微差井溫與硼中子測(cè)井技術(shù)在油井找水中的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)

陳殿房 曹衛(wèi)東 鞏蘭花 劉廣鳳

(勝利油田臨盤采油廠 山東 臨邑)

微差井溫與硼中子測(cè)井技術(shù)在油井找水中的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)

陳殿房 曹衛(wèi)東 鞏蘭花 劉廣鳳

(勝利油田臨盤采油廠 山東 臨邑)

文章簡(jiǎn)要介紹了微差井溫測(cè)井和硼中子測(cè)井在油井中找水的基本原理和施工工藝,用具體井例分析說明了兩種測(cè)井方法的優(yōu)缺點(diǎn),通過對(duì)比分析,發(fā)現(xiàn)兩種測(cè)井方法適應(yīng)不同的地質(zhì)條件。微差井溫測(cè)井對(duì)于射孔間距比較大,產(chǎn)液量大的井效果比較好,對(duì)于低產(chǎn)夾層薄的井就無(wú)能為力;硼中子測(cè)井能夠直觀定量各射孔層位的剩余油分布情況,分辨率比較高,能夠分辨0.3 m的薄層,但是對(duì)于層間矛盾比較大的射孔層段,有可能誤解釋。因此,建議有關(guān)人員在油井找水時(shí),一定要根據(jù)油井的具體地質(zhì)情況確定合適的測(cè)井方法,這樣才能有效地找出出水層位,把含水降下來,真正達(dá)到增油的目的。

微差井溫;硼中子;吞吐層;產(chǎn)液層;出水點(diǎn);串硼

0 引 言

臨盤采油廠管轄的臨盤、商河、臨南三大油田,已相繼進(jìn)入中高含水期,含水率的升高嚴(yán)重影響采油廠開發(fā)經(jīng)營(yíng),所以實(shí)現(xiàn)控水增油成為采油廠的工作重點(diǎn)?？厮闹饕侄沃皇强ㄋ?卡水的前提是準(zhǔn)確找出出水層位。因此,找水是控水穩(wěn)油的關(guān)鍵環(huán)節(jié),準(zhǔn)確找出出水層位是動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)面臨的難題。目前,我廠主要應(yīng)用微差井溫測(cè)井和硼中子壽命測(cè)井兩種方法找水,從應(yīng)用效果來看,這兩種測(cè)井方法都能在一定條件下比較準(zhǔn)確地確定出水層位,但也都存在不足。

1 技術(shù)簡(jiǎn)介

1.1 微差井溫測(cè)井

1)微差井溫測(cè)井原理

微差井溫測(cè)井屬于井溫測(cè)井的范疇,它反映地層溫度變化情況的變化率,定義為1 m距離溫度差的變化量,由梯度井溫經(jīng)延遲電路比較獲得[1],如圖1所示,該方法由于用電子線路實(shí)現(xiàn),受探頭靈敏度和測(cè)井速度影響比較大。

圖1 微差井溫獲得示意圖

2)微差井溫測(cè)井施工方法

測(cè)井時(shí),井溫探頭必須接觸液體,才能測(cè)出變化,否則,空氣是熱的不良導(dǎo)體,即使變化也不是地層溫度的真實(shí)反映。油井找水測(cè)井時(shí)采用靜止—加壓—放壓測(cè)量方式,模擬正常生產(chǎn)狀態(tài),這種方法能夠較為真實(shí)地反映地層生產(chǎn)情況。

首先,通井至射孔底界以下20 m,保證射孔層位全部測(cè)出,下測(cè)試管柱,靜止12 h～14 h測(cè)靜止曲線,有三種形式如圖2所示。

圖2 微差井溫靜止曲線的三種形式

其次,用高壓壓風(fēng)機(jī)加壓5 MPa～10 MPa測(cè)加壓曲線,有兩種形式如圖3所示。

圖3 微差井溫加壓曲線

然后,控制放壓0.5 h～1 h測(cè)產(chǎn)液曲線(防止激動(dòng)地層出砂),有三種形式如圖4所示。

圖4 微差井溫產(chǎn)液曲線

3)微差井溫資料解釋方法和依據(jù)

