氧活化測(cè)井技術(shù)原理及在管外找竄中應(yīng)用

常文莉 修春紅 閆學(xué)紅 楊士榮 韓 燕

(大港油田測(cè)試公司 天津)

氧活化測(cè)井技術(shù)原理及在管外找竄中應(yīng)用

常文莉 修春紅 閆學(xué)紅 楊士榮 韓 燕

(大港油田測(cè)試公司 天津)

油田開(kāi)發(fā)進(jìn)入中后期的后,先期固井質(zhì)量評(píng)價(jià)較好的油水井,受種種增油、增注措施和儲(chǔ)層物性的影響[1],地層出砂嚴(yán)重,固井質(zhì)量日趨變壞,管外竄槽非常普遍,直接影響開(kāi)發(fā)方案的實(shí)施。本文基于核物理基礎(chǔ),介紹了氧活化測(cè)井原理及在大港油田管外找竄中應(yīng)用情況,為油、水井解決竄槽問(wèn)題提供技術(shù)支撐。

氧活化測(cè)井;管外竄槽;套管

0 引 言

大港油田儲(chǔ)層為河流相沉積,膠結(jié)疏松,膠結(jié)物以泥質(zhì)為主,松散的粘土礦物以分散的質(zhì)點(diǎn)形式充填在粒間孔隙中,與碎屑顆粒附著力較小,在注水開(kāi)發(fā)和高速采油的情況下造成油層出砂。大量的出砂導(dǎo)致油井附近地下砂體虧空嚴(yán)重,容易造成油井塌陷。據(jù)統(tǒng)計(jì),目前大港油田含砂井占油井總井?dāng)?shù)的83.4%,這就導(dǎo)致了大部分油水井固井質(zhì)量變壞,從而引發(fā)層間竄槽情況,進(jìn)而影響油水井的正常生產(chǎn)、開(kāi)發(fā)層系調(diào)整和注采方案完善。因此,準(zhǔn)確確定管外竄槽位置意義非常重要。目前確定管外竄槽的方法很多,但相比之下,氧活化測(cè)井管外找竄較為簡(jiǎn)單、直觀(guān),開(kāi)辟了管外竄槽檢測(cè)的新途徑。

2007～2008年大港油田利用氧活化測(cè)井技術(shù)共進(jìn)行管外找竄12井次,措施8井次,測(cè)試結(jié)果符合率達(dá)100%,措施累計(jì)增油5200多噸,為油田卡堵水措施的實(shí)施提供了有力依據(jù)。

1 脈沖中子氧活化測(cè)量原理[1]

1.1 測(cè)量原理

脈沖中子氧活化測(cè)井物理基礎(chǔ)是大于10百萬(wàn)電子伏特的脈沖中子通過(guò)(n,p)轉(zhuǎn)移反應(yīng),可以活化氧元素,生成半衰期為7.13s的氮元素。氮元素隨著β衰變,在衰變過(guò)程中,放射出6.13MeV的高能伽馬射線(xiàn),6.13MeV的高能伽馬射線(xiàn)在井眼中能輻射20cm～30cm,可以射透井眼流體、油管、套管及固井水泥環(huán)。由探測(cè)器探測(cè)伽馬射線(xiàn)的時(shí)間譜,伽馬射線(xiàn)的時(shí)間譜可以反映油管內(nèi)、油套環(huán)形空間及套管外含氧流體的流動(dòng)狀態(tài),反應(yīng)式:

當(dāng)中子發(fā)生器發(fā)射一段時(shí)間后,儀器周?chē)难踉乇换罨?含活化氧的水簡(jiǎn)稱(chēng)活化水。在水流動(dòng)方向上設(shè)置三個(gè)伽馬探測(cè)器,當(dāng)活化水流經(jīng)探測(cè)器時(shí),該探測(cè)器計(jì)數(shù)率增大,通過(guò)測(cè)量活化時(shí)間譜,能計(jì)算出水流從中子源流到探測(cè)器的時(shí)間。因?yàn)樵淳嘁阎?流經(jīng)時(shí)間測(cè)出后,可以計(jì)算水流速度。在已知流動(dòng)截面的情況下,通過(guò)水流速度可計(jì)算出水的流量。

1.2 儀器結(jié)構(gòu)

氧活化測(cè)井儀器主要由:自然伽馬測(cè)井儀、溫度測(cè)量?jī)x、壓力測(cè)量?jī)x、磁性定位器、上下兩個(gè)中子發(fā)生器及D1-D4四個(gè)探測(cè)器組成,如圖1所示。其中,自然伽馬測(cè)井儀用于探測(cè)生產(chǎn)井中自然伽馬射線(xiàn),用于校深;溫度測(cè)量?jī)x主要用于測(cè)量油管及套管井的溫度,可以間接反應(yīng)流體的動(dòng)態(tài)變化;壓力測(cè)量?jī)x用于測(cè)量井底壓力;磁性定位器是用來(lái)探測(cè)井下套管、油管接箍。對(duì)于氧活化時(shí)間譜的測(cè)量是由中子發(fā)生器與四個(gè)探測(cè)器完成[2],當(dāng)上中子發(fā)生器工作時(shí),四個(gè)探測(cè)器接收到的是下水流氧活化時(shí)間譜;當(dāng)下中子發(fā)生器工作時(shí),四個(gè)探測(cè)器接收到的是下水流氧活化時(shí)間譜。

