利用變流量與變壓力相關(guān)流量測井研究吸水剖面變化

黃輝雄，呂翠艷，耿立英，孟憲軍，陶婧，張雪琴

（1.華北油田公司開發(fā)部，河北任丘062552；2.華北油田公司第一采油廠，河北任丘062552；

3.華北油田公司地球物理勘探研究院，河北任丘062552；4.渤海鉆探公司測試分公司，河北廊坊065000）

利用變流量與變壓力相關(guān)流量測井研究吸水剖面變化

黃輝雄1，呂翠艷2，耿立英3，孟憲軍2，陶婧4，張雪琴4

（1.華北油田公司開發(fā)部，河北任丘062552；2.華北油田公司第一采油廠，河北任丘062552；

3.華北油田公司地球物理勘探研究院，河北任丘062552；4.渤海鉆探公司測試分公司，河北廊坊065000）

在華北油田高陽油田Y63斷塊開展不同注入壓力和不同日注入量條件下的相關(guān)流量測井試驗(yàn)。論證了注水井注入壓力與日注入量增加導(dǎo)致吸水層吸水量按線性關(guān)系或非線性關(guān)系增加、不吸水層吸水、主吸水層發(fā)生改變的現(xiàn)象。分析了吸水剖面多樣性變化的不可預(yù)知性及其對注水開發(fā)效果的影響。提出了規(guī)范測井工藝以避免吸水剖面不可預(yù)知多樣性變化現(xiàn)象發(fā)生的技術(shù)對策。應(yīng)用變流量變壓力相關(guān)流量測井取得的認(rèn)識，指導(dǎo)Y63斷塊調(diào)整注水井配注量，控制優(yōu)勢注水方向上油井含水上升速度，對連通程度好壓力保持水平較高的油井及時進(jìn)行調(diào)參等措施。截至2010年底，累計(jì)增油達(dá)3 764 t，取得了良好的增產(chǎn)增油效果。

生產(chǎn)測井；相關(guān)流量測井；變流量；變壓力；吸水剖面；措施效果

0 引 言

注水井注入壓力和日注入量的變化會導(dǎo)致吸水剖面變化，這種變化對油田注水開發(fā)效果會產(chǎn)生一定影響。這個問題一直未見有理論方面系統(tǒng)的論述，也未得到過現(xiàn)場測井和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的證實(shí)。

2010年，華北油田在高陽油田Y63斷塊的Y63 -5井、Y63－11井開展注水井變流量與變壓力相關(guān)流量測井試驗(yàn)，較好地解決了注入壓力和日注入量變化導(dǎo)致吸水剖面變化的系列認(rèn)識問題，并在油田注水開發(fā)中取得了良好的應(yīng)用效果。

1 變流量與變壓力相關(guān)流量測井設(shè)計(jì)

1.1 井的基本情況

Y63－5井、Y63－11井是高陽油田Y63斷塊下第三系沙河街組砂巖油藏的2口注水井，2009年1月開始籠統(tǒng)注水，油管下過注水層段，日配注量均為30 m3。Y63斷塊儲層平均孔隙度16.1%，平均滲透率68.1×10－4μm2，注入壓力均達(dá)到20 MPa以上。

1.2 測井方法的選擇

相關(guān)流量測井［1］是吸水剖面測井方法中的一種，適合在日注入量小于100 m3的注水井測井，且不存在氧活化測井末端流量大的影響及普通同位素微球易出現(xiàn)放射性粘污和同位素進(jìn)入地層大孔道的影響［2－3］，因此，選擇相關(guān)流量測井方法進(jìn)行變流量與變壓力吸水剖面測井試驗(yàn)。

1.3 變流量與變壓力測井設(shè)計(jì)

變流量與變壓力相關(guān)流量測井通過現(xiàn)場調(diào)節(jié)注水井注入壓力和日注入量的大小，實(shí)現(xiàn)在不同注入壓力和日注入量條件下的吸水剖面測井。變流量與變壓力相關(guān)流量測井設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，就是要設(shè)計(jì)好測井的次數(shù)及每次測井時注入壓力和日注入量的大小。測井設(shè)計(jì)中注水井注入壓力的變化雖然難以掌握，但其與日注入量變化密切相關(guān)。因此，設(shè)計(jì)好每次測井時的日注入量，現(xiàn)場測井中就會得到1個與之對應(yīng)的注入壓力數(shù)值。Y63－5井依據(jù)對注水井儲層物性以及生產(chǎn)動態(tài)的分析與對比，并充分考慮注水站對應(yīng)注水泵注水能力的大小，設(shè)計(jì)了4次測井，每次測井日注入量分別為30、45、50 m3和80 m3。Y63－11井的地質(zhì)條件及注水情況均與Y63－5井相似，而且在Y63－5井試驗(yàn)取得成功基礎(chǔ)上進(jìn)行測井，因此，Y63－11井設(shè)計(jì)了2次測井，每次測井日注入量分別確定為30 m3和55 m3。

