基于測試異常信息套損三級預(yù)警設(shè)計及應(yīng)用

郭立敏

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

0 引 言

特高含水期大慶油田油水井套損形勢愈加嚴(yán)峻，套損嚴(yán)重影響原油穩(wěn)產(chǎn)，套損預(yù)警已成為一個重要的研究領(lǐng)域[1]。大慶采油二廠根據(jù)地應(yīng)力集中區(qū)監(jiān)測資料確定套管受力狀態(tài)，結(jié)合套管承載能力分析套損危險性，預(yù)測了套損易發(fā)生部位[2]；井下作業(yè)分公司建立套損多成因分析模式，通過對套損井和成片套損區(qū)域的分析，認(rèn)識了區(qū)塊套損演化規(guī)律[3]；勘探開發(fā)研究院通過分析導(dǎo)致套損的動、靜態(tài)地質(zhì)因素，對長垣各區(qū)塊和各井點預(yù)測了套損風(fēng)險等級[4]。上述研究各自形成了套損預(yù)警軟件平臺，在大慶油田套損防治工作中發(fā)揮了指導(dǎo)作用。

大慶油田每年對油水井開展大量的生產(chǎn)測井和試井工作，目前這些測試數(shù)據(jù)已經(jīng)被匯集到“油氣藏動態(tài)監(jiān)測信息網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用平臺”(簡稱開發(fā)監(jiān)測一體化平臺)上，為從區(qū)塊、井組、單井、小層和歷史的角度應(yīng)用資料奠定了良好的基礎(chǔ)[5]。

通過追蹤歷年測試資料中的異常信息、對比分析測試井監(jiān)測結(jié)果，能及早發(fā)現(xiàn)油水井套損的苗頭和蛛絲馬跡，根據(jù)測試資料反映問題的輕重程度，及時調(diào)整地質(zhì)和工程方案，采取預(yù)防措施，避免形成嚴(yán)重套損。因此，建立基于測試異常信息的套損預(yù)警機制，具有十分重要的現(xiàn)實意義。

1 套損三級預(yù)警機制的設(shè)計

1.1 大慶油田套損的主要原因

大慶長垣主力油田自上而下主要開發(fā)薩一組至薩三組、薩葡夾層、葡一組和葡二組、高一組至高四組等油層組。在這些油層組之上的嫩二段底部發(fā)育巖性脆弱的油頁巖，嫩二底沉積穩(wěn)定、電測曲線特征明顯、分布范圍廣，是全長垣地層對比的標(biāo)準(zhǔn)層。

大慶油田套損與注水開發(fā)相關(guān)性很強，主要套損原因有2種[6-7]，一是非油層部位嫩二底標(biāo)準(zhǔn)層進(jìn)水，造成層間剪切錯動，發(fā)生區(qū)域集中和時間集中的套管剪切變形與錯斷，二是油層部位水驅(qū)與聚驅(qū)開發(fā)控制不合理，造成異常地層壓差，導(dǎo)致套損。以薩北開發(fā)區(qū)為例，截止到2016年底累計發(fā)現(xiàn)1 582口套損井，縱向上套損部位主要集中在嫩二底標(biāo)準(zhǔn)層(占套損井的18.9%)和薩一組(占23.6%)。切斷標(biāo)準(zhǔn)層進(jìn)水源頭、合理控制平面壓差是套損綜合防治工作的關(guān)鍵：對分層注水井，均在射孔層段頂界深度的油、套管間下入保護(hù)封隔器，用以隔離注水層與標(biāo)準(zhǔn)層，并要求當(dāng)發(fā)現(xiàn)最上一級配注層段(頂層)的吸水比例超過全井30%時，及時停注或控注該層段，避免注入水通過膠結(jié)不佳的固井水泥環(huán)上竄造成標(biāo)準(zhǔn)層進(jìn)水；還采取調(diào)整井網(wǎng)、合理控制注水壓差等措施來調(diào)整平面壓差，防止出現(xiàn)憋壓區(qū)域，從而防止和減緩油層套損。

