淺口袋井底部層位注入剖面測(cè)井資料采集率提高技術(shù)研究

劉登元

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

0 引 言

大慶薩爾圖油田已進(jìn)入高含水開(kāi)發(fā)后期，產(chǎn)量逐年遞減，油水井出砂和套管變形逐年增多，注水井尤為顯著[1-2]。受成本等因素限制，很多出砂和嚴(yán)重變形的注水井并不能報(bào)廢，只能采取措施繼續(xù)使用。為此，大慶薩爾圖油田研制了淺口袋分層注入井。這種分層注入井的管柱由套管、油套封隔器、帶偏心配水器和底端球座的油管構(gòu)成，射孔層底界與油管底端球座之間距離大幅度縮短，造成油管口袋淺。對(duì)分層注入井進(jìn)行注入剖面測(cè)井時(shí)，測(cè)井儀器在油管中，記錄點(diǎn)到儀器串底端有一段距離，口袋淺則可能導(dǎo)致無(wú)法針對(duì)部分底部層位進(jìn)行測(cè)量。搞好分層注水是油田穩(wěn)油控水的重要保證，而注入剖面五參數(shù)組合測(cè)井是了解分層注入井小層吸水狀況的主要手段[3-6]。目前主流的注入剖面五參數(shù)組合測(cè)井儀器主要由伽馬磁性定位短接和流量短接組成，下配接同位素釋放器和加重桿，伽馬磁性定位短接還測(cè)量溫度和壓力[7-8]。伽馬磁性定位短接在儀器串的上部，在淺口袋分層注入井中常出現(xiàn)探測(cè)不到底部層位的情況，底部層位資料采集率較低。因此有必要改進(jìn)傳統(tǒng)注入剖面五參數(shù)組合測(cè)井儀，縮短記錄點(diǎn)到儀器串底端的距離，并在測(cè)井前進(jìn)行規(guī)范洗井。

1 資料采集率的主要影響因素

影響淺口袋分層注入井底部層位測(cè)井資料采集率的因素是多方面的。為有效解決問(wèn)題，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，現(xiàn)從注入井自身和測(cè)試儀器兩方面分析。

1.1 井內(nèi)沉積物的影響

大慶薩爾圖油田儲(chǔ)層巖性以砂巖和細(xì)粉砂巖為主，膠結(jié)類型以接觸式和孔隙式膠結(jié)為主，膠結(jié)強(qiáng)度差，儲(chǔ)層極容易出砂[9]。近些年，該油田廣泛采用了聚合物驅(qū)油和三元復(fù)合驅(qū)油技術(shù)。在三元復(fù)合驅(qū)中，強(qiáng)堿對(duì)儲(chǔ)層巖石的溶蝕作用較強(qiáng)，而聚合物也具有較強(qiáng)的攜砂能力，這些都造成了注入井一定程度出砂[10-11]。統(tǒng)計(jì)表明，大慶薩爾圖油田98.5%的淺口袋注入井存在出砂和聚合物沉積問(wèn)題，在注入剖面測(cè)井時(shí)，出現(xiàn)不同程度的儀器遇阻。

1.2 儀器結(jié)構(gòu)的影響

我國(guó)注入剖面五參數(shù)組合測(cè)井儀器種類較多，大慶薩爾圖油田主要應(yīng)用西安斯坦公司生產(chǎn)的注入剖面五參數(shù)組合測(cè)井儀。該儀器主要由伽馬磁性定位短接和流量短接兩部分組成，伽馬磁性定位短接還測(cè)量溫度和壓力。下面以這種儀器在淺口袋注入井中測(cè)井為例，分析儀器記錄點(diǎn)位置對(duì)層位資料采集率的影響。

1.2.1 儀器記錄點(diǎn)位置的影響

注入剖面五參數(shù)組合測(cè)井時(shí)，一般選擇伽馬參數(shù)的深度作為記錄點(diǎn)深度，并對(duì)其他參數(shù)的深度進(jìn)行校正處理。圖1為測(cè)井儀器在淺口袋注入井井底遇阻的示意圖，圖中H是遇阻點(diǎn)(球座上端或遇阻時(shí)儀器底端的位置)，G是儀器中伽馬探測(cè)器的位置,K是射孔孔眼的位置，T是K在測(cè)井儀器中軸上的水平投影，有如下關(guān)系：