2 變流量與變壓力相關(guān)流量測井

2.1 相關(guān)流量測井方法

測井中采用單探頭追蹤法（見圖1）在液體同位素釋放后，通過測井儀器在井內(nèi)的上下移動，追蹤示蹤劑在井內(nèi)運(yùn)移的軌跡（示蹤曲線）、時間及深度變化，計(jì)算吸水層間相鄰示蹤曲線間相對位移的距離及發(fā)生相對位移的時間，并運(yùn)用公式（1）計(jì)算示蹤劑運(yùn)移的速度［4－5］

圖1 相關(guān)流量測井原理示意圖

式中，ΔH為相鄰示蹤曲線間相對位移的距離（峰值的深度差）；Δt為相鄰示蹤曲線間發(fā)生相對位移所需時間；N為Δt、ΔH取值的次數(shù)。最后通過計(jì)算得到的各吸水層間示蹤劑運(yùn)移速度，最終計(jì)算各吸水層的絕對和相對吸水量。

2.2 變流量與變壓力測井

2010年8月26至27日和9月10日，Y63－5、Y63－11井分別進(jìn)行了變流量與變壓力相關(guān)流量測井試驗(yàn)。Y63－5井分別在4個不同注入壓力和日注入量條件下進(jìn)行了相關(guān)流量測井試驗(yàn)。圖2是Y63－5井變流量與變壓力測井第4次相關(guān)流量測井成果圖。Y63－11井分別在2個不同注入壓力和日注入量條件下進(jìn)行了相關(guān)流量測井。圖3是Y63－11井變流量與變壓力測井第2次相關(guān)流量測井成果圖。

（1）Y63－5井吸水剖面變化情況。圖4和表1是Y63－5井4次相關(guān)流量測井的解釋結(jié)果。

圖2 Y63-5井第4次相關(guān)流量測井成果圖

圖3 Y63-11井第2次相關(guān)流量測井成果圖

圖4 Y63-5井相關(guān)流量測井絕對吸水量柱狀圖

第1次測井，當(dāng)注入壓力21.3 MPa、日注入量30.1 m3時，6個射孔層中，上部4個射孔層不同程度吸水，下部2個射孔層不吸水。

第2次測井，雖然注入壓力上升到21.6 MPa，日注入量上升到43.3 m3，上部4個射孔層吸水量相應(yīng)也有不同程度的增加，下部2個射孔層仍然不吸水。

第3次測井，當(dāng)注入壓力上升到22.1 MPa、日注入量上升到53.6 m3時，上部4個射孔層吸水量仍有不同程度的增加，但下部原來不吸水的16號層和17號層，由于測井時的注入壓力已達(dá)到或超過了它們自身的的門檻壓力（即啟動壓力）變成了吸水層。

第4次測井，注入壓力上升到22.8 MPa，日注入流量也上升到76.4 m3，此時6個射孔層吸水量繼續(xù)得到不同程度的增加。

（2）Y63－11井吸水剖面變化情況。圖5和表2是Y63－11井2次相關(guān)流量測井的解釋結(jié)果。

圖5 Y63-11井相關(guān)流量測井絕對吸水量柱狀圖

第1次測井，當(dāng)注入壓力21.4 MPa、日注入量33 m3時，5個射孔層中，上部3個射孔層不同程度吸水，下部2個射孔層不吸水。

第2次測井，當(dāng)注入壓力上升到22.5 MPa、日注入量上升到55.5 m3時，上部3個射孔層吸水量相應(yīng)有不同程度的增加，但下部原來不吸水的2個射孔層，18號層仍然不吸水，19號層變?yōu)槲畬樱y井時注入壓力超過19層自身的門檻壓力），絕對吸水量達(dá)到9.4 m3／d，相對吸水量達(dá)到16.9%。

