生產測井組合技術在水平井中的應用

李疾翎，牛 朋，馬煥英，張際久，賈立柱中海油田服務股份有限公司油田技術事業(yè)部，河北 三河

2中海油田服務股份有限公司油田技術事業(yè)部塘沽作業(yè)公司，天津

生產測井組合技術在水平井中的應用

李疾翎1，牛 朋2，馬煥英1，張際久2，賈立柱21中海油田服務股份有限公司油田技術事業(yè)部，河北 三河

2中海油田服務股份有限公司油田技術事業(yè)部塘沽作業(yè)公司，天津

隨著海上油氣田開發(fā)的不斷深化，水平井技術已在增儲上產中起到了巨大作用，但也面臨著出水及含水不斷升高的問題。進行水平段儲層生產測井，確定井下層內生產情況及儲層動用情況，是后期控水穩(wěn)產、措施挖潛的關鍵。水平井因井眼軌跡與儲層平行、流體重力分異明顯、上/下坡流共存等因素，常規(guī)居中測量中心流速的測井技術已不適用；同時，水平井為單層開采，剩余油飽和度分布無標準水層刻度，為生產層剩余油分布監(jiān)測提出了挑戰(zhàn)。提出了陣列式多相流測井儀組合(MAPS)和剩余油飽和度測井技術(RPM)的組合測井方式，通過水平段截面速度剖面、流體性質分布以及剩余油飽和度分布三者間的相互驗證、綜合解釋的解決方案，取得了良好效果。

水平井，生產測井技術，陣列式多相流測井儀組合(MAPS)，剩余油飽和度測井技術(RPM)，剩余油飽和度

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Horizontal Well, Production Logging Technology, Multi-Phase Array Tools (MAPS),

Reservoir Performance Monitor Tools (RPM), Residual Oil Saturation

1. 前言

水平井鉆探是油氣田開發(fā)、提高采收率的一項重要技術，水平井技術在海上油氣田開發(fā)中的應用日益廣泛，僅中海油某油田已有在產水平井360余口，在增儲上產中起到了巨大作用。然而，由于水平井的開采方式特殊，見水后含水率上升速度快，致使目前該油田在產水平井平均含水率已上升至 47.0%，見水突進井的含水變化率高達6.1%/月，并已有14口水平井因含水過高處于關停狀態(tài)，占到總井數的3.8%，出水形勢嚴峻，迫切需要獲得水平井層內產出剖面及儲層動用情況，為后期控水穩(wěn)產、措施挖潛提供指導。

2. 水平井生產測井技術

2.1. 產出剖面測井技術

水平井中水平段流體分異徹底，重質相位于井眼底部，輕質相位于井筒頂部，井下流動狀態(tài)復雜，常規(guī)的持率及密度儀器不能精確反映井筒流態(tài)的真實情況，同時居中渦輪僅能獲得井筒中心流速，不能精確描述截面中已分異的不同性質流體的速度分布，解釋精度降低[1] [2] [3] [4]。

陣列式多相流測井儀組合(MAPS)是新一代生產測井工具，專門針對大斜度井、水平井研制，對井下流動通道內的重力分異及截面流體分布識別有明顯優(yōu)勢，儀器組合由陣列式渦輪流量儀(SAT)、電容式陣列持水率儀(CAT)和電阻式陣列持水率儀(RAT)構成，儀器串組合如圖1所示。

Figure 1. MAPS tool string圖1. MAPS儀器串組合圖

1) 陣列式渦輪流量儀 由6個小渦輪分布于6個支撐臂內側，以獲取井眼截面不同位置的速度分布。最新采用鈦合金材料，三維打印的渦輪其啟動速度更低，以適應低流量水平井的需求。

2) 電容式陣列持水率儀 由12個陣列式微型探頭分別分布于12個支撐臂內側，測量流體電容；居中測量；適用于3～7 in內徑的套管或者篩管。測量原理是，利用油氣水不同的介電常數(氣1、水80、油5)，來識別流體性質，當探頭周圍流體的介電常數發(fā)生改變時，探頭傳感器輸出的頻率隨之發(fā)生改變，通過各探頭的刻度校準就可使探頭能夠識別周圍流體性質。

