韓春苓, 寧衛(wèi)東, 諸葛月英, 張寧, 萬莉, 莊獻(xiàn)華

(中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司華北事業(yè)部, 河北 任丘 062552)

0 引 言

在大多數(shù)注水井中,油管下過射孔層,由于受到同位素沾污和進(jìn)層的影響,很多情況下,傳統(tǒng)放射性同位素微球示蹤測(cè)井(簡(jiǎn)稱同位素測(cè)井)資料不能真實(shí)反映注水井各層的吸水情況[1-2]。加測(cè)井溫后,雖然部分解決了上述沾污和大孔道問題,但是根據(jù)井溫資料只能作出定性解釋,不能準(zhǔn)確確定井下各層的吸水情況。放射性連續(xù)示蹤流量測(cè)井[3-5](簡(jiǎn)稱示蹤流量測(cè)井)能在籠統(tǒng)注入井和分層注入井中使用,直觀測(cè)量到水流量,雖然能準(zhǔn)確確定分層流量,但存在分層能力差、注入管柱工具與注入層臨近或深度上重疊時(shí)難以正確解釋分層注入量、對(duì)微量吸水的層解釋不清、油管內(nèi)流量高時(shí)測(cè)速誤差大等缺點(diǎn)。脈沖氧活化測(cè)井存在啟動(dòng)排量大、在低流量的注水井中誤差大等缺點(diǎn)[6]。

為提高注水剖面的測(cè)井質(zhì)量,經(jīng)過不斷完善測(cè)井方法,將測(cè)井儀中單釋放器改進(jìn)為雙釋放器,開發(fā)了雙示蹤測(cè)井技術(shù)。這是一種在示蹤流量測(cè)井獲取層間流速的基礎(chǔ)上,利用同位素測(cè)井資料劃分吸水層厚度及吸水韻律的新型測(cè)井方法。采用雙示蹤測(cè)井技術(shù)測(cè)注入剖面可以錄取到較完善的資料,有效解決同位素微球沾污及進(jìn)層的問題,在華北油田的實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果。

1 測(cè)井方法及井下儀器

同位素測(cè)井使用磁定位、溫度、自然伽馬等傳感器和同位素微球釋放器(即顆粒源倉(cāng)),采集磁定位、井溫、同位素測(cè)井資料;在示蹤流量測(cè)井中,需要釋放液體同位素,測(cè)取示蹤流量資料;若想完整錄取這些測(cè)井資料,通常需要2次下井,測(cè)井時(shí)間長(zhǎng)。為了實(shí)現(xiàn)一次下井獲取同位素及示蹤流量測(cè)井資料,對(duì)原測(cè)井儀進(jìn)行了改進(jìn)[7]。示蹤流量測(cè)井需要多次釋放放射性液體示蹤劑,且示蹤劑的用量大,由于同位素微球測(cè)井一般采用一次釋放工藝,其源倉(cāng)無法適應(yīng)多次釋放要求,因而在儀器中需增設(shè)液體示蹤劑源倉(cāng),通過改變活塞桿長(zhǎng)度和行程擴(kuò)大存儲(chǔ)液體示蹤劑的空間,實(shí)現(xiàn)液體源倉(cāng)即時(shí)開啟和閉合,達(dá)到多次釋放液體示蹤劑的目的,通過控制釋放時(shí)間控制釋放液體示蹤劑的量。由于分別存儲(chǔ)和釋放液體示蹤劑和同位素微球,還需實(shí)現(xiàn)示蹤儀/釋放器雙源倉(cāng)的分別控制和工作。改進(jìn)后的雙示蹤測(cè)井儀實(shí)現(xiàn)了一次下井可以多次釋放液體示蹤劑與一次釋放同位素微球;實(shí)現(xiàn)了一次測(cè)井錄取示蹤流量和同位素測(cè)井資料。改進(jìn)后的儀器可根據(jù)不同管柱結(jié)構(gòu)調(diào)整儀器串聯(lián)接方式,滿足不同管柱結(jié)構(gòu)下的測(cè)量要求。在分層注水井中,可用于確定各水嘴的進(jìn)水量及分層吸水量;對(duì)于射孔層在油管喇叭口以下的注水井,可采用示蹤流量連續(xù)測(cè)量方式獲取準(zhǔn)確的各層段吸水量;在油管鞋位于射孔層以下的井中,采用示蹤流量定點(diǎn)測(cè)量方式完成測(cè)量。儀器串結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 雙示蹤測(cè)井儀器示意圖

