(大慶油田有限責(zé)任公司測試技術(shù)服務(wù)分公司 黑龍江 大慶 163153)

·經(jīng)驗(yàn)交流·

喇嘛甸油田氣頂監(jiān)測測井技術(shù)

肖勇

(大慶油田有限責(zé)任公司測試技術(shù)服務(wù)分公司 黑龍江 大慶 163153)

針對大慶喇嘛甸油田氣頂構(gòu)造的儲層中油氣壓力是否平衡的問題，通過中子-伽馬、中子-中子和TMD-L三種氣液界面監(jiān)測測井方法優(yōu)缺點(diǎn)的論述，得出TMD-L測井方法在有效監(jiān)測氣液界面監(jiān)測方面具有氣層判別依據(jù)多、安全、環(huán)保和施工簡單等優(yōu)勢。

儲層油氣壓力；氣液界面監(jiān)測；中子-伽馬；中子-中子；TMD-L測井技術(shù)

0 引 言

大慶喇嘛甸油田是一個(gè)含有氣頂?shù)臉?gòu)造油氣田，儲層成層狀分布[1]。氣頂油藏在未投入開發(fā)動用前，油區(qū)和氣區(qū)保持平衡狀態(tài)，原始油氣界面不會發(fā)生移動[2]。當(dāng)油藏投入開發(fā)后，就會破壞原有的平衡狀態(tài)：當(dāng)氣區(qū)壓力高于油區(qū)壓力時(shí)，氣頂氣就會向外擴(kuò)張，并依靠氣頂前緣的推進(jìn)而驅(qū)油，在油井井底附近形成氣錐或氣舌，隨之油井發(fā)生氣竄，導(dǎo)致油氣界面參差不齊，油井減產(chǎn)，氣頂減壓，開發(fā)工作陷于被動；當(dāng)油區(qū)壓力高于氣區(qū)壓力時(shí)，油可能會侵人氣頂，造成回采困難而損失資源[3]。因此，開發(fā)氣頂油田需要保持油、氣壓力的平衡，及時(shí)判斷油氣界面移動狀況，防止油區(qū)和氣區(qū)的油氣互竄具有重要意義。

大慶喇嘛甸油田于1973年投入開發(fā)，根據(jù)儲層分布特征，制定的開發(fā)方案是：在油區(qū)采用反九點(diǎn)法面積井網(wǎng)注水開發(fā)，暫緩開采氣頂氣，通過調(diào)整油水井的工作制度，實(shí)現(xiàn)油氣區(qū)的壓力平衡，維持油氣界面的相對穩(wěn)定[4]。依據(jù)開發(fā)方案，在油區(qū)、氣區(qū)及氣區(qū)外沿部署了一系列監(jiān)測井，通過生產(chǎn)測試資料確定氣頂、油氣界面以及油水界面位置，判斷油氣區(qū)壓力是否平衡，為開發(fā)方案的調(diào)整提供依據(jù)。喇嘛甸油田開發(fā)40多年來，通過對監(jiān)測井測試得到的測井資料準(zhǔn)確地反映了油氣界面的變化情況，為采油廠調(diào)整開發(fā)方案提供了可靠的依據(jù)。

1 常規(guī)監(jiān)測油氣界面測井方法介紹

為了提高井的利用率，喇嘛甸油田選用油氣邊界上的部分注水井兼作油氣界面的觀察井，采用配注管柱向下部已射孔層注水，氣層和氣液同層和氣液界面以下的鄰近儲層均不射孔。在喇嘛甸油田開發(fā)過程中，先后采用中子-伽馬和中子-中子兩種測井方法對氣液界面進(jìn)行監(jiān)測。

1.1 中子-伽馬測井油氣界面監(jiān)測基本原理

在油田開發(fā)初期，油氣界面的識別主要利用中子-伽馬測井、聲速測井以及電阻率測井資料。當(dāng)?shù)貙雍瑲鈺r(shí)，由于天然氣的H原子含量少，中子-伽馬測井計(jì)數(shù)率增高；而聲波時(shí)差由于天然氣的聲阻抗大顯示為高值，同時(shí)出現(xiàn)周波跳躍的現(xiàn)象。將聲速時(shí)差與中子-伽馬計(jì)數(shù)率曲線兩坐標(biāo)反向(其中中子伽馬曲線由左向右方向增大)，使兩曲線在淡水層(或純泥巖層)處重合，則在砂泥巖地層，根據(jù)聲速時(shí)差曲線與中子-伽馬曲線疊加顯示的包絡(luò)面積判斷氣層，氣液界面由中子-伽馬曲線的下沿半幅點(diǎn)來確定。由于聲速時(shí)差曲線是完井時(shí)錄取的資料，在油田投入開發(fā)初期，利用中子-伽馬測井曲線與聲速時(shí)差曲線疊合法快速直觀定性解釋氣層并根據(jù)中子-伽馬曲線劃分氣液界面是可行的。當(dāng)含氣頂油田投入開發(fā)后，儲層物性、壓力和流體性質(zhì)都會發(fā)生變化，開發(fā)初期錄取的聲速時(shí)差測井資料不能確切地反映井的動態(tài)情況。通過與試氣結(jié)果進(jìn)行對比并利用統(tǒng)計(jì)分析的方法，總結(jié)出了中子-伽馬比值法來解釋氣層。定義放射性比值為Bn-r：