LTH=LGH-LGT

(1)

式中：LGH為伽馬探頭到儀器底端的距離，m；LGT為射孔層(孔眼)到伽馬探頭的垂直距離，m；LTH為射孔層(孔眼)到遇阻點(diǎn)的垂直距離，m。

注入剖面測(cè)井中釋放的同位素載體顆粒主要濾積在射孔孔眼及孔眼深處[12]，因此選擇K為放射源的發(fā)射點(diǎn)來(lái)估計(jì)射孔層(孔眼)到伽馬探頭的垂直距離，套管半徑與伽馬探頭可探測(cè)放射性的極限距離，可知：

(2)

式中：R為套管半徑，m；LKG為伽馬探頭可探測(cè)放射性的極限距離，m。

上式中，LKG約為0.5 m，R為124.26 mm，不掛接釋放器與加重桿時(shí)LGH為2.4 m。經(jīng)過(guò)計(jì)算，LTH約為1.9 m。當(dāng)這種儀器遇阻時(shí)，能探測(cè)到的射孔層底界約在遇阻點(diǎn)以上1.9 m處。

1.2.2 釋放器和加重桿的影響

實(shí)際測(cè)井施工時(shí)，在儀器底端先掛接單級(jí)釋放器，為保證儀器能順利下井，再掛接加重桿，達(dá)到增重目的。對(duì)淺口袋分層注入井測(cè)井時(shí)，需要掛接3支Φ38 mm鉛加重桿。每支加重桿長(zhǎng)1.5 m，釋放器長(zhǎng)0.6 m。因此，實(shí)際測(cè)井時(shí)，當(dāng)遇阻點(diǎn)到其上部最近射孔層的距離大于7.0 m時(shí)，儀器將無(wú)法測(cè)試完整的層位。

2 提高資料采集率的方法

2.1 規(guī)范洗井

為降低遇阻概率，在注入剖面五參數(shù)組合測(cè)井前7 d，必須對(duì)淺口袋分層注入井進(jìn)行洗井。為確保洗井效果，結(jié)合大慶油田《注水(入)井洗井管理規(guī)定》[13]，制定了淺口袋井的洗井規(guī)范。洗井中，要平穩(wěn)操作，連續(xù)泵入洗井液，根據(jù)實(shí)際情況由小到大調(diào)整進(jìn)口排量，出口排量大于進(jìn)口排量。每20 min錄取1次洗井水量、油壓和套壓，并對(duì)出口水質(zhì)的顏色、含砂量及雜質(zhì)含量進(jìn)行描述記錄；詳細(xì)記錄洗井開(kāi)始和結(jié)束時(shí)間，累計(jì)注入液量、排出液量和漏失量；采用目視比濁法觀察洗井液，判斷洗井質(zhì)量；達(dá)到進(jìn)口與出口水質(zhì)一致時(shí)，洗井才為合格。

2.2 儀器結(jié)構(gòu)改進(jìn)

2.2.1 加重桿改進(jìn)

原儀器串所用加重桿掛接在儀器底部，為金屬鉛材質(zhì)，每支重14.5 kg。為縮短伽馬探頭到儀器串底端距離，改用過(guò)芯加重桿。過(guò)芯加重桿位于電纜頭與儀器之間。重新設(shè)計(jì)了過(guò)芯加重桿的過(guò)芯線和連接頭，確保了其下部連接的儀器正常工作。過(guò)芯加重桿內(nèi)部材質(zhì)為鎢，每支加重桿重22 kg、長(zhǎng)1.5 m。

2.2.2 伽馬探頭移到儀器底部

將伽馬磁性定位短接下移，接在流量短接下方，如圖2所示。改進(jìn)后，伽馬探頭距離儀器串底端的距離為281 mm。為了確保改進(jìn)后的儀器與地面正常通訊，對(duì)注入剖面測(cè)井儀器各參數(shù)的傳輸?shù)刂泛椭噶钸M(jìn)行改進(jìn)，確保了各參數(shù)的信號(hào)順利傳到地面。