1.2 測試資料反映的套損風(fēng)險信息

套損檢測是工程測井的一項重要內(nèi)容[8]，側(cè)重于描述套管技術(shù)狀況，針對的是查套變、查竄漏及指導(dǎo)修井等工程問題，主要用于防止套損進(jìn)一步加劇，較少用于套損預(yù)警。

由于套損與不合理注水強相關(guān)，注產(chǎn)剖面測井信息在套損預(yù)警中能起到關(guān)鍵作用。大慶油田現(xiàn)有3.5×104口注入井，注入剖面年監(jiān)測井?dāng)?shù)約為水井?dāng)?shù)的43%。在分層注入井的油層部位，分層注入管柱以封隔器密封油管和套管之間的環(huán)形空間，把射孔層分隔成若干段。注入流體通過安裝在油管上的配水器進(jìn)入油、套管環(huán)形空間，然后進(jìn)入各射孔層。大慶油田主要應(yīng)用電磁流量測井、同位素五參數(shù)組合測井[9]、示蹤相關(guān)測井[10]、氧活化測井[11]等技術(shù)監(jiān)測注入剖面，測試資料不但能提供分層注入量的信息，還能提供封隔器失封、油套管漏失、套管外水泥環(huán)中竄流等測試異常信息[12-13]?，F(xiàn)有6.2×104口油井，產(chǎn)出剖面年監(jiān)測比例約為3.5%。注產(chǎn)剖面測井遇阻遇卡都提示有可能存在管柱變形。分層測壓資料可用于分析平面上注采不均衡造成的憋壓；此外分層測壓驗封還是對偏心注水井分層段驗封的一種常用手段[14]。

1.3 套損三級預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)

套損三級預(yù)警機制以注產(chǎn)剖面測井和壓力測試的連續(xù)資料和綜合分析為基礎(chǔ)，重點關(guān)注嫩二底進(jìn)水、壓力異常、儀器遇阻遇卡、油套管漏失、水泥環(huán)竄槽等異常信息。通過調(diào)研采油廠套損治理的工作流程，利用測試資料建立了異常井?dāng)?shù)據(jù)庫，見表1。

表1 依據(jù)測試資料制定的套損三級預(yù)警機制

根據(jù)表1，圍繞消除套損隱患、降低套損風(fēng)險的目標(biāo)，按照可能導(dǎo)致油水井套損的風(fēng)險程度，對10類25種異常信息劃分出預(yù)警級別，把極可能導(dǎo)致套損或懷疑已經(jīng)發(fā)生套損的定為“紅色預(yù)警”、容易導(dǎo)致套損的定為“黃色預(yù)警”、有可能導(dǎo)致套損的定為“藍(lán)色預(yù)警”。對測試異常信息分類的原則是，在橫向上遵循輕重緩急原則，在縱向上遵循油水井井身結(jié)構(gòu)(從內(nèi)到外考慮流體、油管、管柱工具、套管、地層)的原則，涵蓋所有可能存在的情況。

1.4 套損三級預(yù)警工作管理

在現(xiàn)場施工中如果發(fā)現(xiàn)異常，需要及時填寫現(xiàn)場異常情況表，并與測試方案設(shè)計人員溝通，從加密測點、復(fù)測驗證、精細(xì)解釋和結(jié)合歷年資料分析等方面考慮，確定是否需要調(diào)整測試方案。通過專家會診，確定預(yù)警級別，并按照不同級別的預(yù)警反饋機制做好反饋工作，不定期對采油廠進(jìn)行回訪和跟蹤后續(xù)措施效果。針對不同類型的預(yù)警級別，按不同標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行處理。紅色預(yù)警的井存在套損的可能性最大，需要即時反饋給采油廠，做好溝通和效果跟蹤(是否采取作業(yè)、輔助測試等)；黃色預(yù)警的井，需要分析確定是否以其它輔助手段驗證，要求5個工作日反饋給采油廠；藍(lán)色預(yù)警的井，每個月進(jìn)行一次反饋。