3 注入壓力及日注入量變化對吸水剖面的影響

3.1 注入壓力及日注入量變化會導(dǎo)致吸水剖面發(fā)生改變

注入壓力與日注水量的大小，是油田地質(zhì)人員根據(jù)注水井地質(zhì)情況及注水開發(fā)的技術(shù)需求所設(shè)計(jì)的，它是注水井正常注水的依據(jù)和尺度，不可隨意改變。注水井生產(chǎn)或現(xiàn)場測井中，若注入壓力與日注入量發(fā)生改變，那么不僅注水井已吸水層的吸水量將發(fā)生變化，而且注水井吸水剖面也將隨之發(fā)生改變，就如同Y63－5井變流量測井，每次注入壓力和日注入量發(fā)生改變，其吸水剖面都發(fā)生了改變（見圖4和表1）。

表1 Y63－5井變流量測井?dāng)?shù)據(jù)表

表2 Y63－11井變流量測井?dāng)?shù)據(jù)表

3.2 注入壓力及日注入量變化會導(dǎo)致吸水剖面多樣性變化

變流量與變壓力測井表明，注水井注入壓力與日注水量發(fā)生改變時，注水井吸水剖面會發(fā)生4種改變。

（1）注入壓力與日注水量增加較小時，注水井吸水層數(shù)將不發(fā)生改變，但各吸水層吸水量將會隨著注入壓力與日注水量的增加而增加，而且它們都是按照基本相同的線性關(guān)系而成比例的增加（見圖4）。Y63－5井第1次、第2次測井，當(dāng)注入壓力由21.3 MPa上升到21.6 MPa、日注入量由30.1 m3／d上升到43.3 m3／d時，已吸水的11號層、12號層、13號層、14號層，各層絕對吸水量雖然均有所增加，但各層相對吸水量基本未發(fā)生改變（見圖6）。

（2）注入壓力與日注水量增加較大時，原來的不吸水層將會由于注入壓力已達(dá)到或超過自身的門檻壓力（即啟動壓力）而開始吸水，原有各吸水層吸水量性線增加的平衡關(guān)系也將打破，此時注水井吸水剖面，即各層絕對和相對吸水量都將發(fā)生根本的改變。Y63－5井第2次、第3次測井，當(dāng)注入壓力由21.6 MPa上升到22.1 MPa、日注入量由43.3 m3／d上升到53.6 m3／d時，原來不吸水的16號層、17號層變成了吸水層（見圖4和圖6）。

圖6 Y63－5井相關(guān)流量測井相對吸水量柱狀圖

（3）注入壓力與日注水量增加很大時，注水井吸水層數(shù)將不再發(fā)生改變，但此時各層絕對和相對吸水量都將會隨著注入壓力與日注水量的增加而按照各自非線性的變化規(guī)律而增加。Y63－5井第3次、第4次測井，當(dāng)注入壓力由22.1 MPa上升到22.5 MPa、日注入量由53.6 m3／d上升到76.4 m3／d時，6個吸水層的各層絕對和相對吸水量又發(fā)生了不同的變化（見圖4、圖6）。

（4）注入壓力超過原來不吸水層門檻壓力，日注水量增加很大時，不吸水層可能變?yōu)橹魑畬印63－11井第1次、第2次測井，當(dāng)注入壓力由21.4 MPa上升到21.6 MPa、日注入量由33 m3／d上升到55.5 m3／d時，原來不吸水的19號層（厚度達(dá)到了9 m）開始大量吸水，絕對吸水量達(dá)到了9.4 m3／d，相對吸水量達(dá)到了16.9%（見圖5和表2）。由此可以推斷，若19層厚度很大時，其將變成主吸水層。

4 吸水剖面多樣性變化對注水開發(fā)效果的影響及對策

4.1 吸水剖面的多樣性變化往往難以掌握

（1）在變流量與變壓力測井試驗(yàn)情況下，它所產(chǎn)生的吸水剖面多樣性變化，只是對正常注水條件（按地質(zhì)設(shè)計(jì)注入壓力和日注入量）下吸水剖面的一種比對和驗(yàn)證，是為油田地質(zhì)人員所認(rèn)識和掌握的。

（2）注水生產(chǎn)中，由注入壓力與日注入量瞬間或短時間變化所生產(chǎn)的吸水剖面多樣性變化，它不為油田地質(zhì)人員所認(rèn)識和掌握的，但由于是瞬間或短時間的變化，不會對注水開發(fā)效果產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的影響。

