澀北氣田找水測(cè)井技術(shù)研究與應(yīng)用

張 洪 邱金權(quán) 王青川 甘常建 周 峰

(青海油田測(cè)試公司 青海 海西)

0 引 言

澀北氣田是國(guó)內(nèi)最大的第四系生物氣藏，位于柴達(dá)木盆地東部三湖地區(qū)，該氣田氣層埋藏深度淺、膠結(jié)疏松，井下溫度、壓力和產(chǎn)氣量相對(duì)較低，井底多有積液，井筒中的氣液流動(dòng)非常復(fù)雜。出水伴隨著出砂和井底積液，進(jìn)而使井底壓力增加，井口壓力快速下降，生產(chǎn)壓差減小，導(dǎo)致氣井產(chǎn)量降低，甚至停產(chǎn)。統(tǒng)計(jì)澀北三大氣田產(chǎn)氣剖面測(cè)井出水情況，產(chǎn)水井(169 口)占測(cè)井總數(shù)(272 口)的62%，其中，出水量小于1 m3/d的井(82 口)占49%，出水量在1 m3/d ～5 m3/d 的井(60 口)占36%，出水量在5 m3/d ～10 m3/d 的井(21口)占12%，出水量大于10 m3/d 的井(6 口)占3%。因此如何找準(zhǔn)出水位置，準(zhǔn)確計(jì)算產(chǎn)水量，為氣田開(kāi)發(fā)提供可靠依據(jù)尤為重要。

1 氣井出水來(lái)源與原因及特征分析

氣井中出水來(lái)源有三種［1、2］:一種是地層中的游離水或烴類凝析液與氣體一起進(jìn)入井筒，液體的存在會(huì)影響氣的流動(dòng);二是地層中含有水汽的天然氣流入井筒，由于熱損失使溫度沿井筒逐漸下降，出現(xiàn)凝析水。三是鉆井、完井及措施改造時(shí)，滯留在井筒的工作液體。氣井各種類型的出水原因及特征見(jiàn)表1。

表1 各種類型的出水原因及特征

2 澀北氣田找水測(cè)井技術(shù)

通過(guò)調(diào)研，國(guó)內(nèi)外目前普遍采用的找水技術(shù)為多參數(shù)產(chǎn)出剖面組合測(cè)井進(jìn)行分析并確定小層的產(chǎn)水量。從多參數(shù)產(chǎn)氣剖面測(cè)井應(yīng)用情況來(lái)看，該方法對(duì)于出水量較大的井能準(zhǔn)確確定出水層位和出水量的大小。但是當(dāng)氣井產(chǎn)水量較小，存在積液，并伴隨出砂時(shí)，識(shí)別上就存在相當(dāng)大的困難，因此，需要進(jìn)一步挖掘研究其它找水測(cè)井工藝和解釋方法［3］，提高識(shí)別出水層位的能力，定量計(jì)算出水量，為措施作業(yè)和氣井長(zhǎng)期有效生產(chǎn)提供資料依據(jù)。

因此在澀北氣田先后進(jìn)行了Sondex 八參數(shù)產(chǎn)氣剖面測(cè)井找水、氧活化水流測(cè)井找水、PSSL 全譜飽和度測(cè)井找水和固井質(zhì)量檢測(cè)找水共4 種測(cè)井找水技術(shù)見(jiàn)表2。

表2 澀北氣田找水測(cè)井技術(shù)

2.1 Sondex 八參數(shù)產(chǎn)氣剖面測(cè)井找水技術(shù)

英國(guó)Sondex 八參數(shù)產(chǎn)氣剖面測(cè)井儀器精度高，錄取參數(shù)豐富，解釋軟件功能強(qiáng)大，模型豐富等特點(diǎn)，是了解小層產(chǎn)出狀況最直接的方法，能夠定量計(jì)算產(chǎn)氣量，定性判斷、定量解釋產(chǎn)水量。

出水層曲線響應(yīng)特征:伽馬反向呈現(xiàn)高值;溫度有正異常顯示;密度應(yīng)有增大趨勢(shì);持水率曲線降低;壓力曲線應(yīng)有拐點(diǎn)顯示;持氣率曲線降低。

