孔慶東

(中石油長城鉆探工程公司國際測井公司 北京 100101)

0 引 言

油田開發(fā)中后期，地層水淹和層間干擾嚴(yán)重，剩余油分布不清是困擾各個(gè)油田的嚴(yán)重問題[1]。弄清出水層位，探測剩余油分布范圍，提高采收率是我們首先要解決的問題。在現(xiàn)有的生產(chǎn)井測井技術(shù)中，油井產(chǎn)液剖面測量應(yīng)用比較廣泛，可以有效識(shí)別各個(gè)層位的產(chǎn)液情況以及層間干擾狀況[2-3]，但是在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，完成產(chǎn)液剖面的測量后，測量結(jié)果有時(shí)存在多解性，比如某些生產(chǎn)時(shí)間較長的老井，高產(chǎn)水層可能是由于水淹引起的，也可能是由于管外竄槽或者套管損傷引起的；無貢獻(xiàn)層剩余油的潛力可能較小，也可能仍然較大，只是受層間干擾的影響而無法產(chǎn)出，這些情況都使生產(chǎn)測井儀(PLT)測量結(jié)果具有很大的不確定性，從而無法對(duì)每個(gè)生產(chǎn)層的狀態(tài)做出準(zhǔn)確的判斷。為了解決老井中產(chǎn)液剖面多解性的問題，可以采用聯(lián)合作業(yè)的方式，即在測井前進(jìn)行固井質(zhì)量(SBT)的測量，確認(rèn)有無竄槽，同時(shí)測量套后電阻率(RLAC)以及脈沖中子-中子(PNN)來評(píng)價(jià)儲(chǔ)層當(dāng)前的剩余潛力，最終結(jié)合多種方法的測量結(jié)果，綜合分析各個(gè)生產(chǎn)層的實(shí)際生產(chǎn)狀況，為油井生產(chǎn)提供合理的技術(shù)處理措施以及有利的生產(chǎn)層位信息。

1 生產(chǎn)測井產(chǎn)液剖面生產(chǎn)方式探討

對(duì)于絕大多數(shù)的油田，隨著開采時(shí)間的增長，地層壓力會(huì)逐漸降低，大部分生產(chǎn)井不能依靠地層自身壓力來生產(chǎn)，都需要采油機(jī)或者電泵對(duì)地層流體進(jìn)行舉升。蘇丹G油田大部分油井都是使用電潛泵(ESP)或者螺桿泵(PCP)來進(jìn)行生產(chǎn)，這對(duì)產(chǎn)液剖面PLT測量提出了限制，因?yàn)樵陔姳玫纳a(chǎn)過程中PLT儀器無法在井內(nèi)起下，而把電泵以及井下管柱取出后，油井又不能正常產(chǎn)液。

目前常見的產(chǎn)液剖面測井技術(shù)工藝中，通常可采用Y-tool和ESP泵組合生產(chǎn)、氣舉生產(chǎn)或者射流泵生產(chǎn)的方式來保證產(chǎn)液狀態(tài)下PLT的測量。從產(chǎn)量穩(wěn)定性、作業(yè)安全性、作業(yè)可操作性、產(chǎn)量可控性以及是否需要第三方配合等方面對(duì)比了這3種生產(chǎn)方式，具體見表1，認(rèn)為Y-tool和ESP泵組合技術(shù)更具優(yōu)勢(shì)，本文亦采用這種生產(chǎn)方式進(jìn)行產(chǎn)液剖面的測量。