根據(jù)錄取的靜止、加壓、產(chǎn)液三條曲線進(jìn)行綜合解釋,詳細(xì)劃分為五個(gè)級(jí)別:①吞吐層,是指既能進(jìn)液又能出液的地層。在加壓井溫曲線上表現(xiàn)為負(fù)異常(漏液),在產(chǎn)液曲線上表現(xiàn)為正異常,即使是負(fù)異常,幅度要比加壓曲線高,這類地層多是滲透性較好的厚層,地層壓力低于測(cè)加壓曲線時(shí)的壓力;②漏失層,是指只能進(jìn)液不能產(chǎn)液的地層。在加壓曲線和靜止曲線表現(xiàn)為較為明顯的負(fù)溫度異常,產(chǎn)液曲線反映產(chǎn)液不明顯,這類地層多為高滲透的中厚層,原來為生產(chǎn)主力層,隨著油層壓力下降而能量虧損,或者是找漏井的漏失井段;③產(chǎn)液層,是指只產(chǎn)液不進(jìn)液的地層,靜止、加壓曲線無(wú)負(fù)溫度異常顯示,或有較低的正異常顯示,而產(chǎn)液曲線為明顯的正異常,或者幅度稍高于加壓曲線,這樣的地層具有一定的產(chǎn)能,但由于油層壓力高,或者地層滲透性差,油層流體粘度大等原因,造成加壓時(shí)不漏,產(chǎn)液量不大;④未動(dòng)層,是指不進(jìn)液也不出液的地層。在三條井溫曲線上均無(wú)明顯異常顯示,即使有顯示,三條曲線變化幅度基本一致,這樣的地層具有一定的生產(chǎn)能力,是主要接替層位;⑤不清層,對(duì)于夾層比較薄的層位,或者巖層厚度比較薄的層位,由于溫度場(chǎng)的擴(kuò)散作用,以及儀器分辨率的影響,井溫曲線對(duì)應(yīng)該層反映不清,無(wú)法判斷其出液進(jìn)液,這樣的地層稱為不清層。

根據(jù)國(guó)內(nèi)外資料介紹和以往統(tǒng)計(jì)資料證明,油井含水大于85%時(shí),利用微差井溫動(dòng)態(tài)資料解釋為吞吐層、產(chǎn)液層、漏失層的井段一般為主要產(chǎn)水層,是卡水的主要對(duì)象,這是利用井溫資料找卡水的先決條件。

1.2 硼中子壽命測(cè)井

1)硼中子壽命測(cè)井原理

硼中子壽命測(cè)井屬于中子壽命測(cè)井的范疇,又叫熱中子衰減時(shí)間測(cè)井,是一種脈沖中子測(cè)井方法,它是靠中子管在高壓作用下產(chǎn)生14 MeV的脈沖中子流,在地層中發(fā)生非彈性散射和彈性散射,經(jīng)過幾百微秒后,大部分被吸收,放出r射線,經(jīng)r探頭探測(cè)輸出就是反映地層中巖石和流體性質(zhì)的∑值。該方法適用于高礦化度地質(zhì)條件的地區(qū),即可以在套管井中又可以在裸眼井中進(jìn)行測(cè)井,從而求得剩余油飽和度和殘余油飽和度,估計(jì)孔隙度[1]。

中子壽命測(cè)井一般在高礦化度地區(qū)對(duì)尋找剩余油分步和求殘余油飽和度,效果十分明顯。為了使中子壽命測(cè)井技術(shù)在低礦化度油田廣泛推廣,測(cè)井工作者經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),采用測(cè)(基線)—注(高礦化度溶液)—測(cè)(高礦化度溶液曲線)的方法能夠在低礦化度地區(qū)利用中子壽命測(cè)井技術(shù)比較準(zhǔn)確地獲取剩余油分布情況資料,也就是說向目的層孔隙空間,注入與原有液體∑值不同的液體,用同一種儀器在注入前后分別測(cè)取其資料,進(jìn)行對(duì)比分析,尋找剩余油分布情況和殘余油飽和度,起初采用注入高濃度的NaCl溶液效果一般。常見礦物流體宏觀俘獲截面見表1。