圖1 A 井Sondex 八參數(shù)產(chǎn)氣剖面成果圖

A 井產(chǎn)氣剖面測(cè)井成果圖如圖1 所示。從圖1 可以看出，套管井自然伽馬較裸眼井自然伽馬出現(xiàn)明顯的高值反向;溫度曲線正異常明顯;伽馬、溫度測(cè)井曲線可以定性的識(shí)別該層可能產(chǎn)水，符合伽馬、井溫曲線出水響應(yīng)的特征(GR 高值、溫度曲線正異常);渦輪曲線值有一定的升高，最后經(jīng)產(chǎn)出剖面定量計(jì)算，該層日產(chǎn)水28.74 m3/d。

2.2 氧活化水流測(cè)井找水技術(shù)

根據(jù)脈沖中子氧活化測(cè)井原理及速度計(jì)算條件［4、5］，在靜水流條件下，由于沒(méi)有流動(dòng)氧信號(hào)，探測(cè)器測(cè)到的總計(jì)數(shù)率明顯呈指數(shù)衰減(半衰期7.13S)，因此，可以根據(jù)靜水條件下計(jì)數(shù)率衰減這一特性來(lái)檢測(cè)其他測(cè)點(diǎn)處各探測(cè)器計(jì)數(shù)率是否有明顯疊加現(xiàn)象如圖2 所示，來(lái)判斷附近是否有流動(dòng)氧活化信號(hào)，從而判斷出水層位。

圖2 靜水流情況下水流時(shí)間譜及流動(dòng)活化水水流時(shí)間譜

針對(duì)澀北氣田出水量低，氣攜液速度比較高等特點(diǎn)，目前(DSC 單芯多功能水流測(cè)井儀)脈沖中子氧活化測(cè)井技術(shù)能定性識(shí)別和判別出水量＞3 m3/d 出水層位或半定量計(jì)算出水量大小。

由于氧活化水流測(cè)井設(shè)計(jì)的初衷是用于注水井、注聚井中，在產(chǎn)氣井中氣液流動(dòng)復(fù)雜［6］，測(cè)井受很多因素的制約，主要有以下因素:

1)流體流速極高，被氧活化后的水流在極短的時(shí)間內(nèi)(在活化時(shí)間內(nèi))已經(jīng)到達(dá)各探測(cè)器;

2)氣、水兩相高速流動(dòng)條件下，環(huán)霧狀流形成高速紊流狀態(tài);

3)管外竄槽通道變化導(dǎo)致流速不穩(wěn)定;

4)產(chǎn)水不穩(wěn)定或間歇性產(chǎn)水。

根據(jù)氧活化測(cè)井的原理，在上述幾種情況下氧活化測(cè)井時(shí)間譜內(nèi)不能記錄到明顯的流動(dòng)氧活化峰位。在澀北氣田氧活化測(cè)井中也存在這些現(xiàn)象，因?yàn)橐獪?zhǔn)確找水出水層位，還要結(jié)合產(chǎn)氣剖面資料(溫度、流量、密度)來(lái)綜合分析最終判斷出水層位，定量或半定量計(jì)算出產(chǎn)水量的大小。

2.3 PSSL 全譜飽和度測(cè)井找水技術(shù)

PSSL 全譜飽和度測(cè)井部分測(cè)井曲線與孔隙度曲線相關(guān)性好，對(duì)其進(jìn)行疊合后，可以有效識(shí)別氣層、水層(水淹層):俘獲譜/非彈譜(NCNI)曲線與俘獲硅曲線疊合、近俘獲/近非彈比值曲線與遠(yuǎn)俘獲/遠(yuǎn)非彈比值曲線疊合、近俘獲/遠(yuǎn)俘獲比值曲線與近非彈/遠(yuǎn)非彈比值曲線疊合，疊合原理如圖3 所示。

圖3 PSSL 全譜飽和度測(cè)井氣、水層定性識(shí)別圖

B 井PSSL 全譜飽和度測(cè)井成果圖如圖4 所示，可以看出水層SIGMA 值明顯高于氣層;水層NCNI 與活化硅完全疊合，且均為低值;水層長(zhǎng)短源距曲線均為低值且無(wú)離差;水層的礦化度曲線為高值，明顯高于氣層。

圖4 B 井PSSL 全譜飽和度測(cè)井解釋成果圖

2.4 固井質(zhì)量檢測(cè)找水技術(shù)

由于產(chǎn)氣、產(chǎn)水對(duì)水泥環(huán)具有較強(qiáng)沖刷作用，導(dǎo)致產(chǎn)層段部分水泥缺失，使得膠結(jié)質(zhì)量變差。通過(guò)固井質(zhì)量測(cè)井檢測(cè)一、二界面膠結(jié)情況，可以輔助判斷出水類型，如層間水(層間竄槽)，層內(nèi)水。建議對(duì)生產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)的老井(尤其是出水量逐年加大的井)進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)，了解固井質(zhì)量變化情況。

