能譜連續(xù)示蹤測井技術(shù)的應(yīng)用

吉旭慧，陳敏，李春香中國石油新疆油田分公司第二采油廠（新疆　克拉瑪依　834008）

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能譜連續(xù)示蹤測井技術(shù)的應(yīng)用

吉旭慧，陳敏，李春香
中國石油新疆油田分公司第二采油廠（新疆克拉瑪依834008）

能譜連續(xù)示蹤相關(guān)流量測井技術(shù)是一種提高油田注入剖面測井解釋精度、對吸水剖面精細(xì)定量解釋的新技術(shù)服務(wù)，為注入剖面分層吸水、沾污校正、油層竄槽、大孔道吸水（單層突進(jìn)）、工具失效漏失等提供準(zhǔn)確的地質(zhì)參數(shù)。首次將同位素示蹤測井技術(shù)、相關(guān)流量測井技術(shù)、伽馬能譜測井技術(shù)這三種方法融為一體，實(shí)現(xiàn)了測井儀器的一體化，實(shí)現(xiàn)了固液兩種同位素同時(shí)下井、分次釋放，并結(jié)合伽馬能譜測井技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了定量理論計(jì)算。三種測井方法相互校正，從理論上實(shí)現(xiàn)了吸水剖面全定量精確解釋的目的。

能譜測井；注聚井；注入剖面測井

1　能譜連續(xù)示蹤測井技術(shù)簡介

能譜連續(xù)示蹤相關(guān)流量注入剖面測井技術(shù)是組合式測井方式，在常規(guī)同位素示蹤劑測井基礎(chǔ)上融入了相關(guān)流量測井和能譜分析測井，為復(fù)雜注水條件下注入剖面測井提供了新的思路和方法，對于甄別、消除沾污的影響具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。

1.1相關(guān)流量測井技術(shù)的原理及特點(diǎn)

相關(guān)流量測井技術(shù)的基本原理是將活化的聚合物液體噴入井內(nèi)，用伽馬儀器連續(xù)追蹤其運(yùn)行軌跡，從而確定注入剖面各個(gè)位置的運(yùn)行速度，如圖1所示。

從圖1中可見，放射性脈沖在不同曲線上所處的深度位置和時(shí)間各不相同，可以根據(jù)這些不同的測量曲線確定測量分段及分層流量。

相關(guān)流量測井技術(shù)能避免大孔道、粘污、漏失等因素對同位素測井的影響,使結(jié)果更為可信；能夠有效確定套管漏點(diǎn)和封隔器漏失情況，為修井作業(yè)提供依據(jù)[1]。

圖1　相關(guān)流量測井技術(shù)測試原理示意圖

1.2放射性同位素示蹤法的原理及優(yōu)缺點(diǎn)

同位素示蹤測井是在注水條件下將同位素注入井內(nèi)，隨著注入水的流入，同位素濾積在注水層表面，用伽馬儀測取示蹤曲線，曲線上顯示的放射性強(qiáng)度的差異就代表了注入量的大?。▓D2）。

優(yōu)點(diǎn)：對合注井都適用，應(yīng)用比較廣范。

缺點(diǎn)：①沾污：當(dāng)油管和套管內(nèi)壁有油污或放射性顆粒比重大于水較多時(shí)，會(huì)造成油、套管壁和接箍工具嚴(yán)重粘污，影響測量準(zhǔn)確性。②大孔道：當(dāng)?shù)貙由淇卓籽凵疃容^大或地層孔隙大于放射性顆粒時(shí)，其進(jìn)入地層較深，或在孔眼中分布不均勻。伽馬儀測不到放射強(qiáng)度數(shù)據(jù)，測量的數(shù)據(jù)受其與儀器水平距離影響，造成嚴(yán)重誤差，以致數(shù)據(jù)無法使用。③管外竄槽：若存在管外竄槽，同位素載體可沿著管外水泥環(huán)通道進(jìn)入未射孔地層，資料常顯示曲線在未射孔層段有較大的幅度異常,這種曲線特征與沾污相似。另外，對于低注入量的籠統(tǒng)井，上返距離較長（大于100m）。由于同位素比重不完全等于水的，下部造成堆積，向上無法到達(dá)最上面的吸水層，對解釋結(jié)果影響較大。

