不同管柱尺寸下氧活化水流量測井儀測量范圍探討

牛 朋 (中海油服油田技術(shù)事業(yè)部資料解釋中心，北京 101149)

姜 偉 (中國海洋總公司工程技術(shù)部，北京 100010)

李新城 (中石油塔里木分油田勘探開發(fā)研究院測井中心，新疆 庫爾勒 841000)

李小凡 (中海石油(中國)東海西湖石油天然氣作業(yè)公司作業(yè)部，上海 200023)

李良文 (中石油華北油田分公司二連分公司，內(nèi)蒙古 錫林郭勒 026000)

不同管柱尺寸下氧活化水流量測井儀測量范圍探討

牛 朋 (中海油服油田技術(shù)事業(yè)部資料解釋中心，北京 101149)

姜 偉 (中國海洋總公司工程技術(shù)部，北京 100010)

李新城 (中石油塔里木分油田勘探開發(fā)研究院測井中心，新疆 庫爾勒 841000)

李小凡 (中海石油(中國)東海西湖石油天然氣作業(yè)公司作業(yè)部，上海 200023)

李良文 (中石油華北油田分公司二連分公司，內(nèi)蒙古 錫林郭勒 026000)

為了分析在過大、過小環(huán)空流量下氧活化水流量測井時(shí)間譜峰沒有響應(yīng)的問題，對不同管柱尺寸氧活化水流量測井儀測量范圍進(jìn)行了研究。根據(jù)中子爆發(fā)時(shí)間內(nèi)氧活化水流量測量長度與源距的關(guān)系，確定了?38mm測井儀在?76mm和?62mm油管氧活化水流量測量上限：最大源距為4.124m時(shí)分別為1212.3m3/d和671.6m3/d，最大源距為2.124m時(shí)分別為624.4m3/d和345.9m3/d。將16N衰變規(guī)律與實(shí)測資料相結(jié)合，確定?38mm氧活化水流測井儀在?76mm和?62mm油管氧活化水流量測量的下限：最小源距為0.378m時(shí)分別為10.82m3/d和5.99m3/d，最小源距為0.96m時(shí)分別為27.48m3/d和15.22m3/d；當(dāng)環(huán)空注入量超出流量測量上限或未達(dá)到流量測量下限時(shí)，無法進(jìn)行細(xì)層劃分。

氧活化水流量測井儀；注水井；環(huán)空測量

氧活化水流量測井技術(shù)不受井下粘度、礦化度等因素影響，通過油管探測油管外環(huán)空水流，能確定分層注水管柱和籠統(tǒng)注水管柱射孔層的吸入量，與傳統(tǒng)的五參數(shù)測井技術(shù)相比有著明顯優(yōu)勢[1]。但在實(shí)際測井過程中，受到管柱結(jié)構(gòu)、注入量等諸多因素影響，氧活化水流量測井儀測量范圍不明確導(dǎo)致施工設(shè)計(jì)不完善、部分注水井流量難以細(xì)分。為此，筆者對不同管柱尺寸下氧活化水流量測井儀(以下簡稱測井儀)測量范圍進(jìn)行了探討。

1 測井儀流量測量上限的確定

圖1 氧活化水流流動(dòng)示意圖

根據(jù)中子爆發(fā)時(shí)間內(nèi)氧活化水流量測量長度與源距關(guān)系確定測井儀流量測量上限。氧活化水流流動(dòng)示意圖如圖1所示，深色矩形區(qū)域代表中子爆發(fā)時(shí)間Tb內(nèi)被活化的水流，其長度計(jì)算公式如下：

LTb=Vw×Tb

(1)

式中，LTb為被活化的水流長度，m；Vw為氧活化水流運(yùn)動(dòng)的平均速度，m/s。

時(shí)間為N時(shí)，氧活化水流中心點(diǎn)C到達(dá)儀器探頭R處，此時(shí)測井儀響應(yīng)為最大值，即代表渡越時(shí)間(氧活化水流量測量時(shí)間譜上的波峰)位置，此時(shí)被活化后的水流長度為LN：

LN=L+Vw×Tb/2

(2)

結(jié)合式(1)和式(2)有：

Vw×N=Vw×T+Vw×Tb/2

(3)

即可得出：

T=N-Tb/2

(4)