(1)

(2)

結(jié)合喇嘛甸油田油氣分布特征，利用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)分析的方法，得出利用中子-伽馬識別喇嘛甸油田氣層經(jīng)驗(yàn)值，當(dāng)Bn-r大于等于1.20時(shí)為氣層。相對于孔隙中充滿油或低礦化度水的儲層及含束縛水較高的純泥巖層而言，由于氣層密度小，單位體積內(nèi)儲氣層的含氫量遠(yuǎn)比油水層底，故中子-伽馬測井曲線對氣層的響應(yīng)為高計(jì)數(shù)率。

1.2 中子-中子測井油氣界面監(jiān)測基本原理

由于中子-伽馬下井儀直徑大(89 mm),每次測井前后必需作業(yè)施工(分別起下一次管柱)，影響兩天的正常生產(chǎn)。而且必須加測一條自然伽馬曲線才能解釋，為提高工效，減輕作業(yè)負(fù)擔(dān)，降低油田開發(fā)的作業(yè)成本費(fèi)用，從1980年起，開始使用Φ42.9 mm的中子-中子測井儀，在不動配注管柱的條件下，直接在配注管柱內(nèi)測井。通過1981年在13口配柱井內(nèi)錄取到的中子-中子測井資料與拔出配注管柱后中子-伽馬測井資料的對比和分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：中子-中子探測快中子經(jīng)地層減速后的熱中子密度，其測量結(jié)值不受地層自然放射性(即局部高放射性自然伽馬異常)的影響。中子-中子測井曲線與中子-伽馬測井曲線在除局部特殊地層(自然伽馬異常)外，兩者有極好的相似性。定義中子-中子比值Bn-n：

(3)

式中，Nn-n為儲層的中子-中子測井值，單位API；Nnsh為與解釋目的層同地層組內(nèi)泥巖段中子-伽馬測井平值，單位API。

將各井各儲層的中子-中子比值與中子-伽馬比值作交繪圖，通過統(tǒng)計(jì)分析得出關(guān)系(4)：

Bn-n=1.222Bn-r-0.161

(4)

當(dāng)Bn-r=1.20時(shí)，Bn-n=1.30，由此得到中子-中子測井判斷氣層的比值下限。

1.3 利用中子-伽馬和中子-中子監(jiān)測氣液界面應(yīng)用效果

圖1是喇嘛甸油田某井中子-伽馬測井識別氣層與中子-中子測井識別氣層對比圖，圖中顯示依據(jù)Bn-r和Bn-n經(jīng)驗(yàn)值識別氣層的結(jié)果一致。表明利用中子-中子測井監(jiān)測氣頂油田的氣液界面和區(qū)分氣液層是可行的。因此在配注管柱內(nèi)進(jìn)行中子-中子測井，使用中子-中子相對比值法解釋判斷氣液層，并根據(jù)中子-中子曲線半幅點(diǎn)劃分氣液界面的方法一直沿用至今。

圖2為喇嘛甸油田某井油氣界面動態(tài)監(jiān)測圖，將該井歷年油氣界面監(jiān)測測井曲線繪在一起，清楚的顯示出該井從開發(fā)到現(xiàn)在的油氣界面變化情況。以每次所確定的油氣界面深度為縱軸，時(shí)間為橫軸所做出的曲線，顯示油氣界面的位置隨時(shí)間變化的趨勢就更加明顯。

1.4 常規(guī)氣液界面監(jiān)測方法的缺點(diǎn)

