固體同位素+示蹤流量注入剖面測井技術(shù)研究應(yīng)用*

王成榮，劉春輝，孟學(xué)軍，崔紅珠，劉志敏，史 陽，李曉強

(1.中國石油測井有限公司吐哈分公司 新疆 哈密 839009；2.中國石油測井有限公司生產(chǎn)測井中心 陜西 西安 710201；3.中國石油吐哈油田公司工程技術(shù)研究院 新疆 哈密 839009)

0 引 言

吐哈油田魯克沁區(qū)塊儲層井下流體粘度大，地下原油粘度達280～520 mPa·s[1]。該區(qū)塊目前采用多層分注開發(fā)方式，分層注水管柱(油管接箍和分層配水工具)結(jié)構(gòu)復(fù)雜[2]。常規(guī)固體同位素注入剖面測井時，原油粘度高、污水回注、注入井內(nèi)高壓地層返吐等問題極易導(dǎo)致同位素沾污，測井資料品質(zhì)差，注入剖面測井解釋精度不能滿足油田需求。魯克沁區(qū)塊還面臨“大孔道”識別難題[3-4]，傳統(tǒng)同位素注入剖面測井用的同位素試劑易進層，濾集在射孔層段的同位素顆粒減少，不能準確反映相應(yīng)地層的注入量，出現(xiàn)“強吸弱顯”現(xiàn)象，從而降低傳統(tǒng)同位素注入剖面的解釋準確性。這些不利因素降低了同位素注入剖面的可靠性，需要借助其它測井方法組合測井綜合解釋，提高解釋準確性[5]。近年，吐哈油田為了提高超深稠油采收率，在魯克沁稠油區(qū)塊大力開展精細注水、注氣現(xiàn)場試驗。相對應(yīng)的注入剖面測井技術(shù)需要進行技術(shù)配套。吐哈分公司經(jīng)過一年多技術(shù)攻關(guān)，以傳統(tǒng)三參數(shù)注入剖面測井技術(shù)為基礎(chǔ)，通過增加適合稠油區(qū)塊的電磁流量計，并采用示蹤追蹤[6]的方式進行測井，形成了一套適合稠油區(qū)塊的注入剖面測井和評價技術(shù)，在實際稠油注入剖面測井中取得較好應(yīng)用效果。

1 固體同位素+示蹤流量注入剖面測井技術(shù)

1.1 井下儀器配置

該測井技術(shù)選擇伽馬、磁定位、溫度、流量4個測井參數(shù)以及釋放器作為主要測井系列。磁定位曲線測量油管接箍，通常用于深度校正。溫度曲線測量井筒內(nèi)流體溫度，并在關(guān)井期間測靜溫，主要用于定性評價儲層吸水情況。伽馬曲線測量井筒內(nèi)放射性強度，主要用于校深和應(yīng)用幅度異常計算分層吸水量。對于分注井，流量曲線用于精確計算配水嘴進水量；對于籠統(tǒng)正注井，流量曲線用于計算分層吸水量。

1.2 固體同位素四參數(shù)測井

在吐哈油田稠油區(qū)塊，單純應(yīng)用傳統(tǒng)同位素測井資料計算分層吸水量，存在較大的誤差。吐哈分公司在原注入剖面三參數(shù)測井系列基礎(chǔ)上，增加流量計參數(shù)(根據(jù)井況、流體特點可優(yōu)選渦輪、電磁流量、超聲波流量等流量計)，提高水嘴進水量的解釋精度，四參數(shù)測井系列示意圖如圖1所示。常用的渦輪流量計無法實現(xiàn)對稠油區(qū)塊注入流量的測量，選用不受砂卡、流量大小和流體粘度影響的示蹤流量測井技術(shù)[7]，解決稠油區(qū)塊注入流量測試的難題。

圖1 四參數(shù)測井系列示意圖

1.3 同位素追蹤測井

吐哈分公司在傳統(tǒng)同位素注入剖面測井工藝基礎(chǔ)上，增加同位素追蹤測量測試環(huán)節(jié)，降低同位素沾污對測井資料的影響。其測井原理是示蹤劑通過釋放器釋放到井筒中，示蹤劑呈聚集的形式隨井液流動，通過探測器時，在特定深度和時間，計數(shù)率會有明顯的變化，從而確定出示蹤劑計算出流體的流速，結(jié)合井筒的橫截面積即可計算出流體的流量，進一步提高同位素注入剖面的解釋精度。同位素追蹤測井原理如圖2所示。

圖2 同位素追蹤測井原理

2 固體同位素+示蹤流量注入剖面解釋方法

2.1 四參數(shù)固體同位素注入剖面解釋方法[8-9]