2.3 改進(jìn)后的記錄點(diǎn)位置

圖3 改進(jìn)后測(cè)井儀器遇阻示意圖

2.4 掛接釋放器的時(shí)機(jī)

注入剖面五參數(shù)組合測(cè)井時(shí)，要先測(cè)量自然伽馬基線，釋放同位素載體顆粒后，再測(cè)量同位素曲線，追蹤同位素濾積過(guò)程[14]。原測(cè)井儀中，伽馬探頭距離儀器底端約2.4 m，掛接釋放器內(nèi)的同位素對(duì)基線測(cè)量沒(méi)影響。但是，改進(jìn)后伽馬探頭距離釋放器的距離僅0.3 m，釋放器內(nèi)同位素的放射性會(huì)對(duì)測(cè)量基線影響較大，不利于測(cè)井解釋。因此施工工藝改為：先掛接空釋放器，測(cè)量基線后起出儀器，掛接裝同位素的釋放器。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

X1井是薩爾圖油田的一口分層配注井，1999年投產(chǎn)，射開(kāi)層位SⅠ1至SⅢ7，射開(kāi)厚度30.5 m，有效厚度12.6 m，有15個(gè)層位。2019年6月壓裂，2019年11月對(duì)SⅢ7以下封堵，層位變成13個(gè)。第四級(jí)封隔器深度1 181.56 m，第四級(jí)配水器深度1 191.68 m，擋球深度1 205 m，SⅢ7層位底部深度1 200.8 m，射孔層底界距離擋球僅為4.2 m，常規(guī)注入剖面五參數(shù)組合測(cè)井儀的層位資料采集率低。

2020年5月，X1井的注入量50 m3/d，井口壓力12.1 MPa。用常規(guī)注入剖面測(cè)井儀器和300～600 μm微球同位素載體進(jìn)行測(cè)井，在1 198 m遇阻，伽馬和磁性定位曲線測(cè)不到SⅢ 5-7層位，如圖4所示。2020年6月，洗井后，在保證與第一次同等注入條件和施工條件下，使用改進(jìn)測(cè)井儀器進(jìn)行第二次測(cè)井，在1 204.3 m遇阻，能測(cè)到SⅢ5-7層位的伽馬和磁性定位曲線，SⅢ 5-6相對(duì)吸水10.81%，SⅢ 7相對(duì)吸水25.38%，如圖5所示。

2020年6月和7月，分別對(duì)X2和X3井進(jìn)行測(cè)井。對(duì)比分析測(cè)井曲線發(fā)現(xiàn)，用改進(jìn)前的工藝與儀器，層位資料采集率分別是84.62%、78.95%和76.47%，經(jīng)過(guò)規(guī)范洗井和應(yīng)用新儀器，層位資料采集率分別提高15.38%、10.52%和11.77%(表1)。試驗(yàn)結(jié)果表明，改進(jìn)后的方法實(shí)施有效，提高了淺口袋井的層位資料采集率。

圖4 X1井測(cè)試成果圖(2020年5月)

圖5 X1井測(cè)試成果圖(2020年6月)

表1 改進(jìn)前后層位資料采集率對(duì)比表

4 結(jié) 論

1)在對(duì)淺口袋分層注入井實(shí)施注入剖面測(cè)井前，按質(zhì)量規(guī)范洗井能為順利測(cè)井提供保障。

2)經(jīng)儀器結(jié)構(gòu)改進(jìn)，大幅度縮短了記錄點(diǎn)與儀器底端的距離，提高了底部層位測(cè)井資料采集率。

3)錄取的測(cè)井資料能反映出更多層位的吸水狀況，為大慶薩爾圖油田層位細(xì)分、區(qū)塊調(diào)整和穩(wěn)油控水提供更加詳盡的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)信息。

4)為今后同類測(cè)井儀器的設(shè)計(jì)制造，以及其他油田同類淺口袋井的注入剖面測(cè)井施工提供了借鑒，具有指導(dǎo)意義。