改進(jìn)后的儀器可按測(cè)井需求將自然伽馬儀安放于液體源倉(cāng)的任意一側(cè),根據(jù)需要,實(shí)施定點(diǎn)釋放液體示蹤劑與定點(diǎn)測(cè)量示蹤流量,或采取連續(xù)追蹤測(cè)量方式實(shí)現(xiàn)連續(xù)示蹤流量測(cè)井。

2 測(cè)井工藝

2.1 基線及井溫測(cè)量

儀器下井至目的井段后,首先采用下測(cè)方式測(cè)取流溫曲線及自然伽馬基值曲線,并進(jìn)行深度校正,保證示蹤流量測(cè)井同一測(cè)量方向上自然伽馬記錄深度的準(zhǔn)確。

2.2 示蹤流量測(cè)井

示蹤流量測(cè)井[3]選用含有碘131或鋇131的液體作為示蹤劑。由于在測(cè)量過程中儀器和注入水的擾動(dòng),釋放后示蹤劑在水中擴(kuò)散很快,通過反復(fù)試驗(yàn),在含有放射性同位素的液體中按一定比例混入高分子聚合物,制成膠狀液體示蹤劑。實(shí)踐證明,在高壓清水沖洗情況下,液體示蹤劑相對(duì)比較集中,可有效改善示蹤劑擴(kuò)散現(xiàn)象。實(shí)際測(cè)井記錄的峰值明顯,速度求取更精確。測(cè)井時(shí)可采用定點(diǎn)測(cè)量和連續(xù)測(cè)量2種模式。

根據(jù)注水管柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)液體示蹤劑的釋放深度及釋放次數(shù)。對(duì)于籠統(tǒng)注水井,射孔層位于油管鞋以上或以下的釋放液體示蹤劑;對(duì)于射孔層在油管鞋上下分布的采用油管鞋釋放的方法;對(duì)于分注井采用在各配水器上部多次釋放的方法。為避免液體示蹤劑擴(kuò)散,釋放深度一般選在分流點(diǎn)以上10～20 m。測(cè)井采用不間斷上提及下放電纜,實(shí)時(shí)追蹤測(cè)量示蹤劑的運(yùn)移位置,并記錄隨時(shí)間變化示蹤劑在井筒中隨水流所到達(dá)的深度。對(duì)于射孔井段均在喇叭口以下的注水井,還可選取定點(diǎn)示蹤流量測(cè)井方式,即在各射孔層相互之間采用定點(diǎn)測(cè)量方式,記錄示蹤劑到達(dá)時(shí)間,據(jù)此獲得各吸水層之間的流速,并根據(jù)流速計(jì)算各層的絕對(duì)吸水量。

2.3 同位素測(cè)井

錄取完示蹤流量資料后,根據(jù)注水量設(shè)計(jì)在某一深度釋放同位素微球,待同位素微球運(yùn)移穩(wěn)定后,錄取同位素測(cè)井資料。在釋放同位素微球后,也可采用不間斷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方式觀測(cè)同位素運(yùn)移動(dòng)態(tài)。待同位素運(yùn)行穩(wěn)定后,測(cè)量同位素曲線,并利用同位素和自然伽馬曲線疊合求取吸水厚度。

