的水层的电阻率显示为标准，将解释层的电阻率曲线与之对比，在比较时
41、要注意岩性、物性变化的影响。与邻井储集层的测井曲线对比。将目的层段的测井曲线作小层对比，从中分析含油性的变化。这种对比要注意储集层岩性、物性和矿化度等在横向上的可能变化。储集层电阻率的径向对比。分析探测深度不同的两条电阻率曲线，研究电阻率径向变化特征。在一般情况下，油层具有减阻侵入的特征。所以探测深度大的电阻率大于探测深度小的电阻率时为油气层。水层具有增阻侵入的特征，但是当泥浆电阻率较高而地层水电阻率较低时，探测深度大的电阻率低于探测深度小的电阻率时也可能是油气层。判断油、气、水层首先要区分岩性、划分出渗透层，了解主要含油层系的岩性、物性、含油性、电性特点及其在横向、纵向上的变化规律，还要收集
42、反映地层情况的第一性资料。主要有岩心资料、岩屑录井资料、气测井资料、试油试水资料、实验分析资料以及钻井过程中泥浆槽面的油气显示情况等。这些第一性资料是认识油、气、水层的基础。,作业：,一、石油勘探 1.1949年我国的年钻井能力是几口井？年产原油多少？ 2.石油勘探有哪两个阶段？ 3.什么是地质法勘探？主要有哪些方法？ 4.什么是地球物理勘探？有哪几种方法？ 5.地震法勘探有哪几种？什么是时距曲线？ 6.什么是（油、气）井？按用途分为哪几种井？ 7.什么叫钻井？钻井设备由哪几大系统组成？ 8.钻井现场有哪几种地质录井方法？ 9.什么是井身结构？油井完成常见的方法有哪些？ 10.什么是诱导油气流
43、？方法有哪几种？ 二、地球物理测井 1.地球物理测井方法有哪些？ 2.油气水层在地球物理测井曲线上有哪些特点？ 3.如何利用地球物理测井曲线判断油气水层？,第二讲 自喷采油,当钻穿油层完井后，地层能量比较大，埋藏在地层深处的原油，在生产压差（地层压力与井底压力之差）的作用下，从油层渗流到井底，又在井底压力的作用下从井底举升到地面。完全依靠地层天然能量克服重力及流动阻力，将原油举升到地面的生产方式称为自喷采油。,（一）油井自喷的流动过程 （1）地层渗流：油气从地层到井底的流动。 （2）井筒管流：油气从井底到井口的流动。 （3）嘴流：通过油嘴的流动，以控制油井生产压差。 （4）地面管线中的流动(多
44、为水平管流)：从井口到计量站的流动。,一、油井自喷的基本原理,（二）油井自喷的能量来源（1）油水区岩石和液体的弹性能。 （2）水柱压力能。 （3）油流自身的位能。 （4）气体的膨胀能。,（三）油井自喷过程中的能量消耗 （1）地层渗流能耗。 （2）垂直管流能耗油气混合物在井筒内举升过程中呈现五种流型(1)重力损失：即克服井筒内液柱重力所消耗掉 的那部分能量。(2)摩擦损失：即原油从井底流到井口过程中与 管柱摩擦所消耗的能量。(3)滑脱损失：当油气两相在井筒内向上流动时， 气泡的上升速度大于液相的上升速度，气泡从油中超 越而过，这种气体超越液体的现象称为滑脱现象。由 滑脱现象引起的能量损失称为滑脱
45、损失。 （3）嘴流能耗（局部）。 （4）水平管流能耗（沿程）。,油气沿井筒喷出时的流型变化示意图纯油流；泡流；段塞流； 环流；雾流,（四）油井自喷条件,能量供给大于能量消耗。,二、自喷井合理工作制度的确定,油井合理工作制度的确定，也就是确定油井合理的生产压差。管好生产压差才能管到油层中去，以控制油层中油水的流动，并控制注采平衡，进而挖掘油层的生产潜力。确定油井工作制度时应坚持以下原则：（1）保持较高的采油速率。（2）保持注采压力平衡，使油井有旺盛的自喷能力。（3）保持采油指数稳定，不断改善油层的流动系数。（4）保持水线均匀推进，无水采油期长，见水后含水上升速率慢。（5）充分利用地层能量又不破坏
46、油层结构。（6）对于饱和压力较高的油田，应控制合理的流饱压差。,三、自喷井的分层开采,为开发好多油层非均质油田，现场经过反复实践探索出一条以单管分层注水为中心的、“六分四清”的油田分层开采工艺和技术。“六分”是分层注水、分层采油、分层测试、分层研究、分层管理、分层改造；“四清”是分层采油量清、分层注水量清、分层压力清、分层出水量清。“六分四清”的实质是：在注水井和采油井分别按照井下各个层段性质上的差异，将各个层段隔开，进行分层定量控制注水和分层定量控制采油，在此基础上进行分层研究和分层管理。分层开采是调整层间矛盾、层内矛盾以及平面矛盾，促进水线推进由“不均匀”向“均匀”转化，提高驱油效率的一项重要措施。,四、自喷井应录取资料,油压 套压 流压 含水 液量 油量,作业,三、自喷采油 1.什么是自喷采油？油井自喷一般经过哪几个过程？ 2.油井自喷的条件是什么？油井自喷的能量一般有哪些？主要消耗在哪些方面？ 3.确定油井合理的工作制度应坚持哪些原则？ 4.什么是分层开采的“六分四清”？其实质是什么？ 5.常见的自喷井分层开采井下管柱有哪几种？ 6.自喷井日常管理应录取哪几项资料？,
