一种水平井含水率测试方法及系统

本发明涉及水平井测试，更具体地，涉及一种水平井含水率测试方法及系统。

背景技术：

1、截至2022年，中石油已有水平井近12000余口，随着水平井钻井技术的不断进步，其规模仍将不断扩大。但由于油藏储层的非均质性，以及水平井完井方式及开采工艺的局限，水平井开发生产中出现了含水上升快、产量递减快等问题，为此，采油厂需要实施压裂、治水等措施提高水平井开发效益。水平井分段产出剖面测试是指导压裂、堵水等增产控水措施的重要手段，其中，含水率是水平井产出剖面测试中的一项重要参数，该参数可以直观地指示被测井段内油水的分布比例，在产出剖面测试资料解释中具有重要意义，但目前国内的水平井含水率测试主要沿用垂直井中的成熟测试技术，无法满足水平井多段、多簇、精细测试的需求。

2、在国外，以斯伦贝谢、sondex等为代表的西方大型石油技术服务公司从20世纪30年代就展开了大量的生产测井研究，发展了成熟的以牵引器输送为主的阵列传感器测试技术。这些技术通过获取井筒内多相流体的分布参数，能够确定油、气、水的分相流量。斯伦贝谢公司研发了水平井测井技术flow scan imaging tool(fsi)，fsi利用分布在不同径向位置上的5个涡轮测量油、气、水的分相流速，通过电导探针识别油、水，光探针识别气、液，计算得出油、气、水的分相持率，从而确定产液剖面。阿特拉斯公司研制了针对水平井的产液剖面测井技术multicapacitance flowmeter(mcfm)。mcfm利用多电极阵列通过互相关方法测量多相流分相流速，并根据油、气、水的介电常数差异确定分相持率。然而，这些国外测井仪器仍不能完全满足国内水平井测试需求，主要原因是：一、国外水平井仪器普遍应用于高产自喷水平井，所用的各类传感器及解释方法不完全适用于国内的低产液水平井；二、国外水平井阵列式测井仪器的普遍采用电容式含水率传感器，单一的传感器类型仅对部分流型流态的流体有较高分辨能力，然而水平井中的油水两相流体的流型复杂多变，影响并限制了阵列传感器的测量精度；三、国外阵列测井仪器使用的传感器数量较多且结构复杂，电路系统在工作中容易因个别传感器故障而引起整体失灵，最终导致测井失败。因此，在借鉴国外先进测井技术的同时，我们需要针对国内低产液水平井的实际情况，在传感器的适用范围、测量精度、仪器的可靠性等方面开展进一步的研究和改进。

3、国内油田从90年代在水平井产液剖面测井技术方面进行了研究工作。并且在水平井产液剖面测井方法、测井工艺、数据解释和室内实验研究等方面取得了一定的成果。以大庆油田为例，大庆油田测试分公司自主研制了基于集流测量方式的水平井产液剖面测井组合仪，该仪器利用集流器将水平井套管内的流体集流至20mm内径的通道内，再采用涡轮流量计测量流量，电容含水率计测量含水量，并配套了适用于机采水平井的预置式产液剖面测井工艺，该技术人为提高了被测流体的流速，增强了油水两相的混合程度，适用于国内低产液的水平井测量。然而，国内已有产出剖面测井技术有如下技术问题：一、国内的含水率测井传感器主要沿用垂直井的测量技术，并非为水平井井况专门研究开发，而水平井的油水两相流型流态相较垂直井更为复杂，因此含水率传感器的测量精度会收到较大影响；二、集流器的应用破坏了水平井内流体原有的流形流态，迫使流体达到一种新的流动平衡状态，并且集流型仪器的测试结果受水平倾角的影响较大，增加了测井资料的解释难度；三、水平井牵引器的牵引力有限，传统测井仪的传感器及配套电路系统重量较大，牵引器不能将测井仪器顺利送到井下，导致测井失败。

4、因而，现阶段急需研发一种水平井含水率测试方法及系统已解决上述存在的一个或多个问题。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是提供一种水平井含水率测试方法及系统的新技术方案。

2、根据本发明的第一方面，提供了一种水平井含水率测试方法，所述方法包括：

3、步骤s1：将多个套管接箍套设于套管上，通过作业机将多个相连接的所述套管下入到水平井内，以完成水平井固井，其中，所述套管接箍上安装有多个射频标签传感器；

4、步骤s2：将牵引器和测井仪器预置在所述水平井内，并下入抽油泵开展抽油生产作业；

5、步骤s3：响应于测试指令，所述牵引器拖拽所述测井仪器向所述水平井内部移动，当所述测井仪器识别到射频标签传感器发射的微波信号后，所述牵引器停止移动，所述测井仪器读取当前深度处相应套管上多个所述射频标签传感器发射的微波信号；