表1 礦物流體宏觀俘獲截面

由表1看出,水與原油∑值相差不大,而硼砂是原油俘獲截面的500倍,是鹽巖的十多倍,所以利用硼砂要比鹽巖效果更好,硼砂極易溶于水而不溶于油,所以含水高的地方硼酸多,俘獲截面就大,而油層不易進(jìn)硼酸,俘獲截面異常面積不大,根據(jù)是否進(jìn)硼判斷地層含水情況,就象測(cè)吸水剖面時(shí)利用同位素曲線異常高低判斷地層吸水好壞一樣[3]。

2)硼中子測(cè)井施工工藝[1]

首先下測(cè)試管柱,油管下過油層底界10 m,確保油層全部測(cè)出,在油管內(nèi)測(cè)一條地層原始狀態(tài)下的俘獲截面曲線稱為基線,響應(yīng)方程為:

測(cè)完基線后,把井下儀器下到油層底界以下。

然后運(yùn)用特殊的工藝把硼酸溶液注入井筒,使硼酸在水層盡量擴(kuò)散(儀器探測(cè)深度為30 cm～50 cm),再測(cè)一條俘獲截面曲線,其響應(yīng)方程為:

3)硼中子測(cè)井資料解釋方法和依據(jù)[2]

因?yàn)榕鹚崾遣蝗苡谟投兹苡谒奈镔|(zhì),硼酸進(jìn)入地層只與水的多少有關(guān),與固相骨架和油無(wú)關(guān),與不流動(dòng)的泥質(zhì)和束縛水的關(guān)系也不大,硼酸的作用只是改變地層水的性質(zhì),所以基線和注硼曲線幅度差的大小,實(shí)質(zhì)上就是目前地層含水多少的標(biāo)志。

在實(shí)際工作中,根據(jù)地層是否因擴(kuò)散而進(jìn)硼酸構(gòu)成幅度差判斷地層剩余油分布情況。射孔層位已進(jìn)入硼酸,按幅度差的大小估算地層剩余油飽和度Sor:當(dāng)Sor＞60%,以含油為主的地層;當(dāng)Sor=60%～50%,油水含量接近地層;Sor=50%～30%,以含水為主的地層;Sor＜30%以不可動(dòng)油為主的地層(強(qiáng)水淹層);射孔層位沒有進(jìn)硼酸即沒有幅度差,這可能是由于射孔不完善,或長(zhǎng)期開發(fā)污染,或地層本身滲透能力不理想等原因造成的,對(duì)此叫“未進(jìn)硼”層位;沒有射孔的井段內(nèi)進(jìn)入了硼酸,這是不良固井質(zhì)量引起的,形成串硼井段。

出水點(diǎn)(即強(qiáng)水淹層),嚴(yán)重出水點(diǎn)(作業(yè)中漏失部位)以及串層串槽都是堵水的主要對(duì)象。這些層段因其含水量大,進(jìn)入的硼酸多,幅度差大,具有明顯的直觀性。

2 兩種測(cè)井工藝的優(yōu)缺點(diǎn)

2.1 微差井溫測(cè)井

優(yōu)點(diǎn):微差井溫測(cè)井,靈敏度高,施工簡(jiǎn)便,需要輔助設(shè)備少,成本低,只需用壓風(fēng)機(jī)把原井筒的液體壓入地層;利用井筒溫度隨深度增加而增加的特點(diǎn),只要進(jìn)液的地方,上下溫度差一定變大,即在加壓曲線上一定有所反映,據(jù)此判斷是否進(jìn)液。

缺點(diǎn):微差井溫測(cè)井屬于接觸測(cè)量,只有在液體中才能測(cè)出變化。又由于受大地溫度場(chǎng)變化的影響,該測(cè)井方法在縱向上分辨率低,曲線變化有時(shí)與層位不符,特別是夾層比較小時(shí)(＜5 m),根本就不能區(qū)分到底是哪一個(gè)層的貢獻(xiàn)引起的。同時(shí)產(chǎn)液量必須大,在三條曲線上才有反映,這是微差井溫測(cè)井的最大缺點(diǎn)。