3 雙示蹤測(cè)井解釋方法

3.1 連續(xù)示蹤流量解釋方法

從測(cè)井圖上讀出相鄰2個(gè)自然伽馬峰(相應(yīng)幅度)的間距ΔH1、ΔH2、ΔH3…,與對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔Δt1、Δt2、Δt3…相除,得到各個(gè)視流速并取平均值

(1)

式中,ΔH為2次連續(xù)測(cè)量示蹤劑位移的距離(峰或相應(yīng)幅度的深度差);Δt為示蹤劑位移所需的時(shí)間;N為Δt、ΔH的取值次數(shù)[8-9]。

經(jīng)過總結(jié)試驗(yàn),可采用3種取值方法確定放射性液體示蹤劑運(yùn)移距離,即峰值法、相對(duì)等幅法、前沿法。

峰值法:釋放示蹤劑前期,示蹤劑聚集在一起,峰值明顯,讀取與峰值對(duì)應(yīng)的深度、時(shí)間。

相對(duì)等幅法:示蹤劑在運(yùn)移一段時(shí)間后發(fā)生擴(kuò)散,追蹤曲線峰值不明顯,讀取追蹤曲線相對(duì)等幅度處的深度及時(shí)間。

前沿法:示蹤劑在運(yùn)移過主吸水層后,擴(kuò)散越來越嚴(yán)重,為了確定示蹤劑所到達(dá)的位置,取示蹤劑前沿深度和對(duì)應(yīng)時(shí)間。

根據(jù)讀取的數(shù)值,可計(jì)算出不同深度處流體的視流速;根據(jù)示蹤劑運(yùn)移軌跡分析示蹤劑所在位置;已知油管與套管的直徑,即可得到不同深度處的流量,進(jìn)而得到各層的吸水量。

圖2 L62-54井注入剖面成果圖

3.2 綜合評(píng)價(jià)方法

利用同位素測(cè)井解釋方法[1-2],在示蹤流量發(fā)生變化的井段,分析和判斷同位素微球的沾污及進(jìn)層情況;并對(duì)同位素測(cè)井曲線與測(cè)量基線進(jìn)行疊合,通過疊合確定各層的吸水厚度。根據(jù)示蹤流量獲得的各層吸水量對(duì)同位素測(cè)井的疊合面積實(shí)施校正,并依據(jù)示蹤流量獲得的各層吸水量計(jì)算各層的相對(duì)吸水量及吸水強(qiáng)度等。

通過同位素測(cè)井資料在層段的疊合劃分吸水厚度,能更細(xì)致地描述層段的吸水韻律,所求的各吸水層厚度更接近實(shí)際厚度,由此獲得的吸水強(qiáng)度和吸水厚度更具代表性;同時(shí),利用示蹤流量獲得的各層吸水量較同位素疊合法求取的吸水量更準(zhǔn)確。兩者的綜合評(píng)價(jià)顯著提高了資料的品質(zhì),具有較高的實(shí)用價(jià)值。

4 測(cè)井實(shí)例

雙示蹤測(cè)井資料可以準(zhǔn)確確定各分層的注水量,解決了同位素微球沾污嚴(yán)重和注水層大孔道造成注入剖面資料不能準(zhǔn)確反映分層吸水情況的問題,也可用于判斷封隔器的密封性、準(zhǔn)確計(jì)算漏失量,提高注入剖面解釋成果的準(zhǔn)確率。

4.1 同位素測(cè)井與示蹤流量測(cè)井一致性

L62-54井測(cè)井時(shí)地面水表流量為35 m3/d,由示蹤流量資料計(jì)算實(shí)際注水量為37.7 m3/d,兩者基本一致。同位素曲線計(jì)算的吸水結(jié)果顯示第17、18層相對(duì)吸水量分別為56.2%、43.8%;示蹤流量解釋結(jié)果顯示第17、18層相對(duì)吸水量分別為54.3%、45.7%,結(jié)果基本一致(見圖2)。