圖2　同位素示蹤劑分配示意圖

1.3能譜測量原理

伽馬能譜測井技術(shù)可以對同位素異常區(qū)域進(jìn)行精確鑒定，從而確定污染粘污位置，完成異常粘污校正及判斷竄槽，提高解釋精度。每種放射性核素都有自己的特征峰譜，通過全譜分析法可以找到某種核素在某個(gè)位置的射線數(shù)量[2]。伽馬射線通過套管水等物質(zhì)時(shí)會(huì)產(chǎn)生光電效應(yīng)、康普頓散射、俘獲及衰減等各種核反應(yīng)，從而使不同能級的射線數(shù)量產(chǎn)生改變。對測量特定同位素的伽馬射線進(jìn)行全譜分析及強(qiáng)度累計(jì)，可以得到同位素所在位置及射線強(qiáng)度大小。

1.4一體化組合測試，提高解釋精度

相關(guān)流量測井和常規(guī)同位剖面測井進(jìn)行歸一改進(jìn)，一次下井實(shí)現(xiàn)兩種測井方式，基本解決了大孔道吸水、裂縫吸水和小層劃分問題。但是由于對同位素沾污問題沒有從根本上解決，對竄槽、沾污以及工具在層上時(shí)是否有粘污等問題無法解釋和評價(jià)。

在同位素異常位置配合自然伽馬能譜測井儀，可以定點(diǎn)采集其能譜，經(jīng)過解譜分析可識(shí)別此處同位素是層位吸水，還是串槽、粘污，并可定量消除沾污對解釋結(jié)果造成的不良影響。對解決上述問題有了根本性突破，3種井下測井儀器實(shí)現(xiàn)了配接一體化，提高了測試效率和解釋精度。

2　能譜連續(xù)示蹤測井儀器及方法

2.1測井儀器

測井儀器由地面操作系統(tǒng)和井下儀器組成。井下儀器為：能譜測井儀、四參數(shù)組合儀、雙示蹤釋放器，可測量壓力、流量、溫度、自然伽碼、節(jié)箍5個(gè)參數(shù)。

地面操作系統(tǒng)與井下儀器可雙向通訊，儀器可工作于五參數(shù)連續(xù)測量和能譜定點(diǎn)測量兩種狀態(tài)。也可根據(jù)需要下掛持水、渦輪流量等參數(shù)進(jìn)行產(chǎn)液剖面測量。

2.2測井方法

1）測井時(shí)先測溫度、壓力、磁定位、雙伽瑪曲線，用于校深和比對。

2）在定點(diǎn)處釋放液體同位素，釋放后連續(xù)上提、下放，追蹤峰值(不低于5條曲線)，直至示蹤劑峰值完全消失。放射性脈沖在不同曲線上所處的深度位置和時(shí)間各不相同，可以根據(jù)這些不同的測量曲線計(jì)算注入井各個(gè)層段的注入量[3]。

3）上提測取自然伽瑪曲線基線（如果沒有液體同位素殘留可以省略此步驟）。

4）定點(diǎn)釋放固體同位素，測量同位素分布曲線，監(jiān)測多條曲線，最終選擇最后的3條上提曲線作為正式資料進(jìn)行解釋，定量解釋水量[4-5]。