表1 三種產(chǎn)液剖面測井技術(shù)工藝對(duì)比

2 Y-tool工具簡介

Y-tool工具以形狀類似Y型而得名，上部直接與油管相連，下部有2個(gè)旁通，如圖1所示。垂直對(duì)應(yīng)的為Bypass孔，儀器從Bypass孔下入井下，旁邊的旁通孔用于安裝電潛泵(ESP)。測量時(shí)，Y-tool工具與電潛泵隨油管一起下入井下射孔層上部，并開泵生產(chǎn)，模擬正常生產(chǎn)狀態(tài)，PLT儀器從Bypass孔下入目的層測量。地面可以調(diào)節(jié)輸入電壓的頻率，改變ESP泵的排量變化，從而可以模擬不同產(chǎn)量的生產(chǎn)狀況。進(jìn)行ESP+Y-tool測井作業(yè)時(shí)，需要通過變頻調(diào)速控制系統(tǒng)對(duì)機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到機(jī)組在不同排量下穩(wěn)定工作的目的。為保證機(jī)組適用于不同油井的測井需要，機(jī)組應(yīng)通過變頻，在盡量大的排量及揚(yáng)程范圍下工作[4]。因?yàn)殡姍C(jī)直徑較小，增大揚(yáng)程和排量主要受電機(jī)額定功率限制。因此，選用4節(jié)額定功率為15.8 kW的95系列潛油電機(jī)串聯(lián)使用，總額定功率為63.2 kW，60 Hz下功率為75.8 kW。

圖1 Y-tool+ESP測井工藝管注縱剖面和橫截面示意圖

3 聯(lián)合作業(yè)測井工藝實(shí)例分析

蘇丹G油田S-1井于2006年12月16日完鉆，在Aradeiba和Bentiu組分別有2個(gè)主力產(chǎn)層，投產(chǎn)初期測試都為純油。在本次聯(lián)合作業(yè)之前，由于含水率升高較快，分析認(rèn)為Bentiu層底部的第4號(hào)產(chǎn)層已經(jīng)水淹，對(duì)該層進(jìn)行封堵后，含水率下降。至2011年7月，地面多相流量計(jì)(MPFM)測試結(jié)果顯示日產(chǎn)油122 bbl (1 bbl = 0.159 m3)，產(chǎn)水745 bbl，含水率將近86%。面對(duì)該井出水嚴(yán)重的問題，需要首先弄清楚以下幾個(gè)問題：

1)所產(chǎn)油和水都分別來自于哪個(gè)層位？

2)每個(gè)層油和水的產(chǎn)量分別是多少？

3)哪個(gè)層位還有剩余油分布，并存在開采潛力？

4)如何降低含水率和提高采收率？

為解決以上的問題，我們應(yīng)用Y-tool與ESP泵組合的方式進(jìn)行產(chǎn)液剖面測量，同時(shí)進(jìn)行多項(xiàng)目聯(lián)合作業(yè)，綜合分析判斷出水層位以及出水原因，并檢測剩余油分布范圍，從而采取相應(yīng)的修井作業(yè)措施，來降水增產(chǎn)[5-6]，作業(yè)項(xiàng)目包括SBT-RLAC-PNN-PLT-MPFM。

3.1 固井質(zhì)量評(píng)價(jià)

分區(qū)水泥膠結(jié)儀器(SBT)用于評(píng)價(jià)水泥膠結(jié)質(zhì)量和判斷是否有竄槽發(fā)生。該儀器包含6個(gè)測量臂，每個(gè)測量臂都與一個(gè)極板連接，測量時(shí)6個(gè)極板與井壁貼合，分別測量6個(gè)60°扇區(qū)的聲波衰減幅度。

SBT測量結(jié)果顯示，在目的層段SBT成像圖整體呈現(xiàn)深黑色，指示第一界面膠結(jié)好，無竄槽；同時(shí)變密度圖(VDL)顯示無套管波且地層波清晰，指示第二界面固井質(zhì)量好。通過對(duì)SBT的測量結(jié)果的分析，可以確認(rèn)地層的固井質(zhì)量優(yōu)良，發(fā)生竄槽的可能較小。同時(shí)好的固井質(zhì)量結(jié)果也表明當(dāng)前井況具備測量套后電阻率的條件，套后電阻率測量結(jié)果受水泥環(huán)影響的可能性較小。

3.2 水淹程度和剩余油分布評(píng)價(jià)

套后電阻率(RLAC)測井是一種測量電阻率的方式，能夠在套管井中測量套管外面的地層電阻率。套后電阻率測井能夠有效地評(píng)價(jià)地層受泥漿污染程度、確定油水界面、識(shí)別水淹層和監(jiān)測剩余油飽和度[7-9]。套后電阻率解釋成果如圖2所示。

