王成榮，劉春輝，孟學(xué)軍，崔紅珠，劉志敏，史 陽(yáng)，李曉強(qiáng)

(1.中國(guó)石油測(cè)井有限公司吐哈分公司 新疆 哈密 839009；2.中國(guó)石油測(cè)井有限公司生產(chǎn)測(cè)井中心 陜西 西安 710201；3.中國(guó)石油吐哈油田公司工程技術(shù)研究院 新疆 哈密 839009)

0 引 言

吐哈油田魯克沁區(qū)塊儲(chǔ)層井下流體粘度大，地下原油粘度達(dá)280～520 mPa·s[1]。該區(qū)塊目前采用多層分注開(kāi)發(fā)方式，分層注水管柱(油管接箍和分層配水工具)結(jié)構(gòu)復(fù)雜[2]。常規(guī)固體同位素注入剖面測(cè)井時(shí)，原油粘度高、污水回注、注入井內(nèi)高壓地層返吐等問(wèn)題極易導(dǎo)致同位素沾污，測(cè)井資料品質(zhì)差，注入剖面測(cè)井解釋精度不能滿足油田需求。魯克沁區(qū)塊還面臨“大孔道”識(shí)別難題[3-4]，傳統(tǒng)同位素注入剖面測(cè)井用的同位素試劑易進(jìn)層，濾集在射孔層段的同位素顆粒減少，不能準(zhǔn)確反映相應(yīng)地層的注入量，出現(xiàn)“強(qiáng)吸弱顯”現(xiàn)象，從而降低傳統(tǒng)同位素注入剖面的解釋準(zhǔn)確性。這些不利因素降低了同位素注入剖面的可靠性，需要借助其它測(cè)井方法組合測(cè)井綜合解釋，提高解釋準(zhǔn)確性[5]。近年，吐哈油田為了提高超深稠油采收率，在魯克沁稠油區(qū)塊大力開(kāi)展精細(xì)注水、注氣現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。相對(duì)應(yīng)的注入剖面測(cè)井技術(shù)需要進(jìn)行技術(shù)配套。吐哈分公司經(jīng)過(guò)一年多技術(shù)攻關(guān)，以傳統(tǒng)三參數(shù)注入剖面測(cè)井技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)增加適合稠油區(qū)塊的電磁流量計(jì)，并采用示蹤追蹤[6]的方式進(jìn)行測(cè)井，形成了一套適合稠油區(qū)塊的注入剖面測(cè)井和評(píng)價(jià)技術(shù)，在實(shí)際稠油注入剖面測(cè)井中取得較好應(yīng)用效果。

1 固體同位素+示蹤流量注入剖面測(cè)井技術(shù)

1.1 井下儀器配置

該測(cè)井技術(shù)選擇伽馬、磁定位、溫度、流量4個(gè)測(cè)井參數(shù)以及釋放器作為主要測(cè)井系列。磁定位曲線測(cè)量油管接箍，通常用于深度校正。溫度曲線測(cè)量井筒內(nèi)流體溫度，并在關(guān)井期間測(cè)靜溫，主要用于定性評(píng)價(jià)儲(chǔ)層吸水情況。伽馬曲線測(cè)量井筒內(nèi)放射性強(qiáng)度，主要用于校深和應(yīng)用幅度異常計(jì)算分層吸水量。對(duì)于分注井，流量曲線用于精確計(jì)算配水嘴進(jìn)水量；對(duì)于籠統(tǒng)正注井，流量曲線用于計(jì)算分層吸水量。

1.2 固體同位素四參數(shù)測(cè)井

在吐哈油田稠油區(qū)塊，單純應(yīng)用傳統(tǒng)同位素測(cè)井資料計(jì)算分層吸水量，存在較大的誤差。吐哈分公司在原注入剖面三參數(shù)測(cè)井系列基礎(chǔ)上，增加流量計(jì)參數(shù)(根據(jù)井況、流體特點(diǎn)可優(yōu)選渦輪、電磁流量、超聲波流量等流量計(jì))，提高水嘴進(jìn)水量的解釋精度，四參數(shù)測(cè)井系列示意圖如圖1所示。常用的渦輪流量計(jì)無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)稠油區(qū)塊注入流量的測(cè)量，選用不受砂卡、流量大小和流體粘度影響的示蹤流量測(cè)井技術(shù)[7]，解決稠油區(qū)塊注入流量測(cè)試的難題。

