李莉

江蘇油田地質(zhì)測(cè)井處

剩余油飽和度測(cè)井在江蘇油田的應(yīng)用

李莉

江蘇油田地質(zhì)測(cè)井處

油田進(jìn)入中高含水期后，地層中剩余油分布日趨復(fù)雜，剩余油飽和度測(cè)井則是了解地層剩余油分布必備的手段。本文就C/O測(cè)井、中子壽命測(cè)井、釓中子測(cè)井、PND測(cè)井等剩余油飽和度測(cè)試技術(shù)在江蘇油田的應(yīng)用情況進(jìn)行了總結(jié)分析，并提出了剩余油飽和度測(cè)井今后的攻關(guān)方向，對(duì)提高油田最終采收率有著重要的指導(dǎo)意義。

剩余油飽和度測(cè)井；C/O測(cè)井；中子壽命測(cè)井；釓中子測(cè)井；PND測(cè)井

前言

常規(guī)的套管井剩余油飽和度測(cè)井方法有碳氧比能譜(C/O)測(cè)井和中子壽命測(cè)井。碳氧比能譜測(cè)井是應(yīng)用最早的一項(xiàng)技術(shù)，為區(qū)分低礦化度水層與油層方面提供了可能，但由于存在著受井筒內(nèi)流體影響嚴(yán)重，計(jì)數(shù)率低，統(tǒng)計(jì)誤差偏大，且只有當(dāng)儲(chǔ)層孔隙度滿(mǎn)足大于20%的條件下才能定量計(jì)算含油飽和度等問(wèn)題，從而在一定程度上限制了該技術(shù)的應(yīng)用。而熱中子俘獲截面大小與地層水的礦化度高低有關(guān)，只有在高礦化度條件下，才能用該方法獲得較為滿(mǎn)意的儲(chǔ)層剩余油飽和度。

脈沖中子衰減能譜(PND)測(cè)井，是在上述兩種測(cè)井方法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型的剩余油飽和度測(cè)井方法，它是目前世界上最先進(jìn)的一次下井可同時(shí)測(cè)量俘獲衰減伽馬射線和非彈性散射伽馬射線的測(cè)井儀，即它除了具備中子壽命測(cè)井和C/O測(cè)井的性能外，還具有許多優(yōu)點(diǎn)。

1、江蘇油田目前常用的剩余油飽和度測(cè)井方法

1.1、C/O測(cè)井

C/O測(cè)井原理是由中子發(fā)生器發(fā)射脈沖中子流穿透套管、水泥環(huán)與地層中介質(zhì)發(fā)生非彈性散射、俘獲等反應(yīng)，利用C、O、Si、Ca、Fe等元素核反應(yīng)截面不同，次生伽馬射線特征能量差別大的原理，測(cè)量出非彈性散射、俘獲譜，計(jì)算出C/O、Si/Ca、Ca/ Si、FCC、CI等曲線，進(jìn)而劃分巖性剖面，求出含油飽和度，尋找油氣層，劃分水淹等級(jí)。

C/O測(cè)井解釋采用復(fù)雜巖性碳氧比測(cè)井解釋軟件，它減少了測(cè)井環(huán)境因素對(duì)解釋結(jié)果的影響，能處理含有灰?guī)r和白云巖的復(fù)雜地層，能處理油層和水層礦化度較大的地層，提高了水淹層含油飽和度的解釋精度。

X17井是一口采油井，該井2001年10月進(jìn)行C/O測(cè)井，4號(hào)層為弱水淹層，5、6、7號(hào)層為強(qiáng)水淹層，8、9號(hào)層為水層（圖1）。

圖1

這一技術(shù)在江蘇油田應(yīng)用最早，但由于存在著受井筒內(nèi)流體影響嚴(yán)重，計(jì)數(shù)率低，統(tǒng)計(jì)誤差偏大，且只有當(dāng)儲(chǔ)層孔隙度大于20%的條件下才能定量計(jì)算含油飽和度等問(wèn)題，從而在一定程度上限制了該技術(shù)的應(yīng)用。