式中，N為氧活化水流到達(dá)測井儀探頭R處的時(shí)間，s；T為瞬時(shí)時(shí)間，s；L為測井儀的源距，m。

由于氧活化水流速的不斷變化，中子爆發(fā)時(shí)間內(nèi)氧活化水流長度增加，氧活化水流中心點(diǎn)C到達(dá)探頭R處的時(shí)間會(huì)相應(yīng)改變，對應(yīng)的氧活化水流量時(shí)間譜峰也會(huì)出現(xiàn)差異。下面分3種情況討論渡越時(shí)間的變化情況。

1.1N-Tb/2=0

當(dāng)N-Tb/2=0時(shí)，即L/Vw-Tb/2=0，則測井儀所能探測到最大氧活化水流流速為2L/Tb，這意味著中子爆發(fā)時(shí)間內(nèi)氧活化水流中心點(diǎn)C恰好到達(dá)探頭R處，在氧活化水流量測井時(shí)間譜上表現(xiàn)為N時(shí)刻的氧活化水流譜峰。

1.2N-Tb/2<0

圖2 Vw>2L/Tb情況下氧活化水流流動(dòng)示意圖

當(dāng)N-Tb/2<0時(shí)，即L/Vw-Tb/2<0，則Vw>2L/Tb，即實(shí)際流速大于測井儀所能測到的最大流速，意味著中子爆發(fā)時(shí)間內(nèi)氧活化水流中心點(diǎn)(C)點(diǎn)已經(jīng)越過探頭R處(見圖2)，這時(shí)測井儀不能測得完整的氧活化水流量時(shí)間譜，無法進(jìn)行流量計(jì)算。

1.3N-Tb/2>0

圖3 Vw<2L/Tb情況下氧活化水流流動(dòng)示意圖

當(dāng)N-Tb/2>0時(shí)，即L/Vw-Tb/2>0，則Vw<2L/Tb，即實(shí)際流速小于測井儀所能測到的最大流速。此時(shí)測井儀能夠測得完整的氧活化水流時(shí)間譜，通過計(jì)算能夠得到準(zhǔn)確的渡越時(shí)間(見圖3)。

在實(shí)際測井過程中，現(xiàn)場通常擬用2s的中子爆發(fā)時(shí)間，即Tb=2s，據(jù)此可以得出不同管柱尺寸下測井儀流量測量上限(見表1)。

2 測井儀流量測量下限的確定

表1 不同管柱尺寸下測井儀流量測量上限

被活化的水流如果流速過小，當(dāng)16N衰變得到的伽馬射線在未達(dá)到探頭前已衰減完，此時(shí)探測不到氧活化水流譜峰，因此有必要確定氧活化水流量測井儀測量下限。通過對16N衰變規(guī)律與實(shí)測資料的結(jié)合研究得出其流量下限。

16N元素的平均壽命與半衰期的關(guān)系為[4]：

τ=1.44T1/2=10.27(s)

(5)

式中，τ為16N元素的平均壽命，s；T1/2為16N半衰期，T1/2=7.13s。

表2 不同管柱尺寸下測井儀流量測量下限

因此，氧活化水流速度下限關(guān)系式為：

vmin=Lmin/τ

(6)

式中，vmin為氧活化水流最小流速,m/s;Lmin為測量儀的最小源距，m。

測井儀的最小源距為0.378m，從而得到它所能測的最小流速為0.037m/s。不同管柱尺寸下測井儀流量測量下限如表2所示。

3 應(yīng)用實(shí)例分析

3.1某油田A12井環(huán)空注入量超出流量測量上限，無法進(jìn)行細(xì)層劃分

A12井為一口設(shè)計(jì)注入井，向周圍產(chǎn)出井提供注水，生產(chǎn)管柱為配水器分層配注管柱，環(huán)空為油管-篩管環(huán)空，油管外徑為88.9mm，內(nèi)徑為76.0mm，篩管外徑為127.0mm，內(nèi)徑為106.5mm。為調(diào)整油田區(qū)塊注入制度，合理、有效開發(fā)目的層系，該井于2012年5月進(jìn)行首次氧活化測井作業(yè)，根據(jù)解釋結(jié)果調(diào)整后，又于2012年7月進(jìn)行第2次氧活化水流量測量作業(yè)，以期尋找最合理注入制度。下面結(jié)合2次測井資料對主要吸水層3～4號層進(jìn)行流量分析。