圖1 四參數(shù)測(cè)井系列示意圖

1.3 同位素追蹤測(cè)井

吐哈分公司在傳統(tǒng)同位素注入剖面測(cè)井工藝基礎(chǔ)上，增加同位素追蹤測(cè)量測(cè)試環(huán)節(jié)，降低同位素沾污對(duì)測(cè)井資料的影響。其測(cè)井原理是示蹤劑通過(guò)釋放器釋放到井筒中，示蹤劑呈聚集的形式隨井液流動(dòng)，通過(guò)探測(cè)器時(shí)，在特定深度和時(shí)間，計(jì)數(shù)率會(huì)有明顯的變化，從而確定出示蹤劑計(jì)算出流體的流速，結(jié)合井筒的橫截面積即可計(jì)算出流體的流量，進(jìn)一步提高同位素注入剖面的解釋精度。同位素追蹤測(cè)井原理如圖2所示。

圖2 同位素追蹤測(cè)井原理

2 固體同位素+示蹤流量注入剖面解釋方法

2.1 四參數(shù)固體同位素注入剖面解釋方法[8-9]

當(dāng)同位素沾污較重時(shí)，由同位素計(jì)算儲(chǔ)層進(jìn)水量誤差較大，為減少這種誤差，加測(cè)流量曲線。同位素示蹤劑進(jìn)入油管內(nèi)，與注入水形成懸浮液。在后續(xù)注入水的推進(jìn)下，進(jìn)入配注層段。首先按配注層段配水嘴的大小，進(jìn)行第一次分配，進(jìn)入油管與套管環(huán)形空間；相繼開(kāi)始第二次按配注層段中各層的吸水能力分配吸水量，相對(duì)吸水量與放射性載體在地層表面的濾積量成正比。以流量曲線和同位素曲線為基礎(chǔ)，將配水組作為解釋單元，改進(jìn)常規(guī)同位素注入剖面解釋方法。同位素注入剖面測(cè)井原理如圖3所示。

圖3 同位素注入剖面測(cè)井原理

(1)

式中:Dm為第m水嘴進(jìn)水量，m3/d；Qm為第m水嘴流量

計(jì)算進(jìn)水量，m3/d;Q為測(cè)井時(shí)井口實(shí)際總流量,m3/d。

(2)

式中:Dmi為第m配水組第i個(gè)層位吸水量，m3/d；Dm為第m水嘴進(jìn)水量，m3/d；Fmi為第m配水組第i個(gè)層位同位素異常幅度，API。

2.2 示蹤流量注入剖面解釋方法[10]

應(yīng)用同位素幅度異常的方法評(píng)價(jià)儲(chǔ)層進(jìn)水量存在一定局限性。在原同位素測(cè)井工藝基礎(chǔ)上，增加示蹤流量環(huán)節(jié)，進(jìn)一步減小同位素沾污、進(jìn)層導(dǎo)致的誤差。示蹤劑在井筒中會(huì)逐漸發(fā)生擴(kuò)散，同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)同位素沾污以及峰值降低等不利現(xiàn)象，應(yīng)用常規(guī)識(shí)別峰值來(lái)計(jì)算流體流速的評(píng)價(jià)方法，不適應(yīng)低排量、沾污嚴(yán)重、復(fù)雜管柱注入井的注入剖面解釋評(píng)價(jià)。為解決現(xiàn)有解釋方法缺陷，對(duì)解釋方法進(jìn)行優(yōu)化：1)用同向的測(cè)井資料計(jì)算流體流速；2)以成像方式顯示示蹤劑運(yùn)移情況。該方法具有廣泛的適用性、更強(qiáng)的抗干擾能力，能夠較好地適用超深稠油注產(chǎn)剖面、稀油易砂卡井注產(chǎn)剖面等方面。