1.2、硼中子壽命測(cè)井

硼中子壽命測(cè)井是利用下井儀器中的中子發(fā)生器，向地層發(fā)射出一束束的脈沖高能快中子，與地層多次碰撞成為熱中子以后，便會(huì)被地層吸收掉，不同地層的吸收能力是不一樣的，因而可有效測(cè)出地層的有關(guān)參數(shù)，以區(qū)別其油、氣、水層。氯元素是熱中子的強(qiáng)吸收劑，所以中子壽命測(cè)井特別適用于高礦化度地層。又由于該儀器是一種脈沖測(cè)井技術(shù)，可以調(diào)節(jié)采集信息的時(shí)間，從而避開(kāi)了套管水泥環(huán)和近井壁地層的干擾，因而這是一種測(cè)量遠(yuǎn)井壁地層的測(cè)井技術(shù)。

硼酸是易溶于水不易溶于油的硼化合物，通過(guò)向地層中滲入硼，人為地提高地層水礦化度，增大地層俘獲截面，從而使中子壽命測(cè)井能夠應(yīng)用于低礦化度地區(qū)。

江蘇油田地層水礦化度普遍較低，在測(cè)試的油井中，有部分油井效果較好。比如F91-2井，2005年10月在硼中子測(cè)井前大段合采28～30、32、33、39～43號(hào)層，日產(chǎn)液11t/d，日產(chǎn)油0.9t/d，綜合含水92%。硼中子測(cè)井結(jié)果顯示39～43號(hào)層水淹嚴(yán)重，于是封堵39～43號(hào)層，射開(kāi)34～36號(hào)層，合采28～30、32～36號(hào)層，日增油12t/d，效果明顯（圖2）。

圖2 F91-2井硼中子測(cè)井作業(yè)后效果對(duì)比

雖然注硼可以增加地層水礦化度，但是，注硼后的地層水礦化度與注硼的速度和硼酸的濃度有很大的關(guān)系，所以，這直接影響了測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性；在卡堵水方面應(yīng)用效果較好，其飽和度計(jì)算僅限制于射孔層位，使用局限性較大。

1.3、釓中子伽馬測(cè)井

釓中子伽馬測(cè)井在向儲(chǔ)層注入釓溶液的條件下，用Am-Be中子源代替中子發(fā)生器進(jìn)行中子伽馬測(cè)井，得到注釓后不同含水飽和度地層的俘獲伽馬計(jì)算率曲線，從而計(jì)算剩余油飽和度。使用中發(fā)現(xiàn)，中子伽馬儀的穩(wěn)定性好，重復(fù)性可以做到小于3%，測(cè)速較快，可以多次重復(fù)測(cè)量，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，提供更多的有用信息，測(cè)量結(jié)果基本不受巖性、井斜和套管的影響，適用范圍較廣，在近幾年的實(shí)踐中取得了比較好的應(yīng)用效果。

利用“注—測(cè)—注—測(cè)”測(cè)井工藝，能確定殘余油飽和度Sor。在淡水油田，通過(guò)向井內(nèi)注入易溶于水的高截面示蹤元素，以使地層水“咸化”，可以有效地區(qū)分出高含水層。

C3-7井是典型的大段合采的油井，該井措施作業(yè)后含水迅速上升，三個(gè)月內(nèi)含水從0上升到95.5%，日產(chǎn)油量由19.7t/d下降到1.1t/d，2008年4月對(duì)該井進(jìn)行釓中子測(cè)試，結(jié)果顯示5號(hào)層與上面的水層竄槽（圖3）。

經(jīng)過(guò)卡堵水封堵5號(hào)層后，C3-7井含水下降到了20%，日產(chǎn)油量上升到了17t/d，根據(jù)測(cè)井結(jié)果實(shí)施卡堵水后，增油效果明顯。