為了保證信息的準(zhǔn)確性、及時性，在開發(fā)監(jiān)測一體化平臺上編制了異常信息處理模塊。對測試過程中發(fā)現(xiàn)的竄漏等情況，通過平臺自動向采油廠負(fù)責(zé)人員中石油郵箱和即時通(中石油企業(yè)微信)推送實時提醒信息，達(dá)到異常信息早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)警、早控制的目的。

2 應(yīng)用情況

2.1 總體應(yīng)用效果

按照大慶油田開發(fā)事業(yè)部工作安排，5 a來發(fā)布測試異常信息18 971井次，保障油水井治理7 712井次，綜合反饋治理率為40.7%，有效降低了套損風(fēng)險，見表1。通過分析歷年測試資料，對異常井進(jìn)行分類、匯總和預(yù)測，可以有效避免套損的發(fā)生。統(tǒng)計表明，在連續(xù)2次測試中油層段遇阻的3 968口油水井中，隨后驗證測試發(fā)現(xiàn)有347口井存在漏失、竄槽或其它套損風(fēng)險加重的異常，占比8.7%；跟蹤416口封隔器失效的水井，治理措施保障了每天2.4×104m3合理注水。建議按照風(fēng)險級別，加大排查、治理、管理力度。

2.2 紅色預(yù)警案例

A井為一口分層注水井，注水層系為1 125.3 m以下的P11～P14(2)層，射開厚度16.6 m。2013年7月A井注水壓力突降1.8 MPa。2015年7月30日對該井實施注入剖面相關(guān)流量測井，注入量為48 m3/d，注入壓力為9.7 MPa；測井結(jié)果顯示該井在890～910 m處存在套管漏失，48 m3/d的注入水全部從此處進(jìn)入地層。采油廠依據(jù)測井結(jié)果，制定了后續(xù)的修井方案。2015年10月修井發(fā)現(xiàn)，889.5 m和898.0 m兩處套管錯斷，最小通徑均為105 mm，錯斷點位于套管接箍處，注入水沿接箍處錯斷點進(jìn)入地層。該井所在區(qū)域套管錯斷井集中分布，依據(jù)套損嚴(yán)重程度，初步判斷進(jìn)水源在該井附近，注入水上竄到780 m附近嫩二底標(biāo)準(zhǔn)層，導(dǎo)致該區(qū)塊成片套損，嚴(yán)重影響開發(fā)效果?；仡櫺苑治鲈摼?006年～2008年注入剖面五參數(shù)組合測井資料發(fā)現(xiàn)，在射孔層段頂部P11層以上，同位素曲線指示注水上竄，且上竄程度隨時間逐漸加劇，最終導(dǎo)致套管漏失,如圖1所示。

圖1 A井2006年、2008年、2009年注入剖面五參數(shù)組合測井解釋成果圖

3 結(jié) 論

依據(jù)油水井動態(tài)監(jiān)測異常信息，按問題的輕重緩急程度，構(gòu)建了套損三級預(yù)警機制，可為采油廠提供存在套損風(fēng)險的類型，指導(dǎo)采油廠采取套損預(yù)防措施。

測試資料的連續(xù)性錄取和歷史性分析有利于分析和判斷油水井的生產(chǎn)狀態(tài)，為采油廠提供多角度、全方位的優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

套損三級預(yù)警機制目前已經(jīng)通過開發(fā)監(jiān)測一體化平臺逐步向采油廠推廣，應(yīng)增加用戶后續(xù)反饋意見和措施效果分析，真正做到言之有物、預(yù)之有效、調(diào)之有力、開發(fā)有效。