(3)

式中：Va為流體流速，m/s；b為T時(shí)刻示蹤劑運(yùn)移的井深，m;Di為相同形態(tài)對(duì)于深度點(diǎn)，m；ti為相同形態(tài)對(duì)于時(shí)間點(diǎn)，s，1≤i≤n。

Qf=Va×πr2×86 400

(4)

式中：Qf為注入井或產(chǎn)出井特定深度流體日注入量或產(chǎn)出量，m3/d；Va為流體流速，m/s；r為管柱半徑，m。

該款解釋軟件基于Matlab運(yùn)行環(huán)境編寫，如圖4所示。Matlab作為專業(yè)的數(shù)學(xué)軟件，主要用于數(shù)據(jù)分析、深度學(xué)習(xí)、圖像處理、信號(hào)處理等領(lǐng)域，在矩陣運(yùn)算、常規(guī)算法方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，采用該平臺(tái)能節(jié)省開(kāi)發(fā)時(shí)間，算法可靠[11-13]。

圖4 示蹤流量解釋軟件

在常規(guī)測(cè)井曲線顯示基礎(chǔ)上，增加測(cè)試時(shí)間維度(x軸代表時(shí)間維度；y軸代表測(cè)試深度；z軸代表測(cè)井?dāng)?shù)據(jù))，更加直觀、準(zhǔn)確顯示同位素在井筒中運(yùn)移情況，從而達(dá)到準(zhǔn)確識(shí)別同位素沾污、同位素進(jìn)層和計(jì)算水量速度的目的。

3 固體同位素+示蹤流量注入剖面測(cè)井實(shí)例

玉東2-51井是吐哈油田魯克沁玉東區(qū)塊的一口注水井，也是注水、注氣交互驅(qū)替的試驗(yàn)重點(diǎn)井，該井T2K層位厚度大，縱向非均質(zhì)強(qiáng)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期注水，儲(chǔ)層出現(xiàn)“大孔道”。為了準(zhǔn)確評(píng)價(jià)儲(chǔ)層各段吸水狀況，吐哈分公司詳細(xì)編制施工方案，優(yōu)選了常規(guī)三參數(shù)+電磁流量測(cè)井系列，采用常規(guī)同位素測(cè)井+示蹤流量相結(jié)合的施工工藝進(jìn)行測(cè)井。2020年5月27日進(jìn)行測(cè)井，測(cè)量井段2 500～2 650 m，取得了較理想的測(cè)井結(jié)果。解釋成果圖如圖5所示，解釋成果表見(jiàn)表1。

圖5 玉東2-51井固體同位素+示蹤流量注入剖面解釋成果圖

表1 固體同位素+示蹤流量注入剖面解釋成果表

本次測(cè)井顯示，配1是主要吸水配水組，日吸水量24 m3，相對(duì)吸水量68.6%；配2次吸水，日吸水量11 m3，相對(duì)吸水量31.4%。2 612.8～2 620 m井段，日吸水量17 m3，相對(duì)吸水量48.6%，是本次測(cè)井的主要吸水井段；該井段儲(chǔ)層孔隙度30.0%左右，儲(chǔ)層物性較好，表明主要吸水井段與儲(chǔ)層物性相一致。

4 結(jié) 論

在常規(guī)注入剖面三參數(shù)測(cè)井系列的基礎(chǔ)上，通過(guò)增加流量計(jì)和同位素追蹤測(cè)試環(huán)節(jié)，采用最新的“示蹤成像”解釋方法，編寫相應(yīng)的解釋軟件，有效降低了同位素沾污、注水量小對(duì)測(cè)井資料造成的不利影響，解決了超深稠油區(qū)塊注入剖面流量測(cè)試行業(yè)難題，取得了較好的應(yīng)用效果。