表3 A12井3～4號層解釋結(jié)果對比

5月份進(jìn)行第1次氧活化水流量測量作業(yè)，該井井口記錄注入量為377.8m3/d，3～4號層吸入289.0m3/d的注入量，根據(jù)氧活化水流量測量測得的測點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算[5]，將3～4號層詳細(xì)劃分各吸入量。7月份進(jìn)行第2次氧活化水流量測量作業(yè)，井口記錄注入量為932.1m3/d，但3～4號層所有射孔層層間氧活化水流測點(diǎn)均無環(huán)空峰出現(xiàn)，無法得到各射孔層注入量，只能由該測量段油管內(nèi)上下水流之差得出3～4號層總的吸入量為543.2m3/d(見表3)。

通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，油管與篩管之間環(huán)空間隙僅17.6mm，采用外徑為38mm測井儀可以檢測到的測量上限為178.1m3/d，加0.74m短采集短節(jié)后可以檢測到的測量上限達(dá)到346.1m3/d，這一測量上限仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于543.2m3/d的實(shí)際注入量，因此導(dǎo)致了第2次測井時(shí)無法詳細(xì)劃分各射孔層吸入量，這為氧活化水流時(shí)間譜無環(huán)空譜峰顯示給出了合理解釋。

3.2某油田D40井環(huán)空注入量未達(dá)到流量測量下限，無法進(jìn)行細(xì)層劃分

表4 D40井10號層解釋結(jié)果

D40井為一口設(shè)計(jì)注水井，生產(chǎn)管柱為配水器分層配注管柱，環(huán)空為油管-篩管環(huán)空，油管外徑為88.9mm，內(nèi)徑為76.0mm，篩管外徑為168.3mm，內(nèi)徑為150.4mm。2012年7月份氧活化測井時(shí)嚴(yán)格按照氧活化水流量測量布點(diǎn)原則進(jìn)行設(shè)計(jì)[4]，發(fā)現(xiàn)10號層處經(jīng)油管計(jì)算實(shí)際注入量為37.1m3/d，氧活化水流時(shí)間譜無環(huán)空峰出現(xiàn)，因此無法對該層進(jìn)行細(xì)分(見表4)。

根據(jù)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，?88.9mm油管與?168.3mm篩管之間環(huán)空間隙可達(dá)61.5mm，采用外徑為38mm測井儀可以檢測到的測量下限為42.3m3/d，而10號層的實(shí)際注入量37.1m3/d，小于該下限值，因此無法檢測到氧活化水流時(shí)間譜環(huán)空峰，從而導(dǎo)致該層無法進(jìn)行細(xì)分。

3 結(jié) 論

(1)根據(jù)中子爆發(fā)時(shí)間內(nèi)氧活化水流量測量長度與源距的關(guān)系，確定了?38mm測井儀在?76mm和?62mm油管氧活化水流量測量的上限：最大源距為4.124m時(shí)分別為1212.3m3/d和671.6m3/d，最大源距為2.124m時(shí)分別為624.4m3/d和345.9m3/d。

(2)將16N衰變規(guī)律與實(shí)測資料相結(jié)合，確定?38mm氧活化水流測井儀在?76mm和?62mm油管氧活化水流量測量的下限：最小源距為0.378m時(shí)分別為10.82m3/d和5.99m3/d，最小源距為0.96m時(shí)分別為27.48m3/d和15.22m3/d。

(3)當(dāng)環(huán)空注入量超出流量測量上限或未達(dá)到流量測量下限時(shí)，無法進(jìn)行細(xì)層劃分。

[1]王林根，吳樂軍，黃志潔，等.氧活化水流測井在渤海油田的應(yīng)用[J]. 測井技術(shù)，2010,34(1)：64-68.

[2] 劉國良，劉憲偉.脈沖氧活化測井水流速度計(jì)算方法研究[J].測井技術(shù)，2006，30(6):548-550.

[3] 黃隆基.核測井原理[M].北京：石油大學(xué)出版社，2000.

[4] 楊福家.原子核物理[M].北京：高等教育出版社，2005.

[5] Q/HS YF126-2009，氧活化測井資料質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

2013-06-24

牛朋(1984-)，男，工程師，現(xiàn)主要從事測井解釋與油氣藏開發(fā)地質(zhì)方面的工作。

P631.84

A

1673-1409(2013)26-0079-03

[編輯] 李啟棟