張寶榮，范琳琳 陳 江 （中石油大慶油田有限責(zé)任公司測(cè)試技術(shù)服務(wù)分公司，黑龍江 大慶163114）

井溫測(cè)井在喇嘛甸油田的應(yīng)用及設(shè)想

張寶榮，范琳琳 陳 江 （中石油大慶油田有限責(zé)任公司測(cè)試技術(shù)服務(wù)分公司，黑龍江 大慶163114）

分析統(tǒng)計(jì)了喇嘛甸油田的井溫形態(tài)，闡述了多年來(lái)井溫測(cè)井在喇嘛甸油田的應(yīng)用情況，在分析實(shí)測(cè)的井溫資料以及資料的應(yīng)用效果基礎(chǔ)上，提出了對(duì)井溫測(cè)井解釋及應(yīng)用的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)，總結(jié)了井溫測(cè)井在喇嘛甸油田的經(jīng)驗(yàn)，并提出了利用比熱容算法分析井溫的新思路。

井溫法測(cè)井；形態(tài)；定性解釋；關(guān)井時(shí)間；比熱容算法

多年來(lái)，傳統(tǒng)的井溫測(cè)井技術(shù)在注、產(chǎn)剖面測(cè)井的疑難井診斷中一直發(fā)揮著重要的作用［1，2］，特別是隨著井溫、噪聲等各種組合測(cè)井技術(shù)的發(fā)展運(yùn)用［3，4］，也使得井溫測(cè)井技術(shù)在其他工程領(lǐng)域有了新的拓展［5～7］。但是伴隨著的油田開(kāi)發(fā)的逐步深入，尤其是開(kāi)發(fā)后期注水、注聚，包括各種調(diào)剖技術(shù)的應(yīng)用，使得目前油田實(shí)際的井溫場(chǎng)如同壓力場(chǎng)一樣變得十分復(fù)雜，許多井溫曲線按照傳統(tǒng)的解釋方法已難以解釋，造成井溫這一測(cè)井參數(shù)在實(shí)際注產(chǎn)剖面測(cè)試中的使用率有所下降［8，9］。而一直以來(lái)，專門(mén)針對(duì)井溫測(cè)井曲線的解釋分析研究較少，解釋方法的不完善制約了井溫測(cè)井技術(shù)的應(yīng)用，甚至使該技術(shù)面臨著生存挑戰(zhàn)［10］。因此，對(duì)井溫測(cè)井曲線形態(tài)進(jìn)行定性解釋，重新進(jìn)行深入細(xì)致的分析研究和準(zhǔn)確定位是十分必要的。

1 井溫測(cè)井曲線形態(tài)分析

1.1 注入剖面中井溫曲線

井溫測(cè)井在喇嘛甸油田注入剖面的描述形式可以歸納為2種基本形態(tài)，見(jiàn)圖1。

形態(tài)1中，井溫曲線顯示的地層溫度符合隨地層深度的增加而增高的趨勢(shì)，是井溫測(cè)井在喇嘛甸油田注入剖面中最常見(jiàn)的曲線形式，可以從中得到以下信息：1、2段合稱吸水段，3段為死水段（靜溫段）；1、2段可以根據(jù)溫度梯度數(shù)值的大小分成強(qiáng)、弱吸水段，1、2段之間的拐點(diǎn)，一般位于井下配水器工具處；1、2段與3段之間的拐點(diǎn)稱為吸水底界（即吸水段與死水段的分界點(diǎn)）。形態(tài)2中的井溫曲線，1段為吸水段，2、3段合為死水段，其中2段稱之為過(guò)渡段，該段普遍位于喇嘛甸油田的葡萄花層系以下，開(kāi)采厚度均在10m以上，由于受注冷水對(duì)地層的冷卻作用的影響，使得地溫梯度 （3段）偏離原始地溫梯度。而后又由于注水溫度較高，過(guò)渡段是后期注水溫度與偏離的地溫梯度綜合作用的結(jié)果。

圖1 井溫測(cè)井在喇嘛甸油田注入剖面基本形態(tài)示意

1.2 恢復(fù)井溫曲線

井溫測(cè)井時(shí)，常規(guī)測(cè)井一般是在開(kāi)井狀態(tài)下進(jìn)行的，所錄取的曲線稱為動(dòng)態(tài)井溫曲線 （如注入及產(chǎn)出剖面井溫曲線），而對(duì)于一些特殊注入井的測(cè)量，需要根據(jù)實(shí)際情況在關(guān)井狀態(tài)下錄取不同時(shí)間間隔的曲線，稱之為恢復(fù)井溫曲線。