2.2 硼中子壽命測(cè)井

優(yōu)點(diǎn):硼中子壽命測(cè)井能夠直觀出力產(chǎn)層的具體位置,分辨率比較高。能分辨0.3 m的層位,定量評(píng)價(jià)產(chǎn)層的剩余油飽和度,如果地層礦化度很高,也能顯示未射孔層位剩余油分布情況。

缺點(diǎn):硼中子壽命測(cè)井施工比較復(fù)雜,動(dòng)用輔助設(shè)備多,至少兩輛罐車,一輛泵車和一輛壓風(fēng)機(jī),根據(jù)井深和射孔長(zhǎng)度確定硼酸用量(1 t～2 t),硼酸每噸6千余元,成本比較高。同時(shí)對(duì)于壓力差別大的井,可能存在到灌現(xiàn)象,利用硼中子壽命測(cè)井采取不同的施工工藝就能解決。測(cè)注硼曲線時(shí)先測(cè)一條硼擴(kuò)散曲線(壓力不要高于生產(chǎn)壓差,讓硼進(jìn)入低壓層),再測(cè)一條加壓曲線(使壓力高于高壓地層壓力,使硼進(jìn)入高壓地層),通過對(duì)比兩條注硼曲線,就能判斷高壓層含水情況。另外采用鹵水壓井影響基線,也能判斷地層壓力高低。

3 典型井例效果對(duì)比

微差井溫測(cè)井和硼中子壽命測(cè)井技術(shù)在臨盤采油廠降水增油中發(fā)揮重要作用,二者各有優(yōu)缺點(diǎn),資料既有相互符合,也有相互矛盾。

1)兩種找水資料吻合較好,又見到效益的,如L13-21,該井采取大段射孔合采,高低滲層間互,層間矛盾大且注水井分布不均勻,使該層系能量嚴(yán)重虧損。采用兩種方法找水,資料如圖5所示,兩種找水資料解釋結(jié)果基本一致,硼中子資料解釋水淹嚴(yán)重的層位在微差井溫資料解釋為主動(dòng)層,通過封堵嚴(yán)重水淹層,日油由1.2 t上升到2.4 t,含水由95.2%下降到78.3%。

圖5 臨13-21測(cè)井資料

2)硼中子測(cè)井對(duì)于當(dāng)測(cè)試井段層間壓力差異較大時(shí),特別是有異常高壓或異常低壓存在且射孔層位間距比較大時(shí)沒有微差井溫測(cè)井效果好。

如L36-21井生產(chǎn)層位是沙二上8層29.4 m,由于高低滲透層間互,層間矛盾嚴(yán)重,導(dǎo)致含水高達(dá)95.8%,日產(chǎn)油1.4 t,實(shí)施微差井溫和硼中子壽命找水,發(fā)現(xiàn)5號(hào)、12號(hào)層對(duì)應(yīng)的井溫曲線明顯異常,硼中子壽命解釋為出水層的為5、6、10、11、12,如圖6所示。據(jù)此,采取卡兩頭,采中間的生產(chǎn)管柱封堵5、12號(hào)層,作業(yè)后日產(chǎn)油上升到11.2 t,含水由95.8%下降到52%。

圖6 臨36-21測(cè)井

圖7 商44-1

3)微差井溫資料分層能力差,對(duì)于夾層比較小的低壓層,可能產(chǎn)生誤解釋,而硼中子壽命測(cè)井效果比較好。如S44-1井,測(cè)井資料如圖7,微差井溫資料只能反映產(chǎn)液能力差別,而不能反映水淹程度,解釋為8、9、10、11為主動(dòng)層,而采用硼中子壽命資料顯示,根據(jù)8、9、11號(hào)層剩余油飽和度較高,而6、7、10號(hào)層為主要出水層。經(jīng)用封隔器封堵5、6、7號(hào)層,合采8-11號(hào)層,日產(chǎn)油由5.0 t上升到9.7 t,綜合含水由91%下降到21.2%。分析該井硼中子測(cè)井成功而微差井溫測(cè)井無(wú)效的原因是夾層間距小,各層貢獻(xiàn)分不開。另外11號(hào)層以上各層位加壓時(shí)都進(jìn)液,而拐點(diǎn)出現(xiàn)在11號(hào)層底部,從微差井溫曲線分析誤認(rèn)為10、11號(hào)層為主動(dòng)層。

