音叉密度在西部油氣田的應(yīng)用

王現(xiàn)兵，李 麗

（勝利石油工程有限公司測(cè)井公司，山東東營(yíng) 257096）

在西部油氣田生產(chǎn)過(guò)程中，為保證持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)，需要對(duì)油氣井進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，了解各個(gè)生產(chǎn)層段的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，便于采取后續(xù)措施。由于井深、油稠、產(chǎn)出流態(tài)復(fù)雜等特點(diǎn)，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)進(jìn)行的產(chǎn)液七參數(shù)測(cè)井施工儀器包括音叉密度測(cè)井儀，測(cè)得的密度曲線結(jié)合渦輪流量曲線、持水率曲線、井溫等綜合分析，能準(zhǔn)確識(shí)別出產(chǎn)層的油氣水性質(zhì)。目前在西部油氣田進(jìn)行了20余口的產(chǎn)液剖面測(cè)井解釋，得出油層、氣層及油水層在音叉密度曲線的測(cè)井響應(yīng)特征，為西部油氣田動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)提供了技術(shù)支持[1-4]。

1 儀器結(jié)構(gòu)及測(cè)量原理

音叉密度儀主要由電子線路組件和傳感器組件兩部分組成，后者由音叉體、固支體、溫度傳感器和壓電晶體管等組成（見(jiàn)圖1）。

圖1 FDI探頭示意圖

儀器根據(jù)音叉探頭浸入到被測(cè)流體中，使它的附加質(zhì)量發(fā)生改變，導(dǎo)致它的振動(dòng)頻率發(fā)生變化，然后通過(guò)拾取該振動(dòng)信號(hào)得到附加質(zhì)量后音叉探頭的振動(dòng)頻率。根據(jù)振動(dòng)原理及公式變換，所測(cè)流體密度ρ可以根據(jù)公式（1）求出：

式中：ρ-所求流體密度；k-密度儀器的比例因子，出廠時(shí)為已知；f-所測(cè)得附加質(zhì)量后音叉探頭的振動(dòng)頻率；mg-音叉質(zhì)量；V-被測(cè)流體體積。

求出所測(cè)流體密度值，只與附加質(zhì)量后的音叉探頭振動(dòng)頻率有關(guān)，不受流體性質(zhì)、井溫壓力井斜等其他條件影響，保證了所測(cè)資料的準(zhǔn)確性。

2 油、氣、水的密度測(cè)井響應(yīng)特征

圖2 THXX井產(chǎn)出剖面測(cè)井成果圖

由于油、氣、水自身物理性質(zhì)不同，并且在產(chǎn)出時(shí)流速、狀態(tài)及黏稠等性質(zhì)各異，使得純油層、氣層和油水層的密度測(cè)井響應(yīng)特征各不相同。

對(duì)于油層，由于自身黏稠性，純油在流動(dòng)時(shí)比較平穩(wěn)，所測(cè)密度曲線相對(duì)平滑些；當(dāng)存在底部積液時(shí)，產(chǎn)油井段與積液井段之間存在較大密度差異，反應(yīng)在密度曲線上則十分明顯，密度值一般從1.1 g/cm3左右減小到0.9 g/cm3左右（見(jiàn)圖2）。

對(duì)于氣層，氣體產(chǎn)出時(shí)一般流速很大，且在底部積液中向上運(yùn)移，或者產(chǎn)出時(shí)為凝析狀態(tài)，向上移動(dòng)、當(dāng)壓力減小到泡點(diǎn)壓力時(shí)變?yōu)闅鈶B(tài)。氣體在高壓流動(dòng)中不穩(wěn)定，因此使測(cè)得的密度數(shù)值忽大忽小，在密度曲線上呈現(xiàn)脈沖毛刺狀（見(jiàn)圖3）。由于產(chǎn)氣層密度低、非產(chǎn)氣層密度大，并且氣體在液體中滑脫，使密度值相對(duì)變大，尤其當(dāng)密度值相對(duì)變大井段對(duì)應(yīng)某一射孔層時(shí)，易造成“水增多”的假象。

對(duì)于油水層，密度曲線在產(chǎn)出層與積液井段之間一般無(wú)較大變化（見(jiàn)圖4），或根據(jù)產(chǎn)出層含油不同與層間之間稍有變化，一般需要與持水率、井溫、壓力等曲線結(jié)合，綜合分析，得出解釋結(jié)論。

圖3 YDXX井產(chǎn)出剖面測(cè)井成果圖

3 音叉密度在西部油氣田的應(yīng)用

3.1 音叉密度在油井中的應(yīng)用

THXX井是一口正常生產(chǎn)的井，測(cè)前日產(chǎn)液量46.7 m3，日產(chǎn)油量 46.3 m3，日摻稀油 26 m3，日產(chǎn)混合液量72.7 m3。為了解該井目前具體產(chǎn)出層段，為后期措施案提供依據(jù)，所以對(duì)該井進(jìn)行產(chǎn)出剖面測(cè)井施工。

圖4 TKXX井產(chǎn)出剖面測(cè)井成果圖

圖2顯示所測(cè)該井的渦輪流量、持水率、密度（紫紅線）、井溫曲線在深度為5 909 m井段上下有變化。根據(jù)磁性定位曲線和管柱數(shù)據(jù)可判斷該井喇叭口位置位于5 909 m。這一深度附近渦輪流量變化可能受到喇叭口上下的井徑變化影響；但音叉密度儀所測(cè)得的密度不受此影響，流體密度從5 909 m的1.177 8 g/cm3減小到5 908 m的0.888 6 g/cm3，變化十分明顯，結(jié)合此處的持水率、示蹤流量及地質(zhì)數(shù)據(jù)等綜合分析得出該井產(chǎn)出層段為5 908 m～5 909 m。圖2顯示在5 909 m以下測(cè)密度值接近底水密度；在5 908 m以上的油管測(cè)密度值接近原油密度（受其他影響密度有所偏差）。