3) 電阻式陣列持水率儀 由12個陣列式微型探頭分別分布于12個支撐臂內側，測量流體電阻；居中測量，適用于3～7 in內徑的套管或者篩管。測量原理是，利用不同流體導電性存在差異區(qū)分流體性質。水具有高導電性，烴具有非常低的導電性，當探頭周圍的電阻發(fā)生改變時，意味著流體性質發(fā)生改變，因此可以通過測量管中不同位置的電阻，獲得管中水/烴的分布關系。

2.2. 剩余油飽和度測井技術

多數水平井受限于井斜影響，裸眼測井資料不全，而要進行剩余飽和度的求取，必須有裸眼井含水飽和度、孔隙度和泥質含量等數據，故在剩余油飽和度測井解釋前，必須先進行裸眼井儲層參數的還原[5]。

RPM測井技術是目前成熟的剩余油飽和度測井技術，具有碳氧比能譜測井模式(RPM-C/O)和中子壽命測井模式(RPM-PNC)等多種測量模式，可通過鄰井測井資料分析，結合錄取的RPM-PNC數據進行地層參數的求取[6] [7]。

1) RPM-C/O：是以碳和氧元素為地層中油和水的指示元素，利用碳和氧元素與快中子發(fā)生非彈性散射，所釋放出伽馬射線的能量和計數率的差別來確定剩余油飽和度的測井方法。

2) RPM-PNC：是測量快中子與地層相互作用后，被地層俘獲衰減(中子壽命)伽馬計數率來評價儲層，通過對孔隙度指示曲線(RPOR曲線)進行校正，可獲得中子孔隙度。

3. 水平井下井工藝

水平井測井時，測井儀器組合無法通過自重到達目的層位，與常規(guī)直井、小斜度斜井下井工藝存在較大差異，需通過輔助的特殊下井工藝將測井儀器組合下入目的層位。目前，常用的水平井下井工藝有連續(xù)油管輸送、水力泵送和爬行器輸送等，下井工藝各有其優(yōu)缺點。

1) 連續(xù)油管輸送 為陸地油田較為常見的水平井下井工藝，操作簡單；但連續(xù)油管輸送設備體積大，對井場空間要求較高，海上生產平臺井場空間受限，該下井工藝不具有普遍性。

2) 水力泵送 常用于井下管柱變徑小、變徑位置較少的大斜度井或水平井，只需在井口加大注入量或額外增加一泵送接頭即可達到輸送儀器的效果，為注水井的首選下井工藝。缺點在于每次泵送儀器后需長時間等待穩(wěn)定再進行測井；產出井測井選用水力泵送會在一定程度上對正常生產狀態(tài)產生干擾，也存在儲層污染的風險，并且等待穩(wěn)定時間更長，在產出井應用受限。

3) 爬行器輸送 為目前較為先進的水平井下井工藝，具有適用管柱范圍廣、推/拉力強、測前模擬精確、遇阻/卡后可操作性強、可直接與測井儀器進行任意位置銜接等優(yōu)點，為目前水平井下井工藝首選。爬行器及爬行齒輪如圖2所示。

Figure 2. The tractor and tract gear圖2. 爬行器及爬行齒輪

4. 應用實例

A井是海上油田的一口水平產出井，最大井斜91.8?，為Y管電泵合采管柱，水平段長約300.0 m，為裸眼優(yōu)質篩管完井。2009年投產，投產即見水，目前井口產液64.0 m3/d、含水率96.8%。由于該井存在投產初期未達到設計產能、高含水、生產壓差大、地層供液不足等問題，與地質油藏認識不符。因此，需要通過生產測井明確水平段產出狀況及含水率，明確水平段剩余油分布狀況及水淹規(guī)律。

4.1. 作業(yè)施工概況

水平井因井眼軌跡穿越于生產層中，水由地層產出后進入地層與篩管之間的環(huán)空，通過篩管進入井筒，井筒出水與地層出水位置可能存在差異。通過綜合分析，決定選用MAPS和RPM的組合測井技術，分別對井筒內流動剖面及近井地帶地層參數進行評價，并選擇爬行器作為輸送的下井工藝。