圖2 套后電阻率解釋成果圖

在處理井段，結(jié)合常規(guī)測井?dāng)?shù)據(jù)解釋結(jié)果，劃分了9個(gè)儲(chǔ)層。根據(jù)套后電阻率計(jì)算結(jié)果，第1層目前電阻率為6.2 Ω·m，平均含水飽和度為52.3%，常規(guī)電阻率為5.2 Ω·m，含水飽和度為54.6%，二者比較接近，認(rèn)為第1層仍然為油層。第2層目前電阻率為6.8 Ω·m，平均含水飽和度為47.4%，常規(guī)電阻率為9.7 Ω·m，平均含水飽和度為37.7%，含水飽和度稍有增加，認(rèn)為第2層仍然為油層。第3層和第4層目前電阻率分別為23.7 Ω·m和24.9 Ω·m，平均含水飽和度分別為86.4%和86.5%，常規(guī)結(jié)果的電阻率分別為54.6 Ω·m和242.9 Ω·m，平均含水飽和度分別為45.1%和36.4%，分析結(jié)果認(rèn)為第3和第4層為強(qiáng)水淹[10]。其它層段套后電阻率和常規(guī)結(jié)果都顯示為水層，不做研究。

脈沖中子-中子測井儀器(PNN)，是由奧地利HOTWELL公司生產(chǎn)的，通過遠(yuǎn)、近2個(gè)He-3計(jì)數(shù)管探測熱中子，由熱中子的時(shí)間譜求出地層的宏觀俘獲截面，進(jìn)而求取含水飽和度的套管井儲(chǔ)層評(píng)價(jià)測井儀器[11-14]。 PNN解釋成果如圖3所示。

圖3 PNN解釋成果圖

由圖3可知，第1層PNN計(jì)算的含水飽和度為65.2%，常規(guī)處理結(jié)果含水飽和度為54.6%，認(rèn)為第2層輕度水淹。第2層PNN計(jì)算的含水飽和度為38.6%，常規(guī)處理結(jié)果含水飽和度為37.7%，認(rèn)為第2層仍為油層。第3層和第4層PNN計(jì)算的含水飽和度都大于70%，這兩層常規(guī)處理結(jié)果含水飽和度為35%～45%，很明顯這兩層已經(jīng)強(qiáng)水淹。

3.3 產(chǎn)液剖面PLT測量和評(píng)價(jià)

根據(jù)RLAC和PNN的結(jié)果，可以評(píng)價(jià)出剩余油潛力；產(chǎn)出剖面測井可以了解各產(chǎn)層的分層產(chǎn)液情況、出水層段和出氣口等，由此可確認(rèn)當(dāng)前主力產(chǎn)油層是否為剩余油潛力較大的層段。如果二者一致，則直接封堵強(qiáng)水淹層，保留主力產(chǎn)油層，如果二者不一致，則需進(jìn)行進(jìn)一步分析，弄清每個(gè)產(chǎn)層的實(shí)際狀態(tài)，為采取增產(chǎn)措施提供科學(xué)依據(jù)。

本井PLT測量使用ESP泵和Y-tool儀器結(jié)合的方法，使用ESP泵模擬3個(gè)不同泵速(頻率)下的生產(chǎn)狀態(tài)，測量產(chǎn)液剖面，主要目的是確定射孔層段之間是否存在交叉流動(dòng)；確定每個(gè)射孔層段的油水分布；得到流動(dòng)和關(guān)井狀態(tài)下的井底壓力和溫度；確定儲(chǔ)層壓力[5，15]。

圖4為泵速在48 Hz狀態(tài)下產(chǎn)出剖面解釋成果圖。第1道為自然伽馬(GR)曲線道；第2道為套管接箍磁定位曲線(CCL)；第3道為深度道；第4道為層位標(biāo)記道，綠色為儲(chǔ)層，紅色為射孔層，棕色為射孔后封閉層位，黃色為刻度層，灰色為計(jì)算層；第5道為PLT解釋中用到的測量曲線；第6道為4上4下測量的8條籠式全井眼流量計(jì)曲線(CFB)；第7道為CAT儀器成像圖，是12個(gè)傳感器加權(quán)平均后的組合圖(Combined)；第8道為單層產(chǎn)量(QZI)；第9道為基于下部每個(gè)產(chǎn)層的累積產(chǎn)量(QZTR)。