中子-伽馬測井和中子-中子測井施工時(shí)需要使用4.5 c.u.的Am-Be中子源，如果采用密閉施工，裝源后，在防噴管和井口安裝和拆卸過程中勢必給施工人員帶來輻射，同時(shí)考慮到一些不可預(yù)見的因素，在施工中可能出現(xiàn)其它放射性的輻射問題。為了安全使用放射源，保障從事放射工作人員的健康與安全，20多年來一直采用敞口測井(非密閉的方式)。導(dǎo)致測試過程中井中的污水直接排放到井場周圍，破壞井場周邊的土壤和植被。為了嚴(yán)格執(zhí)行環(huán)境管理體系程序文件中采取多種措施最大限度地控制跑、冒、滴、漏對環(huán)境產(chǎn)生的影響，減少資源能源的浪費(fèi)和環(huán)境污染。為解決人體傷害及環(huán)境污染問題，需要采用一種新的測井工藝實(shí)現(xiàn)氣頂監(jiān)測的目的，熱中子衰減巖性評價(jià)儀(TMD-L) 采用脈沖中子源避免了對人體的傷害并且不會對環(huán)境造成污染。

圖1 喇嘛甸油田某井中子-伽馬測井與中子-中子測井識別氣層對比

圖2 喇嘛甸油田某井油氣界面動態(tài)監(jiān)測圖

2 利用TMD-L測井技術(shù)監(jiān)測氣液界面

2.1 TMD-L測井儀簡介

圖3 TMD-L儀器結(jié)構(gòu)圖

即Thermal Multig ate Decay-Lithology Tool, 是哈里伯頓公司推出的熱中子多門衰減巖性測井儀[5]，通過測量伽馬時(shí)序譜來獲取地層熱中子俘獲能力。TMD-L儀器的結(jié)構(gòu)如圖3所示，該儀器測井垂直分辨率為60.96 cm，最大探測深度為30.5 cm，耐溫可達(dá)177℃，耐壓可達(dá)103.4 MPa，外徑為43 mm；儀器的雙探測器采用BGO(鍺酸鉍)晶體，比采用NaI(碘化鈉)晶體的探測靈敏度高出2倍以上，測井時(shí)儀器的遠(yuǎn)近探測器同時(shí)記錄非彈譜、井眼譜、俘獲譜、本底譜等，獲取信息量大，重復(fù)性好，為有效的分析地層元素提供了依據(jù)。數(shù)據(jù)的采集由程序自動實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證了每一次采集的有效性。儀器發(fā)射的中子由程序自動控制發(fā)生，保證了儀器始終處于最佳的發(fā)射和接收狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量控制自動化。因此該儀器具有耐高溫、高壓、測井通過率高、數(shù)據(jù)采集穩(wěn)定、測速高(測井速度3～9 m/min)等優(yōu)點(diǎn)。TMD-L從儀器原理上類似于中子-伽馬測井，同時(shí)具有采用脈沖中子的方式，外徑小，可以密閉施工，不會產(chǎn)生污染環(huán)境和人員的輻射傷害。

2.2 TMD-L測井儀氣液界面監(jiān)測基本方法

1) 利用RTMD與RIN疊和。在油水層2條曲線基本重合，在非滲透層RTMD小于RIN(即RTMD在RIN的左邊)，而在氣層或致密層RTMD則在RIN的右邊，二者疊加即可作為氣層判斷的一種標(biāo)準(zhǔn)。

2) 利用FTMD和NTMD進(jìn)行疊加。可以通過正分離(FTMD高于NTMD)定性指示地層是否含氣或者致密。

3) 利用PHIT判斷氣層。這條曲線相當(dāng)于中子孔隙度，在氣層位置明顯降低。

2.3 TMD-L測井技術(shù)監(jiān)測氣液界面應(yīng)用實(shí)例

圖4為喇嘛甸油田喇4-3222井TMD-L氣液界面監(jiān)測測井成果圖。2007年7月2日對喇4-3222井進(jìn)行了對比試驗(yàn)，分別進(jìn)行中子-中子和TMDL測井，為了便于對比，把中子-中子找氣測井曲線NEU放在了第五道。

圖中主要測井曲線說明：

公元2311年的一次拍賣會上，一件收藏品被拍到了天價(jià)。據(jù)稱這套藏品對研究三百年前那個(gè)時(shí)代具有極高的學(xué)術(shù)價(jià)值，它囊括了當(dāng)年某人從出生證、學(xué)生證、畢業(yè)證、體檢合格證、工作證、結(jié)婚證、準(zhǔn)生證、獨(dú)生子女證、房產(chǎn)證、稅務(wù)登記證……一直到死亡證所必備的301個(gè)證件。

GRCO(第一道)：地層自然伽馬?？捎糜谂袛鄮r性，深度校正，在砂泥巖剖面中計(jì)算泥質(zhì)含量。

CCL(深度道)：接箍曲線?？捎糜谏疃刃Ｕ甘旧淇孜恢靡约熬}管柱和工具。

SGFM(第二道)：地層宏觀俘獲界面。

SGIN(第二道)：是SGFM經(jīng)過環(huán)境校正后的地層俘獲截面值。這一曲線在測井時(shí)不是實(shí)時(shí)輸出的，后經(jīng)過井眼流體礦化度和類型、井眼管柱，以及水泥的存在、厚度和礦化度等環(huán)境因素的校正后能得到更精確的數(shù)值。