該方法在江蘇油田應(yīng)用較多，取得了較好的效果，除了卡堵水外，在陳3-55井中非射孔層段的使用，救活了一批層位，應(yīng)用效果顯著。

1.4、PND測(cè)井技術(shù)

脈沖中子衰減能譜(PND)測(cè)試技術(shù)是一種近年發(fā)展起來(lái)的石油勘探過(guò)油管儲(chǔ)層評(píng)價(jià)測(cè)井技術(shù)，該技術(shù)是對(duì)熱中子壽命測(cè)井和碳氧比測(cè)井技術(shù)的繼承和發(fā)展。它較好地克服了井眼流體和巖性的影響，是目前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)方面最先進(jìn)的測(cè)井技術(shù)之一。一次下井可同時(shí)測(cè)量快中子與地層作用產(chǎn)生的非彈性散射和俘獲伽馬譜，分別求取儲(chǔ)層的孔隙度、含水飽和度、泥質(zhì)含量等指標(biāo)，不僅適用于高礦化度地區(qū)，同時(shí)也可以用于低礦化度地區(qū)[1]。

圖3 C3-7井釓中子測(cè)井成果

PND測(cè)井儀利用脈沖中子發(fā)生器，通過(guò)氖－氖核反應(yīng)，產(chǎn)生14.3Mev的高能快中子，這些高能快中子穿透儀器外殼、井內(nèi)流體、套管、水泥環(huán)，射入地層后，在最初的極短時(shí)間內(nèi)，將與地層中各種元素的原子核發(fā)生非彈性散射而損失掉大量的能量，同時(shí)釋放出具有核輻射特征能量的非彈性散射伽馬射線。此后，中子已沒(méi)有足夠的能量再發(fā)生非彈性散射反應(yīng)，只能經(jīng)過(guò)彈性散射來(lái)繼續(xù)減速，眾所周知，氫元素是中子最好的減速劑。經(jīng)減速后的中子人射進(jìn)人原子核，被靶核俘獲，形成復(fù)合核，復(fù)合核比原來(lái)的核多了一個(gè)中子，經(jīng)常處于激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時(shí)放出一個(gè)或幾個(gè)伽馬光子，稱(chēng)為俘獲伽馬射線，地層常見(jiàn)元素中，氯元素是中子最好的俘獲劑[2]。

PND測(cè)井方法是在C/O測(cè)井和中子壽命測(cè)井基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型的套管井儲(chǔ)層評(píng)價(jià)測(cè)井方法，它能同時(shí)測(cè)量俘獲衰減（中子壽命）伽馬射線和非彈性散射（C/O）伽馬射線，且中子發(fā)射和測(cè)量方式更完善。

PND測(cè)井具有碳氧比能譜測(cè)井和中子壽命測(cè)井無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)：1）提高了記數(shù)率，降低了統(tǒng)計(jì)誤差，提高了測(cè)量精度；2）測(cè)量結(jié)果基本不受巖性的影響；3）提高了測(cè)井速度，PND測(cè)速是8米/分；4）適用于孔隙度大于10%的任何地層；5）儀器直徑?。?2.8mm），可過(guò)油管測(cè)量；6）對(duì)井眼條件要求不高，一般情況下，不用洗井。

PND測(cè)試方法在江蘇油田的應(yīng)用越來(lái)越多，并且在部分油井實(shí)施后，取得了明顯的效果。比如C3-51井17號(hào)層PND解釋結(jié)果為弱水淹層，射孔后日產(chǎn)油量為19.2t，不含水，從而印證該測(cè)試技術(shù)的可靠性。