4.2. 資料處理解釋

采用動靜態(tài)相結合的方法，對MAPS和RPM測井資料進行處理解釋，分別針對井筒出水和地層出水進行分析，再將兩者解釋成果相結合進行綜合解釋。圖3為綜合測井解釋流程圖。

Figure 3. The process diagram of integrated logging interpretation圖3. 綜合測井解釋流程圖

4.2.1. MAPS資料分析

SAT因未全井段啟動，無法對測試段內進行詳細分層解釋，但可通過CAT與RAT對井筒內流體性質的細致刻畫分析出井筒內出水點。從圖4中可以看出，由下往上，2382.0 m以下井筒低邊分布少量水，井筒高邊充滿油氣，說明2382.0 m以下存在出水點，但出水量較少；繼續(xù)往上至2327.0 m之間，可以看出整個井筒全部被油氣充填，無出水跡象，該段不出水；自2327.0 m向上，井筒低邊開始逐漸出現水的累積，至2275.0 m處井筒低邊水量趨于穩(wěn)定，說明2327.0～2275.0 m井段存在點狀出水點，出水量不大；繼續(xù)向上至 2240.0 m處，井筒低邊水量繼續(xù)累積，經過 2230.0 m后全井筒全部充填為水，說明2230.0～2240.0 m井段為A井主要出水點。圖5分別為由水平段趾部至根部不同位置典型流體性質截面分布。

Figure 4. The diagram MAPS logging combination圖4. MAPS測井組合圖

Figure 5. The distribution of fluid properties in cross section from toe to root parts of horizontal segment圖5. 水平段趾部至根部不同位置橫截面流體性質分布圖

4.2.2. RPM資料分析

由于A井原始裸眼測井資料不全，在RPM-C/O測井解釋前，需先利用校正后的RPM-PNC模式測量的孔隙度指示曲線結合裸眼自然伽馬、電阻率等數據，對儲層原始飽和度、孔隙度及滲透率進行計算。計算出的裸眼井巖性剖面見圖 6。從圖 6可見，在原始狀態(tài)下，水平段屬于高孔、高滲且含油飽和度較高的儲層；除2365.0 m以下由于含礫導致物性稍差外，其余井段滲透率都在500.0～900.0 mD之間，孔隙度為30.0%左右。

Figure 6. The lithological profile in openhole圖6. 裸眼井巖性剖面

從圖7為RPM-C/O解釋成果圖，可以看出，整個測試段C/O和S/C曲線都存在明顯的包絡，反映測試段仍具有較好的含油性；但是2230.0～2240.0 m、2275.0～2327.0 m、2392.5～2397.0 m井段C/O曲線存在明顯降低的趨勢，計算出的目前含水飽和度分別較原始含水飽和度升高 16.8%、9.3%和 21.9%，反映3個井段的含水飽和度上升較多，認為是A井的出水段。

Figure 7. The diagram of RPM-C/O interpretation result圖7. RPM-C/O解釋成果圖

將井筒出水分析與地層出水分析結果綜合，形成如圖8所示的綜合解釋成果圖。

Figure 8. The diagram of integrated interpretation result圖8. 綜合解釋成果圖

從圖8中可以看出，MAPS測井分析出水位置、RPM測井解釋含水飽和度上升較高位置及溫度曲線變化三者具有較高對應性，在出水點的解釋上基本一致，即：2392.5～2397.0 m井段，CAT、RAT反映井筒底邊存在少量積液，對應溫度曲線存在小幅度拐點，同時該井段含水飽和度上升較多，綜合分析為 A井少量出水井段；2275.0～2327.0 m井段，CAT、RAT顯示井筒底邊間斷出現積液，由下往上積液量逐漸累加，對應溫度曲線表現為多處小幅度拐點，同時RPM成果顯示為多處含水飽和度小幅上升，綜合分析該井段為A井點狀出水井段；2230.0～2240.0 m井段，CAT、RAT顯示井筒底邊積液較多，經過2240.0 m后整個井筒充滿水，溫度曲線同樣在2240.0 m處有一大幅突變拐點，而反映在RPM上則表現為穩(wěn)定的、含水飽和度大幅升高，綜合分析該井段為A井整段出水井段。