3.2 音叉密度在氣井中的應(yīng)用

YDXX井為一口正常生產(chǎn)的氣井，產(chǎn)少量油和水。為了解該井的產(chǎn)出情況，于2017年12月對(duì)該井進(jìn)行七參數(shù)產(chǎn)液剖面測(cè)井施工。測(cè)井時(shí)，日產(chǎn)氣量33 816 m3，日產(chǎn)油量52 m3，日產(chǎn)水量0.4 m3。

該井測(cè)量井段位于套管內(nèi)，套管內(nèi)渦輪流量不穩(wěn)定。所以在劃分油氣產(chǎn)層頂?shù)捉缑鏁r(shí)，所測(cè)得的密度（紫紅線）曲線顯示出它的優(yōu)點(diǎn)。如圖3所示，在5 347.5 m～5353m井段密度數(shù)值從下向上由1.0607g/cm3減小到1.001 8 g/cm3，變化不大，較緩，考慮到井中受高礦物質(zhì)影響，所測(cè)密度偏高，與持水率結(jié)合分析，得出該井段為產(chǎn)油層段。

在5 345 m～5 347.5 m井段，密度數(shù)值從下向上由1.001 8 g/cm3減小到0.552 9 g/cm3，密度數(shù)值陡然下降，并且由平滑的曲線變?yōu)槊虪畹那€，這都是由于這一井段產(chǎn)出大量氣噴射出迅速稀釋了井中的油水混合液，使其密度猛地變小，同時(shí)氣體在流體中不穩(wěn)定，因此測(cè)得的密度忽大忽小，呈脈沖毛刺狀。

在5 336.3 m～5 340 m井段，渦輪流量偏轉(zhuǎn)小，持水率（從下向上）從67.81%增到79.14%，密度從0.752 5 g/cm3增到0.852 6 g/cm3，并且與射孔層間井段5 340 m～5 345 m的變化趨勢(shì)一致，是由于氣體在流體中滑脫，造成“水增多”的假象，分析得出該井段非產(chǎn)出層。

在5 334 m～5 336.3 m井段，渦輪流量稍有偏轉(zhuǎn)，持水率（從下向上）從77.80%減小到18.36%，密度從0.837 5 g/cm3減小到0.534 3 g/cm3，密度數(shù)值陡然下降，結(jié)合持水率變化，分析認(rèn)為這一井段為產(chǎn)氣層。

3.3 音叉密度在油水井中的應(yīng)用

TKXX井為一口正常生產(chǎn)的油水自噴井，測(cè)前日產(chǎn)液量27 m3，日產(chǎn)油量10.26 m3，含水62%。為及時(shí)了解地層產(chǎn)液情況，為后期油井管理提供依據(jù)，所以于2014年11月對(duì)該井進(jìn)行產(chǎn)液剖面測(cè)井施工。

TKXX井的解釋層段共三層：分別為5 446 m～5 459 m、5 469 m～5 487 m 和 5 490 m～5 492 m。

每層的產(chǎn)液量由渦輪流量計(jì)和定點(diǎn)示蹤確定出來(lái)，各層含水率由相應(yīng)持水率及音叉密度計(jì)算出。

如圖4所示，5 469 m～5 487 m和5 490 m～5 492 m井段的持水率和密度曲線基本無(wú)變化，認(rèn)為相應(yīng)儲(chǔ)層產(chǎn)出以水為主，計(jì)算得出含水率為64.8%～77.8%。在5 446 m～5 459 m井段，持水率從約100%減小到90%，音叉密度值從1.1 g/cm3減小至0.98 g/cm3～1 g/cm3，密度曲線略呈弧形顯示，認(rèn)為該層產(chǎn)出以油為主，計(jì)算得出含水率為38.5%。本井油水產(chǎn)層由于受井筒中積水影響，所測(cè)得的密度曲線變化較小。

圖4顯示在5 469 m～5 487 m井段密度曲線略變小，說(shuō)明音叉密度儀能準(zhǔn)確識(shí)別出該層的油水性質(zhì)，在實(shí)際中得到很好的應(yīng)用效果。

4 結(jié)論

通過(guò)進(jìn)行多井次產(chǎn)出剖面測(cè)井施工，應(yīng)用效果非常好，總結(jié)出音叉密度儀具有如下特點(diǎn)：

（1）音叉密度儀測(cè)量數(shù)值穩(wěn)定、靈敏度高，產(chǎn)出層位變化反映準(zhǔn)確，尤其對(duì)產(chǎn)氣層反應(yīng)比較明顯，有利于對(duì)產(chǎn)氣井段的判斷。

（2）音叉密度隨測(cè)井速度大小變化而變化，一般以10 m/min向上測(cè)量所得的密度曲線為準(zhǔn)。

（3）通過(guò)大量現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)得出，音叉密度儀可以在產(chǎn)油井、產(chǎn)氣井及油氣水三相井等井中進(jìn)行密度測(cè)量，能準(zhǔn)確識(shí)別出油水性質(zhì)。