生產(chǎn)測井找竄工藝在油氣田開發(fā)中的應(yīng)用

董方平

（中國石油集團(tuán)長城鉆探工程有限公司井下作業(yè)分公司， 遼寧 盤錦 124010）

當(dāng)前市場對于油氣資源仍然有著較大的需求，油氣勘探和開發(fā)存在著較大的壓力。 在油氣田開發(fā)方面， 國內(nèi)外對天然氣開采中應(yīng)用的技術(shù)進(jìn)行了多項研究， 對保障油氣田的開發(fā)安全、 提高石油和天然氣的開采利用效率具有重要的作用。 本文從油氣田開發(fā)的固井角度入手， 基于測井射孔工藝原理，提出一種優(yōu)化的生產(chǎn)測井找竄工藝， 通過找竄工藝來促進(jìn)油氣田開發(fā)效率的提高。

1 生產(chǎn)測井找竄工藝原理和應(yīng)用條件

測井技術(shù)在油氣田開發(fā)中有著廣泛的應(yīng)用， 生產(chǎn)測井找竄工藝是測井技術(shù)的主要類型之一， 應(yīng)用該技術(shù)時需要借助現(xiàn)代化的微差井溫儀設(shè)備， 對油氣井開采中產(chǎn)油氣和竄氣層位置的井溫變化趨勢進(jìn)行測量， 進(jìn)而繪制井溫變化測井曲線， 找出油氣井中的竄氣層位。

生產(chǎn)測井找竄工藝一般被應(yīng)用到天然氣資源的開采當(dāng)中， 在天然氣伴隨氣田開采而從產(chǎn)層留出之后， 井內(nèi)原本的氣壓平衡狀態(tài)被打破， 進(jìn)而導(dǎo)致天然氣膨脹吸熱， 在這樣的情況下， 井內(nèi)的溫度會逐漸下降， 而在非產(chǎn)氣區(qū)域， 溫度則主要受到地層溫度影響而逐漸上升[1]。 利用井溫儀來對井內(nèi)溫度進(jìn)行測量和記錄， 能夠結(jié)合井內(nèi)的壓力以及氣體流量的變化來判斷井內(nèi)流體產(chǎn)出的具體位置， 從而及時應(yīng)用射孔工藝來獲得天然氣無阻流量。

2 生產(chǎn)測井找竄工藝在油氣田開發(fā)中的應(yīng)用情況分析

基于油氣田開發(fā)的技術(shù)應(yīng)用條件和要求， 以保證油氣田開發(fā)的質(zhì)量安全為目的， 需要應(yīng)用生產(chǎn)測井找竄工藝來滿足確定氣層位置的要求。 在對油氣田開發(fā)中應(yīng)用生產(chǎn)測井找竄工藝的情況進(jìn)行分析時， 需要基于測井技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)驗， 以射孔工藝為重點(diǎn)， 結(jié)合技術(shù)應(yīng)用成果和剩余油量飽和度來驗證找竄工藝的應(yīng)用效果。

2.1 射孔工藝原理

射孔工藝是油氣田生產(chǎn)測井中的重要技術(shù)內(nèi)容， 在使用測溫儀對井下不同射孔段的溫度變化情況進(jìn)行測定之后， 就需要應(yīng)用射孔工藝將地層內(nèi)的油氣采出地面。 在實(shí)際進(jìn)行油氣田開采的過程中，應(yīng)用射孔工藝最主要的工作就是對準(zhǔn)開采的目的層。 首先需要應(yīng)用跟蹤射孔工藝來降低儀器對深孔進(jìn)行控制的誤差， 從而達(dá)到射孔的實(shí)際效果[2]。 具體而言， 在跟蹤射孔的過程中， 需要事先記錄一條用于固井后控制射孔深度的套管接箍曲線。 而在射孔開始時， 則需要將射孔槍和磁性定位器連接到儀器之后下到井中， 在電纜帶動井口滑輪轉(zhuǎn)動之后，滑輪、 自整角機(jī)以及地面儀器也會同步轉(zhuǎn)動。

在當(dāng)前油氣田的開發(fā)過程中， 過油管射孔是一種較為先進(jìn)的射孔工藝， 在應(yīng)用該工藝的過程中，可以事先安裝好油管和井口裝置再進(jìn)行射孔。 而該射孔工藝主要應(yīng)用負(fù)壓射孔的方式， 在射孔后基本不會對地層造成二次污染， 能夠在射孔之后直接投產(chǎn)應(yīng)用。 在實(shí)際應(yīng)用該工藝時， 為保障電纜應(yīng)用的安全性， 需要重視對射孔工藝的油壓、 電纜直徑以及加重桿之間的關(guān)系進(jìn)行處理。 在過油管射孔工藝中， 電纜主要會受到電纜懸重、 油壓對電纜的作用力和電纜與防噴盒和的摩擦力影響。 其中， 油壓對電纜作用力的計算公式為