4.2 分注井封隔器漏失的應(yīng)用

在分注井中經(jīng)常會(huì)遇到封隔器解封的問題,以往僅依靠同位素測(cè)井無法準(zhǔn)確確定封隔器是否解封。采用示蹤流量測(cè)井可監(jiān)測(cè)示蹤劑隨水流運(yùn)移軌跡和方向,不但可以準(zhǔn)確反映封隔器的狀況,還能確定通過封隔器的漏失量。

C71-69×井示蹤流量測(cè)井顯示油管內(nèi)注入總量為54 m3/d,配水器1、2分別進(jìn)水27.7 m3/d和26.3 m3/d,示蹤劑運(yùn)移軌跡清晰反映通過配水器2進(jìn)入油套環(huán)空的水,有21.44 m3注入水經(jīng)由2 075 m封隔器向上注入至頂部30號(hào)射孔層,該封隔器解封(見圖3)。

圖3 C71-69×井注入剖面測(cè)井成果圖

圖4 C40-10井注入剖面成果圖

4.3 消除大孔道影響

C40-10井同位素測(cè)井資料反映第13、14號(hào)層同位素異常幅度明顯,但在第21層異常幅度非常低,且僅在該層的上部有異常;示蹤流量資料反映流速在第21層上下發(fā)生明顯變化,該層應(yīng)為主要吸水層,分析21號(hào)層存在大孔道,大于同位素顆粒直徑,造成同位素顆粒進(jìn)入到地層深處,測(cè)量異常幅度變小(見圖4)。解決這一矛盾的方法:利用示蹤流量求取的絕對(duì)吸水量,通過換算相對(duì)吸水量對(duì)同位素的疊合面積進(jìn)行補(bǔ)償校正,這樣即保障了吸水剖面的準(zhǔn)確,又保留了同位素測(cè)井反映厚層吸水韻律的能力,同時(shí)解決了同位素微球進(jìn)大孔道地層的問題。

4.4 消除沾污影響

C29-43井井溫曲線顯示在第12號(hào)層上下溫度梯度發(fā)生明顯變化,說明該層吸水量較大;示蹤流量計(jì)算的第12號(hào)層吸水量為17.18 m3/d,與井溫曲線變化一致;同位素測(cè)井曲線在該層顯示明顯低于20～22號(hào)層的異常幅度,與井溫曲線和示蹤流量測(cè)量結(jié)果存在較大矛盾,主要是受2 856 m以下同位素嚴(yán)重沾污影響的結(jié)果,致使同位素測(cè)井不能準(zhǔn)確反映該井吸水剖面。在處理過程中,通過示蹤流量計(jì)算結(jié)果對(duì)同位素曲線實(shí)施校正,消除了同位素沾污影響(見圖5)。

圖5 C29-43井注入剖面成果圖

5 結(jié) 論

(1) 雙示蹤測(cè)井技術(shù)在華北油田注入剖面測(cè)井中取得了良好的應(yīng)用效果,解決了同位素測(cè)井沾污和大孔道的問題,同時(shí)通過同位素測(cè)井解決了示蹤流量測(cè)井分層能力差的缺點(diǎn)。雙示蹤測(cè)井技術(shù)有效融合了放射性示蹤流量和同位素測(cè)井的優(yōu)勢(shì),顯著提高了定量解釋精度。

(2) 改進(jìn)的雙示蹤測(cè)井儀器一次下井即可完成井溫、同位素、示蹤流量3種測(cè)井,提高了測(cè)井時(shí)效,保障測(cè)井資料質(zhì)量。

(3) 利用雙示蹤測(cè)井資料可準(zhǔn)確計(jì)算分注井各水嘴的進(jìn)水量及判斷封隔器密封性,準(zhǔn)確判斷注水井中出現(xiàn)的漏失、竄槽等異常情況,為油水井措施提供可靠依據(jù)。

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