（3）吸水剖面測井過程中，長時間關(guān)停注水或隨意加大日注水量，其所測量的吸水剖面不是正常注水條件下的吸水剖面，它所產(chǎn)生的吸水剖面多樣性變化很隨意，是不可比對和驗(yàn)證的，因而也是不可預(yù)知的。這種多樣性變化為測井所記錄下來，但它又不是對注水井正常注水情況的真實(shí)反映，而且測井和油田地質(zhì)人員都難以對這種多樣性的變化予以認(rèn)識和掌握。

4.2 吸水剖面多樣性變化對注水開發(fā)效果的影響

注入壓力與日注入量的非正常變化（如測井過程中長時間關(guān)停注水井或加大日注水量）導(dǎo)致不可預(yù)知的吸水剖面多樣性變化，會使注水開發(fā)效果分析與認(rèn)識走入誤區(qū)，其對注水開發(fā)效果的影響主要會表現(xiàn)在以下2個方面。

（1）注入壓力與日注入量非正常加大，導(dǎo)致正常注水條件下的不吸水層吸水以及吸水層吸水量加大，會使注水開發(fā)效果分析認(rèn)為注水層注水已見效或者注水層注水效果很好，而實(shí)際注水效果可能會相差甚遠(yuǎn)。如果這種認(rèn)識被長期延續(xù)下去，而注水井吸水剖面實(shí)質(zhì)上得不到改善，那么注水井注水效果自然會差。

（2）注入壓力與日注入量非正常加大，導(dǎo)致非正常注水條件下的主吸水層與正常注水條件下的主吸水層相矛盾，會直接導(dǎo)致注水調(diào)整措施的失效。如原本正常注水條件下的主吸水層可能已造成對應(yīng)連通油層水淹，但由于被誤認(rèn)為是非正常注水條件下非主吸水層，這樣，注水可能不但得不到控制，反而可能會被加強(qiáng)，從而會加劇連通油層水淹；反之，原本注水效果不太好的連通油層，由于被誤認(rèn)為與所謂的主吸水層連通而被控制注水，致使注水效果越來越差。

4.3 規(guī)范測井工藝避免吸水剖面不可預(yù)知多樣性變化及其影響

開展變流量與變壓力相關(guān)流量測井，其最終目的是避免吸水剖面不可預(yù)知多樣性變化現(xiàn)象的發(fā)生，使油田地質(zhì)人員能夠運(yùn)用真實(shí)可靠的吸水剖面測井資料準(zhǔn)確分析和認(rèn)識注水開發(fā)的效果。因此，按照地質(zhì)設(shè)計(jì)的注入壓力和日注入量進(jìn)行吸水剖面測井，測量到真實(shí)反映注水井正常注水條件下的吸水剖面，需要規(guī)范以下2個技術(shù)環(huán)節(jié)。

（1）注水剖面測井儀器下井前，注水井不能長時間關(guān)停注水，不能以該方式測量靜溫（關(guān)井井溫）曲線。靜溫曲線要在吸水剖面所有測井曲線測量完成后，最后關(guān)井測量。否則，先關(guān)井測靜溫曲線后，注水井注入壓力往往恢復(fù)不到正常的注入壓力，這時所測吸水剖面將會失真。

（2）注水剖面測井中不能隨意改變或加大注水井注入壓力和日注入量。同位素測井過程中，放射性微球釋放后不能以加大日注入量的方式來提高微球上返到吸水層的速度。若由于技術(shù)方面原因，需要改變注水井注入壓力或日注入量時，也要經(jīng)過油田地質(zhì)技術(shù)人員認(rèn)可，并在合理范圍內(nèi)進(jìn)行改變。

5 變流量與變壓力相關(guān)流量測井后的措施效果

根據(jù)Y63－5井、Y63－11井變流量與變壓力相關(guān)流量測井結(jié)果及其取得的認(rèn)識，在Y63斷塊采取動態(tài)配水調(diào)整，控制優(yōu)勢注水方向上油井含水上升速度，對連通程度好壓力保持水平較高的井及時進(jìn)行調(diào)參措施。

Y63－5井在確定了優(yōu)勢注水方向后，于2010年9月份開始將日注水量由30 m3逐漸下調(diào)20 m3，對應(yīng)的一線油井Y63－12井含水也由81%最低下降到65%，日產(chǎn)液、日產(chǎn)油也由15.8、13.2 t分別上升到年底的16.2、17.1 t，見到了較好的調(diào)水增油效果（見圖7）。