5）用能譜儀識(shí)別同位素異常顯示，通過譜型判斷粘污位置（油管內(nèi)、油管外、套管內(nèi)）。

2.3能譜連續(xù)示蹤測井技術(shù)的適用范圍

1）該技術(shù)的應(yīng)用范圍較廣，適用于合注井、分注井、注水井和注聚井。

2）對二三類油藏（高壓，低滲）的測試具有很好的應(yīng)用效果，對調(diào)剖工作具有指導(dǎo)意義。

3）測井解釋成果可提供豐富的信息量。在提供地層吸入量（地層的絕對、相對吸入量）的同時(shí)，還可以提供井下管柱結(jié)構(gòu)及井下工具的工作狀況。如配水器是否吸水情況，以及吸水量的多少；封隔器是否密封完好，如有漏失，漏失量的多少；油套管是否有漏點(diǎn)以及漏失量的大小等。

3　能譜連續(xù)示蹤測井技術(shù)的適用范圍和應(yīng)用效果分析

3.1單井應(yīng)用分析

3.1.1應(yīng)用實(shí)例1：大孔道井示蹤相關(guān)流量與吸水剖面對比

XXX井為二級配注，先后用示蹤相關(guān)流量測井技術(shù)和其他吸水剖面測試技術(shù)進(jìn)行了對比測試，測試結(jié)果差異比較大（圖3）。

圖3　大孔道井兩種測井實(shí)測對比

示蹤相關(guān)流量測井：P1、P2兩個(gè)水嘴均吸水，絕對吸水量分別為58m3/d和53.6m3/d，兩個(gè)水嘴之間的封隔器從下向上漏失。進(jìn)入P2水嘴的水有39.2m3/d上返通過封隔器進(jìn)入到1號(hào)層中，進(jìn)入P1水嘴的水全部進(jìn)入1號(hào)層中，此層為強(qiáng)吸水層（大孔道層）。

其他吸水剖面測試結(jié)果：在水嘴、封隔器、節(jié)箍等處均有粘污。解釋結(jié)果為：1號(hào)層微吸，2號(hào)層主吸，對封隔器漏失情況不能給出正確判斷；對于大孔道層解釋誤差很大；配注井粘污較嚴(yán)重。

3.1.2應(yīng)用實(shí)例2：同位素異常識(shí)別實(shí)例

XXX井在1 767m處同位素異常高值,經(jīng)能譜測試為懸浮粘污。圖4是同位素異常測井圖，圖5是該井在1 767m的點(diǎn)測能譜圖。

3.1.3應(yīng)用實(shí)例3：井下結(jié)構(gòu)漏失情況判斷

XXX井為二級配注井，2012年6月15日進(jìn)行相關(guān)流量測試，共釋放二次示蹤劑（圖6）。

第1次在P2水嘴上方釋放，示蹤劑全部進(jìn)入P2水嘴后，在油套環(huán)空上返越過了封隔器后又過了最上面的射孔層；第2次在P1水嘴上方釋放，示蹤劑一部分進(jìn)入P1水嘴，一部分向下進(jìn)入P2水嘴，進(jìn)入P1水嘴的水在油套環(huán)空中向上流動(dòng)。

該井的井口注水40m3，測試絕對吸水量7 m3，判斷上部套管有漏點(diǎn)。接著進(jìn)行了找漏追蹤測井，追蹤至374m處，曲線出現(xiàn)異常峰，示蹤劑逐漸進(jìn)入地層，判斷此處套管漏。繼續(xù)追蹤測試，有一部分繼續(xù)向上，說明上面有竄槽（圖7）。

圖4　同位素異常測井圖

圖5　1767m點(diǎn)測能譜圖

2012年9月5日根據(jù)測試結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)場施工，對該井實(shí)施了套補(bǔ)作業(yè)，試壓19MPa合格，套補(bǔ)成功，2013年8月的測試結(jié)果說明，套管完好，封隔器密封良好。