2、剩余油飽和度測(cè)井方法的發(fā)展方向

2.1、加深剩余油飽和度測(cè)井的探測(cè)深度

目前常用的飽和度測(cè)井技術(shù)探測(cè)深度一般為21cm（表1）[3]，硼中子的探測(cè)深度稍深，但也僅僅為45cm，并且它受其工藝等方面的影響，比其他四種測(cè)井方法要大得多，探測(cè)深度不夠決定了只能測(cè)到近井地帶的剩余油分布狀況，這就影響了我們對(duì)剩余油分布的認(rèn)識(shí)及后期的調(diào)整工作。

表1 常用飽和度測(cè)井探測(cè)深度

2.2、開(kāi)展不同類(lèi)型油藏的剩余油監(jiān)測(cè)技術(shù)使用性評(píng)價(jià)

不管是哪一種剩余油測(cè)井技術(shù)，都有自身的缺點(diǎn)，都不可能適合所有類(lèi)型的油藏，所以，測(cè)試之前，有必要加強(qiáng)對(duì)油藏的認(rèn)識(shí)和了解，清楚油藏的生產(chǎn)歷史、開(kāi)采現(xiàn)狀、井況等，必要時(shí)，還需對(duì)剩余油的分布有定性的了解，這樣，才能使測(cè)井技術(shù)與油田開(kāi)發(fā)充分地結(jié)合起來(lái)，測(cè)出來(lái)的結(jié)果才會(huì)更接近地層的真實(shí)狀況。

2.3、開(kāi)展大斜度井和水平井剩余油飽和度解釋方法研究

針對(duì)江蘇地區(qū)大斜度井及日益增多的水平井剩余油監(jiān)測(cè)問(wèn)題，在引進(jìn)水平井施工工具爬行器和飽和度監(jiān)測(cè)儀器組合使用的基礎(chǔ)上，提高水平井測(cè)井工藝水平、完善水平井測(cè)井手段、研究測(cè)井資料解釋評(píng)價(jià)方法，以提高大斜度井、水平井施工成功率和資料解釋精度，滿(mǎn)足油田大斜度井、水平井動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的需要，是江蘇地區(qū)剩余油飽和度監(jiān)測(cè)在今后一段時(shí)期的主要發(fā)展方向。

2.4、完善江蘇小斷塊復(fù)雜油藏剩余油飽和度監(jiān)測(cè)模式

針對(duì)江蘇油田高含水后期地下流體分布更加復(fù)雜零散的特點(diǎn)，逐步完善、優(yōu)化剩余油飽和度監(jiān)測(cè)模式，實(shí)現(xiàn)飽和度監(jiān)測(cè)系列的轉(zhuǎn)變：由單井監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)變?yōu)橛筒卣w監(jiān)測(cè)、由分散監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)變?yōu)檫B片監(jiān)測(cè)、由間斷監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)監(jiān)測(cè)，使剩余油飽和度監(jiān)測(cè)適應(yīng)油田高含水期精細(xì)開(kāi)發(fā)需要。

3、結(jié)論

隨著油田開(kāi)發(fā)的進(jìn)行，剩余油飽和度的測(cè)試對(duì)油田開(kāi)發(fā)具有指導(dǎo)性的意義。不同的測(cè)井方法，可能會(huì)得到不同的測(cè)試結(jié)果，根據(jù)油藏的具體情況，選擇合適的測(cè)井方法，對(duì)油藏剩余油的測(cè)試顯得尤為重要。

[1]郭海敏.生產(chǎn)測(cè)井導(dǎo)論[M].北京：石油工業(yè)出版社.2003

[2]杜武軍，時(shí)新磊，范川.PND脈沖中子衰減能譜測(cè)井應(yīng)用實(shí)例分析.國(guó)外測(cè)井技術(shù).2010年6月

[3]張付明.套管井剩余油飽和度測(cè)井新技術(shù)[J].測(cè)井技術(shù).2003，27(增刊)：50-55

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.12.032

李莉（1972—），女，工程師，2003年畢業(yè)于石油大學(xué)(華東)，現(xiàn)從事套管井測(cè)井解釋工作。