由圖4可知，2號(hào)層和4號(hào)層基本沒有貢獻(xiàn)，3號(hào)層主要產(chǎn)水，1號(hào)層油水同出，但該層為油產(chǎn)量的主要貢獻(xiàn)層。為了檢驗(yàn)PLT測量結(jié)果的可靠性，在PLT測量過程中，地面一直保持MPFM的計(jì)量，記錄同一時(shí)段的產(chǎn)量數(shù)據(jù)。一段時(shí)間內(nèi)不同生產(chǎn)泵速下多相流量計(jì)計(jì)量結(jié)果如圖5所示，對(duì)比48 Hz頻率狀態(tài)下PLT計(jì)算的產(chǎn)量與MPFM記錄的產(chǎn)量，產(chǎn)水量大概為1 400 bbl/d，產(chǎn)油大概為130 bbl/d，二者結(jié)果一致性很好，在38 Hz和57 Hz頻率下，PLT測量結(jié)果與MPFM計(jì)量結(jié)果也都一致，間接驗(yàn)證了PLT測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

圖4 泵速48Hz狀態(tài)下產(chǎn)液剖面解釋成果圖

圖5 一段時(shí)間內(nèi)不同生產(chǎn)泵速下多相流量計(jì)計(jì)量結(jié)果

4 聯(lián)合作業(yè)測井資料綜合應(yīng)用

綜合RLAC和PNN的背靠背處理結(jié)果，第1層的處理結(jié)果稍有偏差，RLAC結(jié)果顯示該層仍為油層，PNN結(jié)果顯示該層輕度水淹，其他層位二者結(jié)果完全相同，第2層依然為油層，第3和第4層已經(jīng)強(qiáng)水淹，第4層的解釋結(jié)果也與之前的分析和作業(yè)結(jié)果一致。再結(jié)合PLT的處理結(jié)果，1號(hào)層產(chǎn)油87.6 bbl/d，產(chǎn)水236.9 bbl/d，該結(jié)果與PNN結(jié)果一致，說明1號(hào)層已經(jīng)輕度水淹。PLT結(jié)果顯示1號(hào)層和3號(hào)層為產(chǎn)液的主要貢獻(xiàn)層，而2號(hào)層沒有產(chǎn)液，所以無法通過PLT結(jié)果確定2號(hào)層的當(dāng)前地層狀態(tài)。但是通過RLAC和PNN結(jié)果，我們可以確認(rèn)2號(hào)層目前仍然為油層，該層很可能因?yàn)閷娱g干擾而造成無法產(chǎn)液。同時(shí)通過SBT結(jié)果可以確認(rèn)該井目的層段目前固井質(zhì)量良好，排除了產(chǎn)液剖面結(jié)果受到竄槽等因素影響的可能， MPFM計(jì)量結(jié)果也間接驗(yàn)證了PLT測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，說明PLT結(jié)果反映地層真實(shí)的產(chǎn)出情況。

根據(jù)以上測量結(jié)果，制定了相應(yīng)的作業(yè)措施，在3號(hào)層頂部打橋塞進(jìn)行封堵，保留1號(hào)層和2號(hào)層繼續(xù)生產(chǎn)。作業(yè)后效果非常好，增油降水效果明顯。

5 結(jié)論

1)采用Y-tool聯(lián)合作業(yè)這種新的技術(shù)，通過對(duì)多個(gè)項(xiàng)目測井資料的綜合分析，可以彌補(bǔ)單個(gè)項(xiàng)目的不足，綜合靜態(tài)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)分析來排除多解性的影響，能夠更加準(zhǔn)確地提供剩余油分布層次信息，以便為后續(xù)生產(chǎn)制定合理的技術(shù)措施。

2)通過3種生產(chǎn)方式下產(chǎn)液剖面測量的對(duì)比，認(rèn)為Y-tool與ESP組合的形式具有產(chǎn)量穩(wěn)定、安全性高、產(chǎn)量可控性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，更具技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

3)在G油田的S-1井中，綜合分析了聯(lián)合作業(yè)中各個(gè)項(xiàng)目的測量結(jié)果以及相互印證關(guān)系，確定了該井地層的實(shí)際產(chǎn)出狀態(tài)以及剩余油分布情況。

4)根據(jù)聯(lián)合作業(yè)結(jié)果而采取的后續(xù)修井措施效果良好，表明聯(lián)合作業(yè)能夠全面分析油井和儲(chǔ)層狀態(tài)，可信度較高。