3.2區(qū)塊應(yīng)用分析

采油二廠七東聚驅(qū)試驗(yàn)區(qū)在2006年注聚時(shí)，因?yàn)槿狈线m注聚環(huán)境的測井技術(shù)，因此在測試時(shí)都必須改注清水進(jìn)行測試，技術(shù)不完善?？偨Y(jié)該技術(shù)在其他領(lǐng)域的成熟驗(yàn)證，針對30×104t聚合物擴(kuò)大區(qū)的測試問題，采用了能譜連續(xù)示蹤測井技術(shù)進(jìn)行剖面測試，實(shí)現(xiàn)了實(shí)境測試，真實(shí)反映聚驅(qū)狀態(tài)下的剖面動(dòng)用。2014年選擇調(diào)剖33口，指導(dǎo)完成27口，2015年對全區(qū)產(chǎn)聚濃度發(fā)生變化的52口井開展剖面測試，其中37口井測試成果得到油藏管理人員應(yīng)用，用于指導(dǎo)調(diào)剖工作，在全區(qū)見聚較高、注入壓力較低的區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了調(diào)剖井的覆蓋（圖8）。

圖6　兩次示蹤劑釋放情況

圖7　XXX井連續(xù)相關(guān)測井解釋圖

典型見效井T71748井：鄰近水井于2015年4～7月調(diào)剖。調(diào)剖后，油水井的剖面動(dòng)用變好，油井的含水下降，油井呈上升趨勢。

對比全區(qū)產(chǎn)液剖面，高液量、高含水層產(chǎn)液量變化不大，含水有所下降；低液層液量上升。

吸水厚度動(dòng)用提高，厚度動(dòng)用由72.6%提高到84.2%，剖面趨向均勻。

4　結(jié)論

連續(xù)示蹤相關(guān)流量注入剖面測井技術(shù)從地面采集系統(tǒng)研發(fā)、測井軟件編寫、井下測井儀器研制、測井施工工藝的改進(jìn)到資料解釋方法研究、資料解釋軟件編寫都應(yīng)用了全新的設(shè)計(jì)理念，形成了一套完整的測井新方法。解決了注聚井在黏稠的注聚液環(huán)境下測試難的問題，為油田的三次開發(fā)和調(diào)整奠定了基礎(chǔ)。

圖8　產(chǎn)聚濃度與調(diào)剖井分布示意圖

[1]陶宏.注入井連續(xù)相關(guān)測井技術(shù)研究[J].內(nèi)江科技, 2014, 35(7):79-80.

[2]李宗瑾，宋會(huì)新.連續(xù)示蹤相關(guān)流量測井技術(shù)中的液態(tài)源與固體源對比研究[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2013(22):4.

[3]李曉霞.注入剖面連續(xù)示蹤相關(guān)測井技術(shù)的應(yīng)用[J].石油儀器,2012,26(3):70-72.

[4]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.

[5]彭琥，魯保平，李白.能譜示蹤注水剖面測井的物理基礎(chǔ)和方法原理[J].測井技術(shù),1998(6):396-403.

Energy spectrum continuous tracing related flow-rate logging technique is a new technique to improve the interpretation accu?racy of water injection profile logging and carry out the fine quantitative interpretation of water injection profile, and it can provide accu?rate geologic parameters for the layered water absorption of injection profile, contamination correction, reservoir channeling, large chan?nel water absorption, leakage due to tool failure, etc.. The three logging methods of the isotope tracing logging technology, the related flow logging technology and the gamma ray spectrum logging technology are integrated, and the integration of well logging instrument is realized. Solid and liquid isotopes simultaneously enter well and released separately. The quantitative theoretical calculation of the ener?gy spectrum continuous tracing related flow-rate logging technique is realized based on gamma ray spectrum logging technology. Three kinds of well logging methods are corrected each other, and the quantitative fine interpretation of water absorption profile is realized in theory.

energy spectrum logging; polymer floodingwell; injection profile logging

吉旭慧（1974-），女，工程師，現(xiàn)從事油田動(dòng)態(tài)監(jiān)測工作。

本文編輯：左學(xué)敏2015-12-09