恢復(fù)井溫曲線見(jiàn)圖2。溫度異常對(duì)應(yīng)吸水層位，通常情況異常幅度、形態(tài)及不同時(shí)間溫度的變化量，與注入量大小有關(guān)，還與隔層的厚度有關(guān)。在保證密閉工藝條件及一定時(shí)間范圍內(nèi)關(guān)井恢復(fù)的時(shí)間越長(zhǎng)，溫度異常越清晰，因?yàn)闊o(wú)論注水溫度如何，它必然與靜溫存在差異，關(guān)井后，井筒內(nèi)的流體溫度會(huì)逐漸趨于靜溫，而吸入大量液體的地層由于水的比熱較大，它保持溫度的能力較強(qiáng)，溫度變化緩慢；反之，吸水少的層位會(huì)比較快地向靜溫恢復(fù)。

圖2 恢復(fù)井溫曲線形態(tài)示意

2 喇嘛甸油田關(guān)井井溫測(cè)井的探索

喇嘛甸油田自1997年開(kāi)始推廣應(yīng)用井溫測(cè)井，主要用來(lái)查找竄槽及定性評(píng)價(jià)不同層位的吸水強(qiáng)弱。多年來(lái)，圍繞怎樣錄取合格的井溫曲線開(kāi)展并主要研究了適合喇嘛甸油田油層特征的井溫測(cè)井適宜的關(guān)井時(shí)間問(wèn)題。

喇嘛甸油田己經(jīng)開(kāi)發(fā)了三十多年，注入井條件千差萬(wàn)別，注入量及累積注水時(shí)間不同、注入介質(zhì)不同、注入液溫度不同、吸水層和非吸水層分布狀況不同、完井結(jié)構(gòu)不同等，這些差異會(huì)在井溫曲線上明顯地反映出來(lái)，因而進(jìn)行關(guān)井恢復(fù)溫度測(cè)井時(shí)對(duì)不同類(lèi)型的井關(guān)井時(shí)間應(yīng)有所區(qū)別 （見(jiàn)表1）。由經(jīng)驗(yàn)可知，從關(guān)井恢復(fù)溫度測(cè)井獲得的有關(guān)注入剖面的信息要比流動(dòng)井溫豐富得多，因此，測(cè)恢復(fù)井溫時(shí)怎樣才能做到即不浪費(fèi)測(cè)井時(shí)間又能錄取到理想的井溫曲線是關(guān)鍵。從理論上講，投注時(shí)間的長(zhǎng)短，或更確切地說(shuō)，累積注入量對(duì)井溫測(cè)井有很大影響。一般說(shuō)來(lái)，井越老，用于區(qū)分注入層段的低溫異常就越不明顯。同樣，由于井內(nèi)的溫度影響將持續(xù)很長(zhǎng)一段時(shí)間，老的流動(dòng)剖面引起的熱效應(yīng)會(huì)持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，因此在溫度測(cè)井曲線上所反映的注入層，可能是過(guò)去曾有的注入過(guò)程。當(dāng)井進(jìn)入中后期，如不改變注入水的溫度，要想?yún)^(qū)分原先的注入層和現(xiàn)在的吸水層是很困難的。一般來(lái)說(shuō)，注入時(shí)間超過(guò)2年以上將會(huì)使關(guān)井恢復(fù)溫度測(cè)井難于區(qū)分各個(gè)注入層。

表1 喇嘛甸油田不同開(kāi)發(fā)層系井的適宜關(guān)井時(shí)間經(jīng)驗(yàn)值

3 針對(duì)井溫測(cè)井提出的設(shè)想

圖3 井溫計(jì)算近似模型

試圖在眾多的物理參數(shù)中尋找到將溫度與流量 （即質(zhì)量）相聯(lián)系的一個(gè)物理量，最終找到比熱容這一僅與物體自身有關(guān)，又通過(guò)溫度與質(zhì)量能表示出的物理量。在注入水與底層進(jìn)行的熱交換過(guò)程中，地層的放熱與注入水的吸熱近似相等［11］。

3.1 理論推導(dǎo)

由于地溫梯度已知，由地層中某點(diǎn)的溫度可知地溫t1、t2、t3、t4，由儀器測(cè)量也可讀出T1、T2、T3、T4，水溫t水也可以知道，由井口可控m水。取在射孔層上，喇叭口下一段長(zhǎng)度L，見(jiàn)圖3。該段地層放熱與注入水吸熱相等，則L長(zhǎng)的井段參與熱交換的m巖可求，即利用該段求出校正吸水段。應(yīng)用比熱容公式可得到：

式中，t為地溫溫度，℃；t水為水的溫度，℃；T為測(cè)量井溫，℃；C水為水的比熱容，kJ/（kg·℃）；C巖為巖石的比熱容，kJ/（kg·℃）；m水為參與熱交換水的質(zhì)量，kg；m巖為參與熱交換巖石質(zhì)量，kg。得到的m巖可代入式（2）。在射孔井段L1、L2可獲得，則L1、L2間距離可知，將此段距離內(nèi)地溫與注水溫度的熱交換公式進(jìn)行積分運(yùn)算，井段內(nèi)地層與注入水熱交換公式為：