RTMD(第三道)：近探測器與遠(yuǎn)探測器俘獲計(jì)數(shù)率之比?？捎糜谟?jì)算地層孔隙度和定性指示地層是否含氣；由于這一比值受氣的影響，用這一條曲線很難把氣層和致密巖層區(qū)分開。

RIN(第三道)：近探測器與遠(yuǎn)探測器非彈計(jì)數(shù)率之比。

NTMD，F(xiàn)TMD(第四道)：分別為近探測器和遠(yuǎn)探測器經(jīng)過校正后的總計(jì)數(shù)率。如果已知儲層信息，可以通過正分離(FTMD高于NTMD)定性指示地層是否含氣或者致密。

GI2(第四道)：氣層指示曲線。這條曲線是對測井曲線進(jìn)行處理得到的一條氣層指示曲線，在氣層位置GI2明顯增大。

NEU(第五道)：中子-中子測井中子伽馬曲線。并在其上標(biāo)注了放射性找氣測井解釋所得放射性比值。

圖中SⅠ1-5和SⅡ1+2油層組顯示為氣層，氣底位置在914.6m附近，TMD-L測井和中子-中子找氣測井解釋結(jié)論一致。圖中SⅡ5-8油層組(930.0-942.0 m)2種方法都顯示異常。

3 結(jié)論和建議

中子-伽馬和中子-中子在監(jiān)測中劃分氣液界面和區(qū)分氣液層是可行的，但由于儀器及測量原理的限制，油水層的含氫量差異不明顯，不能有效的區(qū)分油水層。TMDL測井可以通過硼、釓溶液作為指示劑，采用測-注-測、測-滲-測工藝來區(qū)分油水界面。通過對比試驗(yàn)解釋分析結(jié)果可以看出與放射性中子-伽馬、中子-中子找氣測井相比，TMDL測井存在以下優(yōu)勢：

1)TMDL測井采用脈沖中子源，對人員無傷害，采用密閉施工，對環(huán)境無污染。

2)獲取信息多，可以從多個(gè)角度對存在的氣層作出正確的判斷。中子-中子測井只有一條有用信息。

圖4 喇嘛甸油田喇4-3222井TMD-L氣液界面監(jiān)測測井成果圖

3)TMDL測井具有GRCO、SGFM、CCL三條曲線，便于校正深度。

TMD-L測井資料不能直接區(qū)分致密層與氣層，需要結(jié)合裸眼井資料進(jìn)行綜合分析來實(shí)現(xiàn)。

[1] 喬賀堂.生產(chǎn)測井原理及資料解釋[M].北京：石油工業(yè)出版社，1992：315.

[2] 余守德.氣頂砂巖油藏開發(fā)模式[M].北京:石油工業(yè)出版社，1999.

[3] 曾 明，周 琦，冷 風(fēng)，等.氣頂砂巖油藏油氣界面移動狀況判斷[J].江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，26(2):60-66+177.

[4] 冀寶發(fā)，徐正順.喇嘛甸油田開發(fā)中油氣竄流的控制及調(diào)整[J].石油勘探與開發(fā)，1988,4:60-65.

[5] 沈付建.TMD-L測井儀氣層評價(jià)技術(shù)[J].油氣田地面工程,2010,29(10):92-93.

Gas-capMonitoringLoggingTechnologyinLamadianOilfield

XIAOYong

(LoggingandTestingServicesCompany,DaqingOilfieldCo.Ltd.,Daqing,Heilongjiang163153,China)

Aiming at the balance problem of oil and gas pressure in the reservoir of oil field gas cap structure in Daqing Lamadian, the advantages and disadvantages of neutron-gamma, neutron-neutron and TMD -l monitoring well logging methods of gas and liquid interface were discussed, and it was concluded that TMD-L logging method has some advantages in effectively monitoring the gas-liquid interface such as more identifications on gas layer discrimination, safe, environmental protection and simple construction.

reservoir oil-gas pressure; gas-liquid interface monitoring; neutron gamma; neutron neutron; TMD-L logging technology

肖 勇，男，1972年生，工程師，1995年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院測井專業(yè)，主要從事測試技術(shù)管理及科研推廣工作。E-mail: dlts_xiaoyong@petrochina.com.cn

P631.8+1

A

2096-0077(2017)05-0083-05

10.19459/j.cnki.61-1500/te.2017.05.021

2017-01-18編輯馬小芳)