圖1 氧活化測(cè)井儀器結(jié)構(gòu)示意圖

1.3 儀器指標(biāo)

儀器外徑:43mm

儀器長(zhǎng)度:4.5m

儀器耐壓:60MPa

儀器耐溫:125℃

測(cè)量范圍:

油管:3m3/d～20m3/d;允許測(cè)量誤差:≤±8%

套管:8m3/d～20m3/d;允許測(cè)量誤差:≤±8%

20m3/d～400m3/d;允許測(cè)量誤差:≤±5%

400m3/d～600m3/d;允許測(cè)量誤差:≤±10%

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用分析[2、3]

1)55K井為港東油田08年側(cè)鉆投產(chǎn)的一口新井,11月18日射開(kāi)45號(hào)層(2030.5m～2033.3m)投產(chǎn)后產(chǎn)油為5.33t/d,產(chǎn)水 25.68m3/d,含水 82.8%,但20日產(chǎn)油降到2.1t/d,產(chǎn)水上升到53.27m3/d,含水96.2%。為了進(jìn)一步落實(shí)含水突然上升的原因,對(duì)該井進(jìn)行了氧活化管外找竄測(cè)井。本次測(cè)試采用注入法(用泵車(chē)向油井內(nèi)注水的方法)進(jìn)行管外找竄測(cè)試,測(cè)時(shí)注入量為45m3/d。從氧活化測(cè)試的譜線(xiàn)圖分析:2012.8m處注入總流量為45.3m3/d,45號(hào)層以下2038m、2057.9m未射孔處測(cè)量點(diǎn)均有流量反映,直至2069.5m的48號(hào)層處測(cè)試流量為零,因此證明48號(hào)水層與45號(hào)層存在管外竄槽。如圖2所示。

采油廠(chǎng)根據(jù)測(cè)試結(jié)果,對(duì)45號(hào)層進(jìn)行管外封竄。08年12月12日該井措施開(kāi)井后,產(chǎn)油7.49t/d,產(chǎn)液19.72m3/d,含水降為62%。

圖2 55K井氧活化測(cè)井譜線(xiàn)圖

2)G2井是大港油田油藏項(xiàng)目評(píng)價(jià)部的一口新井。該井射開(kāi)17號(hào)頂部油層(1316m～1322m),投產(chǎn)僅6天的時(shí)間,日含水急劇上升。與其相鄰的16、18號(hào)層均為水層,油藏項(xiàng)目評(píng)價(jià)部的技術(shù)人員懷疑該井存在管外竄,因此決定對(duì)該井進(jìn)行氧活化管外找竄測(cè)試。本次測(cè)試采用氣舉法。由于該井17號(hào)層上、下部均為水層,所以對(duì)17號(hào)層上、下部都要進(jìn)行管外竄槽的測(cè)試。測(cè)試過(guò)程中,在17號(hào)層下部未射孔處,即17與18號(hào)層(1336.5m～1350.3m)之間,進(jìn)行氧活化上水流量打點(diǎn)測(cè)試,測(cè)試結(jié)果:1324.8m、1328.2m、1 335.8m處均有明顯的流量反映,如圖3所示,證明17與18號(hào)層存在管外竄槽。同理,在16號(hào)層(1280.7 m～1283.8m)與17號(hào)層之間進(jìn)行下水流量測(cè)試,水量為零,證明16與17號(hào)層不存在管外竄槽,如圖4所示。隨后對(duì)G2井采取在17與18號(hào)層間堵竄及防砂措施,產(chǎn)油由原來(lái)的1.88t/d上升到4.8t/d,含水由72%下降到26.5%,措施效果顯著。

圖3 17與18號(hào)層層間氧活化測(cè)試譜線(xiàn)圖

圖4 16與17號(hào)層層間氧活化測(cè)試譜線(xiàn)圖

3 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

1)利用氧活化技術(shù)進(jìn)行管外找竄,測(cè)量結(jié)果比較直觀(guān),能夠準(zhǔn)確地確定管外竄槽位置。

2)測(cè)試成功率高,測(cè)井周期短,縮短作業(yè)周期。

3)測(cè)試方法靈活。可以通過(guò)注、采等工藝進(jìn)行找竄。

4)竄流定量化存在著缺陷。由于管外竄槽水流通過(guò)的截面積無(wú)法確定,因此對(duì)于氧活化管外找竄而言,只能根據(jù)流速提供定性結(jié)果。

[1] 孫秀偉,孫秀梅.脈沖中子氧活化測(cè)井在工程監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J].測(cè)井與射孔,2006,(1)

[2] 夏竹君,曾敏梅,莊 瑋,等.脈沖中子氧活化測(cè)井儀在工程找竄中的應(yīng)用[J].天然氣技術(shù),2008,2(2)

[3] 黃隆基.放射性測(cè)井原理[M].北京:石油工業(yè)出版社,1998

P631.8+1

B

1004-9134(2010)02-0067-02

2009-07-04 編輯:梁保江)

常文莉,女,1976年生,工程師,1996年畢業(yè)于大港石油學(xué)校,現(xiàn)大港油田測(cè)試公司從事測(cè)井解釋與研究工作。郵編:300280