當同位素沾污較重時，由同位素計算儲層進水量誤差較大，為減少這種誤差，加測流量曲線。同位素示蹤劑進入油管內(nèi)，與注入水形成懸浮液。在后續(xù)注入水的推進下，進入配注層段。首先按配注層段配水嘴的大小，進行第一次分配，進入油管與套管環(huán)形空間；相繼開始第二次按配注層段中各層的吸水能力分配吸水量，相對吸水量與放射性載體在地層表面的濾積量成正比。以流量曲線和同位素曲線為基礎(chǔ)，將配水組作為解釋單元，改進常規(guī)同位素注入剖面解釋方法。同位素注入剖面測井原理如圖3所示。

圖3 同位素注入剖面測井原理

(1)

式中:Dm為第m水嘴進水量，m3/d；Qm為第m水嘴流量

計算進水量，m3/d;Q為測井時井口實際總流量,m3/d。

(2)

式中:Dmi為第m配水組第i個層位吸水量，m3/d；Dm為第m水嘴進水量，m3/d；Fmi為第m配水組第i個層位同位素異常幅度，API。

2.2 示蹤流量注入剖面解釋方法[10]

應(yīng)用同位素幅度異常的方法評價儲層進水量存在一定局限性。在原同位素測井工藝基礎(chǔ)上，增加示蹤流量環(huán)節(jié)，進一步減小同位素沾污、進層導(dǎo)致的誤差。示蹤劑在井筒中會逐漸發(fā)生擴散，同時也會出現(xiàn)同位素沾污以及峰值降低等不利現(xiàn)象，應(yīng)用常規(guī)識別峰值來計算流體流速的評價方法，不適應(yīng)低排量、沾污嚴重、復(fù)雜管柱注入井的注入剖面解釋評價。為解決現(xiàn)有解釋方法缺陷，對解釋方法進行優(yōu)化：1)用同向的測井資料計算流體流速；2)以成像方式顯示示蹤劑運移情況。該方法具有廣泛的適用性、更強的抗干擾能力，能夠較好地適用超深稠油注產(chǎn)剖面、稀油易砂卡井注產(chǎn)剖面等方面。

(3)

式中：Va為流體流速，m/s；b為T時刻示蹤劑運移的井深，m;Di為相同形態(tài)對于深度點，m；ti為相同形態(tài)對于時間點，s，1≤i≤n。

Qf=Va×πr2×86 400

(4)

式中：Qf為注入井或產(chǎn)出井特定深度流體日注入量或產(chǎn)出量，m3/d；Va為流體流速，m/s；r為管柱半徑，m。

該款解釋軟件基于Matlab運行環(huán)境編寫，如圖4所示。Matlab作為專業(yè)的數(shù)學(xué)軟件，主要用于數(shù)據(jù)分析、深度學(xué)習(xí)、圖像處理、信號處理等領(lǐng)域，在矩陣運算、常規(guī)算法方面具有獨特的優(yōu)勢，采用該平臺能節(jié)省開發(fā)時間，算法可靠[11-13]。

圖4 示蹤流量解釋軟件

在常規(guī)測井曲線顯示基礎(chǔ)上，增加測試時間維度(x軸代表時間維度；y軸代表測試深度；z軸代表測井數(shù)據(jù))，更加直觀、準確顯示同位素在井筒中運移情況，從而達到準確識別同位素沾污、同位素進層和計算水量速度的目的。

3 固體同位素+示蹤流量注入剖面測井實例

玉東2-51井是吐哈油田魯克沁玉東區(qū)塊的一口注水井，也是注水、注氣交互驅(qū)替的試驗重點井，該井T2K層位厚度大，縱向非均質(zhì)強，經(jīng)過長期注水，儲層出現(xiàn)“大孔道”。為了準確評價儲層各段吸水狀況，吐哈分公司詳細編制施工方案，優(yōu)選了常規(guī)三參數(shù)+電磁流量測井系列，采用常規(guī)同位素測井+示蹤流量相結(jié)合的施工工藝進行測井。2020年5月27日進行測井，測量井段2 500～2 650 m，取得了較理想的測井結(jié)果。解釋成果圖如圖5所示，解釋成果表見表1。

圖5 玉東2-51井固體同位素+示蹤流量注入剖面解釋成果圖

表1 固體同位素+示蹤流量注入剖面解釋成果表

本次測井顯示，配1是主要吸水配水組，日吸水量24 m3，相對吸水量68.6%；配2次吸水，日吸水量11 m3，相對吸水量31.4%。2 612.8～2 620 m井段，日吸水量17 m3，相對吸水量48.6%，是本次測井的主要吸水井段；該井段儲層孔隙度30.0%左右，儲層物性較好，表明主要吸水井段與儲層物性相一致。

4 結(jié) 論

在常規(guī)注入剖面三參數(shù)測井系列的基礎(chǔ)上，通過增加流量計和同位素追蹤測試環(huán)節(jié)，采用最新的“示蹤成像”解釋方法，編寫相應(yīng)的解釋軟件，有效降低了同位素沾污、注水量小對測井資料造成的不利影響，解決了超深稠油區(qū)塊注入剖面流量測試行業(yè)難題，取得了較好的應(yīng)用效果。