式中，L為所取校正部分井段深度，m。

式（2）最終可簡(jiǎn)化為：

式中，m水′為L(zhǎng)1至L2井段內(nèi)吸入的水的質(zhì)量，kg。式（3）中可求出吸水量與總注入量比值，則相對(duì)吸水量可求。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中，拉10－PS2034井符合較好。拉10－PS2034井為一口籠統(tǒng)注水井，該井注入量為20m3/d，井口點(diǎn)測(cè)井溫為20℃，在smart2004軟件中讀取所需要的1052.070、1060.020、1067.3、1070.8m處溫度。以采油六廠平均地溫梯度4℃/100m，計(jì)算此4處實(shí)際地溫。利用式 （3）計(jì)算得出：ts（井口的地溫）＝20℃；t1＝42.0828℃；t2＝42.4008℃；t3＝42.692℃；t4＝42.832℃；T1＝25.933℃；T2＝26.113℃；T3＝26.166℃；T4＝29.611℃；L2－L1＝3.5m；L＝7.95m。

將各處溫度代入公式可計(jì)算出1067.3～1070.8m處吸水m水′：

即該井1067.3～1070.8m處吸水占全井的2.8%。

作為現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，對(duì)該井進(jìn)行了同位素與內(nèi)流式電磁流量的測(cè)試。從測(cè)試結(jié)果看出，同位素顯示1067.3～1070.8m處的SⅢ8層吸水量大，占全井的15%，與計(jì)算結(jié)果相差較大；而內(nèi)流式電磁流量測(cè)試結(jié)果顯示，SⅢ8層僅占全井3.1%，與計(jì)算結(jié)果符合較好。經(jīng)分析認(rèn)為該井為一口注聚井，常年的注聚開(kāi)采使得井下堆積了大量的聚合物，致使同位素大量堆積，沾污同位素，影響到同位素最底層吸水精度的解釋。

當(dāng)注水管柱是光油管即籠統(tǒng)注水時(shí)，流量參數(shù)精度達(dá)不到解釋要求，僅能進(jìn)行3參數(shù)測(cè)試，層內(nèi)吸水量?jī)H憑井溫、同位素面積解釋，而傳統(tǒng)的解釋方法井溫僅作為定性判斷的依據(jù)，同位素沾污的影響無(wú)法消除，沾污的扣除沒(méi)有合理的依據(jù)，無(wú)法做到精細(xì)解釋。利用該方法，在弱吸水處可以進(jìn)行定量的探索解釋，與同位素資料相互補(bǔ)充，可以做到精確的解釋。

該方法是利用理想狀態(tài)下喇叭口在射孔層上的籠統(tǒng)井的模型建立的，僅適用于該類(lèi)注水井。目前為止，已利用該方法計(jì)算了5井次，其中1口井符合很好，另4口井中2口與電磁流量測(cè)試誤差達(dá)到了10%～20%，另2口達(dá)到20%以上 （表2）?？偨Y(jié)原因認(rèn)為，投產(chǎn)時(shí)間久的井，因長(zhǎng)年的注入水影響，使得井溫變化率小，進(jìn)行解釋中誤差較大。

表3 利用算法與電磁流量測(cè)試成果對(duì)比

3.3 精度與適用性

喇嘛甸油田籠統(tǒng)井大都為注聚井，在錄取資料時(shí)須替注清水測(cè)試，注入介質(zhì)為混合物，聚合物溶解放熱嚴(yán)重影響井溫資料的錄取。該試驗(yàn)所得結(jié)論均為理想狀態(tài)下，均勻物體的算法，在生產(chǎn)實(shí)際中環(huán)境、能量損失、混合物體狀態(tài)等均會(huì)對(duì)結(jié)果有所影響。所利用的溫度參數(shù)是解釋軟件中經(jīng)過(guò)解編加工計(jì)算后的，甚至利用之小數(shù)點(diǎn)后4位數(shù)，井溫儀的精度會(huì)很大程度的影響到計(jì)算結(jié)果。地溫是復(fù)雜多變的，在實(shí)際中還會(huì)存在如低溫帶等現(xiàn)象的影響，使試驗(yàn)結(jié)果不確定。

4 結(jié) 論

1）由于井溫測(cè)井定性的可靠性，在組合測(cè)井資料解釋及應(yīng)用中應(yīng)首先從分析井溫開(kāi)始，對(duì)井溫各種曲線形態(tài)的分析與掌握對(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)井施工有較好的指導(dǎo)意義。

2）宏觀地分析連續(xù)的井溫曲線更有助于了解油水井的異常變化，在異常井的發(fā)現(xiàn)、診斷方面具有其他測(cè)井方法無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。

3）下一步需對(duì)大量的井進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，總結(jié)出經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，再返回來(lái)校正比熱容算法，使得其更加合理，更加適合于工程應(yīng)用。

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［11］張達(dá)榮.大學(xué)物理 ［M］.北京：高等教育出版社，2000.

P631.84

A

1000－9752（2011）06－0232－04

2011－03－23

張寶榮 （1971－），女，1995年大慶石油學(xué)院畢業(yè)，碩士，工程師，現(xiàn)主要從事測(cè)試井資料質(zhì)量管理工作。

［編輯］ 龍 舟