通過MAPS和RPM的組合生產測井方法，成功獲取了A井井下流體性質和剩余油飽和度分布，并準確識別出該井不同出水位置和出水類型。

通過對 A井井史和測試資料綜合分析，認為該井物性好、剩余油飽和度較高，仍具有一定的產能，井口產量低可能是由于近井帶(篩管)通過性差，導致地層流體無法正常產出造成，建議采取篩管解堵的方法，疏通流通渠道。

5. 結論

1) 陣列式多相流測井儀組合MAPS能夠對水平井截面速度剖面和流體性質分布進行精確解釋，可以準確識別井筒內出水位置。

2) 嘗試并驗證了 RPM儀器在水平井剩余油飽和度分布監(jiān)測中的適用性，可以準確識別地層含水飽和度升高位置。

3) MAPS和RPM組合的測井模式為水平井穩(wěn)油控水作業(yè)提供了重要依據，為海上水平井生產測井提供了寶貴經驗。

References)

[1] Hemanta, K.S. 水平井技術研究展望[C]//劉翔鶚, 劉尚奇. 國外水平井技術應用論文集. 北京: 石油工業(yè)出版社,1999: 57-65.

[2] 周生田. 水平井變質量流研究進展[J]. 力學進展, 2002, 32(1): 119-127.

[3] 水平井生產測井技術的現狀和發(fā)展[J]. 石油物探譯叢, 1999(6): 1-8.

[4] 賀曉飛. 水平井生產測井新技術[J]. 國外石油地質, 1999, 21(3): 46-47.

[5] 吳錫令. 石油開發(fā)測井原理[M]. 北京: 高等教育出版社, 2004: 111-124.

[6] 黃志潔, 王林根, 徐鳳陽, 等. 動態(tài)監(jiān)測技術在海上某1油氣田的應用[J]. 測井技術, 2008, 32(3): 281-284.

[7] 黃志潔, 邱細斌. 儲層性能監(jiān)測儀(RPM)及其應用[J]. 石油儀器, 2004, 18(2): 43-46.

[編輯]龔丹

Application of Combined Production Logging Technology in Horizontal Wells

Jiling Li1, Peng Niu2, Huanying Ma1, Jijiu Zhang2, Lizhu Jia21Well Tech, China Oilfield Services Ltd. COSL, Sanhe Hebei
2Tanggu Operating Company of Well Tech, China Oilfield Services Ltd. COSL, Tianjin

Feb. 13th, 2017; accepted: Mar. 20th, 2017; published: Jun. 15th, 2017

The horizontal wells play a significance role in increasing yield with continuous deepening of oil and gas development in offshore oilfields. However, it faced the problems such as water production and continuous increase of water cut etc. In order to stabilize yield and hold water cut, it was a key measure for water control, stabilizing production and tapping the potential at the late stage by conducting production logging in horizontal section and determining the production and reservoir drainage of each layer. The horizontal section, which was parallel to the reservoir, had an obvious gravity differentiation, upslope and downslope flow coexist at the same cross-section;these cases make the traditional centralized velocity survey unsuitable. At the same time, the horizontal section usually ran through one single layer, and there was no standard water-bear layer for calibration, which constrained the monitor of distribution of residual oil saturation. To solve these problems, this paper intends to propose a new combined logging method, which is the makeup of multi-phase array tools (MAPS) and reservoir performance monitor tools (RPM). By obtaining and corroborating the velocity profile in horizontal section, the oil-water distribution and residual oil saturation distribution, a comprehensive interpretation solution is achieved a good effect is obtained.

李疾翎(1980-)，女，高級工程師，現主要從事生產測井解釋與油氣田開發(fā)地質方面的科研工作。

2017年2月13日；錄用日期：2017年3月20日；發(fā)布日期：2017年6月15日

文章引用:李疾翎, 牛朋, 馬煥英, 張際久, 賈立柱. 生產測井組合技術在水平井中的應用[J]. 石油天然氣學報, 2017,39(3): 36-44. https://doi.org/10.12677/jogt.2017.393026