3 多種測(cè)井技術(shù)綜合找水應(yīng)用

澀北氣田復(fù)雜的氣、水分布情況，小層出水存在不同類型的特點(diǎn)，以及伴隨著出砂和井筒流型復(fù)雜等現(xiàn)象，決定了單一的測(cè)井和解釋方法難以很好的識(shí)別小層出水類型和出水量。因此在澀北氣田開(kāi)展了多種測(cè)井技術(shù)綜合找水應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，該方法不僅可以定性解釋出水層，還能定量計(jì)算出水量，且與實(shí)際生產(chǎn)情況較吻合。已經(jīng)開(kāi)展了“產(chǎn)氣剖面測(cè)井+ 飽和度測(cè)井”、“產(chǎn)氣剖面測(cè)井+ 氧活化水流測(cè)井”、“飽和度測(cè)井+固井質(zhì)量檢測(cè)”等組合測(cè)井，目前已形成了“飽和度測(cè)井+固井質(zhì)量檢測(cè)”組合測(cè)井技術(shù)。

3.1 產(chǎn)氣剖面測(cè)井+飽和度測(cè)井

2009 年采用產(chǎn)氣剖面測(cè)井+飽和度測(cè)井的方式開(kāi)展了氣田找水應(yīng)用，有效確定了出水層位和小層產(chǎn)水量。C井產(chǎn)出剖面測(cè)井解釋80 號(hào)小層產(chǎn)氣16 633.2 m3/d，產(chǎn)水32.42 m3/d，與飽和度解釋結(jié)果相符如圖5 所示。

圖5 C 井飽和度測(cè)井與產(chǎn)氣剖面測(cè)井解釋成果對(duì)比圖

3.2 產(chǎn)氣剖面測(cè)井+氧活化水流測(cè)井

2010 年開(kāi)展了產(chǎn)氣剖面測(cè)井+氧活化水流測(cè)井組合模式測(cè)井實(shí)驗(yàn)，采用氧活化水流測(cè)井直接測(cè)量產(chǎn)水量，與產(chǎn)氣剖面資料相結(jié)合、相互校正，確定出各小層準(zhǔn)確的產(chǎn)氣量、產(chǎn)水量。D 井氧活化測(cè)井結(jié)論與產(chǎn)氣剖面測(cè)井結(jié)論一致，都顯示Ⅳ-1 -4 -2 小層為主要出水層。

3.3 產(chǎn)氣剖面測(cè)井+飽和度測(cè)井+固井質(zhì)量檢測(cè)

產(chǎn)氣剖面+飽和度+固井質(zhì)量評(píng)價(jià)等多種測(cè)井技術(shù)綜合應(yīng)用，能確定各層產(chǎn)出情況、含氣飽和度現(xiàn)狀、有效識(shí)別出水層位以及判斷出水類型，為下步生產(chǎn)措施提供可靠依據(jù)。E 井產(chǎn)氣剖面為氣水同出，飽和度測(cè)井解釋4 -1 -3 層飽和度有降低趨勢(shì)，RIB 測(cè)井顯示該段膠結(jié)質(zhì)量不好，綜合分析該層產(chǎn)出水為層內(nèi)水，并計(jì)算出產(chǎn)水量為2.6 m3/d，與實(shí)際計(jì)量相符。

4 結(jié) 論

經(jīng)過(guò)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，摸索規(guī)律，深化解釋方法研究，本文提出的氧活化水流測(cè)井找水、PSSL 全譜飽和度測(cè)井找水技術(shù)，在識(shí)別出水層上特征明顯，解釋符合率較高，且與Sondex 八參數(shù)產(chǎn)氣剖面測(cè)井、固井質(zhì)量檢測(cè)測(cè)井組合應(yīng)用，不僅可以定性識(shí)別出水層，還能定量計(jì)算出水量，且符合率更高，為澀北氣田的氣井找水評(píng)價(jià)提供了可靠的技術(shù)保障。

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［4］吳錫令，鐘興水，郭海敏.兩相流動(dòng)計(jì)算方法的探討［J］.測(cè)井技術(shù)，1987，11(3)

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［6］嚴(yán) 謹(jǐn).井筒氣液兩相流動(dòng)數(shù)值模擬研究［D］. 成都:西南石油學(xué)院，2005