6、步骤s4：重复上述步骤s3直至所述测井仪器获取到所述水平井各深度处相应套管上多个所述射频标签传感器发射的微波信号；

7、步骤s5：对所述水平井各深度处相应套管上多个所述射频标签传感器发射的微波信号进行分析，以得到所述水平井各深度处流体含水率剖面分布结果。

8、可选地，在所述步骤s1之前还包括：将预设深度信息和扩频识别码信息烧录入所述射频标签传感器，并将多个所述射频标签传感器安装在所述套管接箍上。

9、可选地，基于下入所述水平井内的套管数量、所述套管的长度和安装位置、以及所述套管接箍的安装位置确定所述预设深度信息。

10、可选地，所述套管接箍上安装的多个射频标签传感器具有不同的射频频率。

11、根据本发明的第二方面，提供了一种水平井含水率测试系统，所述系统包括：多个套管，套设于所述套管上的多个套管接箍，所述套管接箍上安装有多个射频标签传感器，当进行水平井固井时，通过作业机将多个所述套管下入到水平井内；

12、所述系统还包括：牵引器和与所述牵引器连接的测井仪器，所述牵引器和所述测井仪器预置在固井后的所述水平井内；当抽油泵开展抽油生产作业后，所述牵引器根据测试指令拖拽所述测井仪器向所述水平井内部移动，待所述测井仪器识别到射频标签传感器发射的微波信号后，所述牵引器停止移动，进而通过所述测井仪器获取到所述水平井各深度处相应套管上多个所述射频标签传感器发射的微波信号。

13、可选地，所述套管接箍中部等间距设有6-8个所述射频标签传感器。

14、可选地，所述射频标签传感器包括标签天线、与所述标签天线连接的标签芯片，以及标签固定器，所述标签芯片设置于标签电路筒内，所述标签天线设于所述标签电路筒的一端面上，所述标签电路筒的另一端面与所述标签固定器连接，通过所述标签固定器连接所述套管接箍的安装接口以将所述射频标签传感器固定在所述套管接箍上。

15、可选地，所述测井仪器包括依次连接的扶正器短接，测井仪器电路筒以及测井仪器外壳，所述测井仪器电路筒内设有测井仪器电路模块，所述测井仪器外壳内设有射频天线阵列，所述射频天线阵列用于发射由测井仪器电路模块产生的射频载波并接收从所述射频标签传感器发射或反射回来的射频载波，所述测井仪器电路模块用于对接收的射频载波进行解码以获得标签内的信息以及电磁波的幅度和相位。

16、可选地，所述射频天线阵列分别采用900m、1.2g、1.6g和2.4g四个频段对不同的射频标签信息进行阅读和管理。

17、可选地，所述测井仪器外壳在所述射频天线阵列处开有窗体，以在所述窗体处向外发射射频载波。

18、根据本发明公开的一个实施例，本发明的一种水平井含水率测试方法及系统具有如下有益效果：

19、1、有别于传统微波法测井仪器的工作原理，本发明是将rfid技术应用于测井领域，采用井内预置信息标签的新工艺，再结合研制的具有阅读器功能的测井仪器实现水平井全井眼分布式含水率测试；

20、2、采用井内预置多个特征标签的方式来进行分布式含水率测井，优势在于整个水平井内均可以布置特征标签，该分布式测量方式更有利于对井内情况进行全局完整判断，能够提供比传统仪器更多的井内信息；

21、3、标签未采用统一的载频，而是依据s21对不同含水率范围的敏感度特性，采用了不同的载频，测井仪器采用不同接收频段的天线阵列对载频信息进行接收和处理，这样可以解决常规测井仪器的传感器类型单一，不能适应井下多种类型的流体，导致测试精度降低的问题。

22、4、井下特征标签内提前写入了标签所在位置的深度信息，测井仪器可以在测量含水率的同时，读取到仪器所在的具体深度，解决了以往仪器需要电缆深度校正的问题。

23、5、采用预置标签的测井工艺，并且可以极大的简化水平井测井组合仪器的结构，减轻仪器重量，提高测井成功率。

24、通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。