4 結(jié) 論

綜上所述,任何一種測(cè)井方法都有它的優(yōu)缺點(diǎn),不能只單單依賴某一種儀器,要根據(jù)油井的具體情況選擇合適的測(cè)井方法:

1)對(duì)于夾層比較厚,層間矛盾比較大的井,用微差井溫測(cè)井比較好。

2)對(duì)于夾層比較薄,層間壓力差別不大的井,用硼中子測(cè)井比較好。

3)對(duì)于井況不清的井,建議用硼中子、微差和動(dòng)態(tài)分析綜合考慮。

4)對(duì)于層間矛盾比較大的井,采用硼中子找水時(shí),應(yīng)改變施工工藝,首先測(cè)兩條替液后(不加壓)的硼擴(kuò)散曲線,時(shí)間間隔半小時(shí);再測(cè)一條加壓后的硼擴(kuò)散曲線,壓力應(yīng)高于地層壓力;如果三條硼擴(kuò)散曲線異常相似,說明該層為低壓層,如果只有在加壓后才有變化,說明該層為高壓層,根據(jù)剩余油飽和度計(jì)算公式即可算出含油情況。

5)對(duì)于用微差井溫找水時(shí)也一定根據(jù)地層壓力情況確定加壓大小,否則高壓層測(cè)不出變化,同時(shí)保證該井有一定的產(chǎn)液量。

總之,根據(jù)油井的具體情況選擇合適的測(cè)井工藝,能夠有效地發(fā)現(xiàn)出水層,確定封堵層,把含水量降下來,增加原油產(chǎn)量。

[1] 劉福林,宋 存.測(cè)井方法原理[M].北京:石油工業(yè)出版社,1993

[2] 宋長(zhǎng)偉,李 剛,郭志強(qiáng).用硼中子壽命測(cè)井確定低深透砂巖儲(chǔ)集層剩余油飽和度[J].測(cè)井技術(shù),1999,23(3)

[3] 《油氣田開發(fā)測(cè)井技術(shù)與應(yīng)用》編寫組.油氣田開發(fā)測(cè)井技術(shù)與應(yīng)用[M].北京:石油工業(yè)出版社,1995

Superior complementation of differential temperature and boron neutron logging technology in water finding in oil wells.

Chen Dianfang,Cao Weidong,Gong Lanhua and Liu Guangfeng.

This paper briefly introduces the fundamental principle and construction technology of differential temperature well logging and boron neutron well logging in water finding in oil wells,describes advantages and disadvantages of differential temperature well logging and boron neutron well logging with specific well cases analysis.Comparison analysis finds two well logging methods adapt different geological conditions.Differential temperature well logging has good effects in larger shot hole spacing and larger volume liquid producing well,and fails to low-yield sandwich thin well.Boron neutron well logging can intuitively quantize remaining oil distribution situation of all shot hole layer,with high resolution.It can discriminate 0.3 m of thin layer,but has false interpretation for the shot hole layer segment existing interlayer contradiction.Therefore,it must determine appropriate logging method according to specific geological conditions,so that it can effectively identify the water layer,truly achieve the goal of increasing oil production.

differential temperature;boron neutron;throughput;liquid producing layer;water exit;string boron

P631.8+4

B

1004-9134(2011)05-0052-04

陳殿房,男,1971年生,高級(jí)工程師,1995年畢業(yè)于長(zhǎng)春地質(zhì)學(xué)院應(yīng)用物理系,一直從事生產(chǎn)測(cè)井方案制定、資料解釋工作。郵編:251507

2011-04-27編輯劉雅銘)

PI,2011,25(5):52～55

·儀器設(shè)備·