圖7 Y63-12井采油曲線（注水井Y63－5）

對注水見效較好的井，如Y63－24X井（見圖8），抓住見效時機(jī)繼續(xù)進(jìn)行調(diào)參提液后，日產(chǎn)液、日產(chǎn)油也由13.3、11.2 t分別上升到17.7、15.4 t并一直保持穩(wěn)定，油井產(chǎn)能得到了進(jìn)一步提高。截止到2010年底，該井所在井區(qū)通過水量調(diào)整及對應(yīng)5口油井實(shí)施調(diào)參，累計(jì)增油達(dá)3 764 t，取得了良好的增油效果。

圖8 Y63-24×井采油曲線（注水井Y63－11）

6 結(jié) 論

（1）Y63－5井、Y63－11井變流量與變壓力相關(guān)流量測井是國內(nèi)吸水剖面測井一項(xiàng)新的嘗試，它是認(rèn)識注入壓力與日注入量變化（增加）導(dǎo)致注水井吸水剖面變化的有效方法。

（2）注水井注入壓力與日注入量增加，可導(dǎo)致吸水剖面中吸水層吸水量按線性關(guān)系或非線性關(guān)系增加，可導(dǎo)致不吸水層吸水，主吸水層發(fā)生改變。

（3）注水剖面測井記錄的注入壓力與日注入量非正常變化導(dǎo)致的注水井吸水剖面多樣性變化，它不是正常注水條件下真實(shí)吸水剖面的反映，如果用于注水效果分析，勢必會對地質(zhì)人員的認(rèn)識產(chǎn)生誤導(dǎo)，最終會給油田注水開發(fā)帶來負(fù)面的影響。

（4）注水剖面測井必須按照地質(zhì)設(shè)計(jì)的注入壓力與日注入量進(jìn)行，測井過程中不得長時間關(guān)停注水井，關(guān)停注水后要等注入壓力與日注入量恢復(fù)到正常情況下再進(jìn)行測井，不得隨意改變和加大注入壓力與日注入量。

［1］ 中國石油天然氣股份公司勘探與生產(chǎn)公司.測井監(jiān)督［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2007.

［2］ 趙培華.油田開發(fā)水淹層測井技術(shù)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2003.

［3］ 姜文達(dá).放射性同位素示蹤注水剖面測井［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1997.

［4］ 吳錫令.生產(chǎn)測井原理［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1997.

［5］ 施侖貝爾公司.生產(chǎn)測井解釋及其參數(shù)換算［M］.陸鳳根，馬貴福譯.北京：石油工業(yè)出版社，1983.

On Injection Profile Interpretation with Variable Flowrate and Variable Injection Pressure Related Flowrate Logging

HUANG Huixiong1，LU Cuiyan2，GENG Liying3，MENG Xianjun2，TAO Jing4，ZHANG Xueqin4
（1.Production Department of Huabei Oilfield Company，Renqiu，Hebei 062552，China；2.No.1 Oil Production Factory of Huabei Oilfield，Renqiu，Hebei 062552，China；3.Geophysical Exploration Institute of Huabei Oilfield Company，Renqiu，Hebei 062552，China；4.Well Testing Sub－company of Bohai Drilling Engineering Company，Langfang，Hebei 065000，China）

The related flowrate logging under different injection pressure and different daily injection rate had been tried out in fault block Y63.Demonstrated are such phenomena，caused by the increase of injection pressure and daily injection rate of water injection well，as the linear or nonlinear augmentation of water intake of injection intervals，conversion from non－water－absorbing to water－absorbing intervals and shift of principal water－absorbing intervals.Analyzed are unpredictability of the multiple variety of injection profile and its influence on the effect of water flooding development.Put forward is technical strategies to avoid the occurrence of these unpredictable varieties through regulating well logging technology.With the new understanding from the variable flow rates and injection pressure related flow rates logging，a series of measures are carried out in fault block Y63，including the allocation of water injection，control of water cut increasing velocity of oil producers in the preponderant water flooding direction，adjustment of production parameters of oil producers with good connectivity of reservoirs and high pressure.Up to the end of 2010，the increased oil production reaches 3 764 t，indicating an obvious augmentation in oil production.

production Log，related flowrate logging，variable injection flowrate，variable injection pressure，injection profile，measures effect

1004－1338（2011）06－0609－06

P631.84

A

黃輝雄，男，1960年生，高級工程師，主要從事油田開發(fā)動態(tài)監(jiān)測及相關(guān)科研管理。

2011－06－21 本文編輯 王小寧）