式中： ρ為油壓， Pa； S 為電纜橫截面積， mm2。

電纜橫截面積的計算公式為

式中： D 為電纜的直徑， mm。 將公式整理之后就可以得到公式

由式（3）可知， 如果作業(yè)的油壓條件相同， 那么油壓對電纜的作用力與電纜直徑的平方之間是正比例關(guān)系。 電纜直徑越小， 油壓對電纜產(chǎn)生的作用力也就越小， 在實(shí)際射孔中需要的加重桿重量也就越小。 基于這一原理， 可以在實(shí)際應(yīng)用過油管射孔工藝的過程中確定應(yīng)用電纜的直徑大小。 因而， 在實(shí)際應(yīng)用過油管射孔工藝時， 可以基于電纜在實(shí)際應(yīng)用中可能受到的作用力來選擇更合適的電纜， 從而達(dá)到射孔工藝的實(shí)際應(yīng)用效果。

當(dāng)前油氣田開發(fā)的射孔工藝中應(yīng)用的射孔材料以炸藥為主。 以射孔彈為例， 射孔彈主要依據(jù)聚能原理， 在一個頂端為圓錐體的射孔彈外殼的內(nèi)部裝上烈性炸藥后， 在地段挖出聚能孔， 然后將錐形金屬聚能罩嵌入到射孔彈的底端， 使聚能罩與炸藥緊密結(jié)合。

射孔彈的應(yīng)用效果主要會受到炸藥的爆炸速度、 錐斗的形狀以及錐斗角度的影響（見圖1） 。 其中， 射孔彈的錐斗角度應(yīng)遵循相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)， 由圖1可知， 當(dāng)錐角為50°時， 射孔彈的穿透能力最強(qiáng)。

圖1 錐角大小與穿透能力的關(guān)系曲線圖

2.2 生產(chǎn)測井的現(xiàn)場應(yīng)用

在實(shí)際應(yīng)用生產(chǎn)測井找竄工藝時， 首先需要基于試井車來進(jìn)行生產(chǎn)測井， 依據(jù)測量到的井內(nèi)溫度變化來對竄氣層進(jìn)行定位。

以某油氣田開發(fā)工程為例， 該工程在應(yīng)用生產(chǎn)測井找竄工藝時， 主要通過射孔工藝的方式， 在向射孔生產(chǎn)井段注入帶有放射性示蹤劑的流體之后，依據(jù)同位素示蹤曲線是否存在異常情況來判斷射孔生產(chǎn)過程中與其他未射孔層間是否存在管外竄槽的情況。 如果在這個過程中出現(xiàn)射孔注入壓力超過竄槽層地層壓力的情況， 帶有放射性的示蹤劑流體就會進(jìn)入竄槽井段， 導(dǎo)致曲線呈現(xiàn)出高幅度的異常情況（見圖2） 。 由圖2 可知， 在射孔層以下34 m 段內(nèi)的一個油水同層和水層位置都出現(xiàn)了明顯的異常情況， 結(jié)合井段整體的情況可以驗證得出， 發(fā)生異常情況的位置存在管外竄槽。 而由于該位置相對應(yīng)的油水同層位置曲線也呈現(xiàn)出較為明顯的低溫異常情況， 因而可以證明該井段存在較多低溫注入水進(jìn)入的情況。 基于該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況， 在油井開采中及時對竄槽井段采取封堵的措施， 使得井段日產(chǎn)油從0 上升到12.8 t， 日產(chǎn)水從10.8 t 下降到2.4 t。

圖2 某工程礦井同位素示蹤找竄測井成果

2.3 油氣田開發(fā)后期剩余油氣飽和度評價

在應(yīng)用生產(chǎn)測井找竄工藝的過程中， 除了需要關(guān)注產(chǎn)能的提高外， 還需要重視在油氣田開發(fā)后期的剩余油氣飽和度， 以便能夠滿足油氣田可持續(xù)開發(fā)的要求。 具體而言， 在對油氣田開發(fā)后期的剩余油氣飽和度進(jìn)行評價時， 一般需要應(yīng)用單井法、 井間法、 物質(zhì)平衡法3 種測量方法。 其中， 單井法主要是指在對剩余油進(jìn)行檢測的過程中， 只需要對一口井進(jìn)行測試； 井間法主要包括測定地層電阻率、應(yīng)用井間示蹤劑、 向油層中注入流體的方法， 但這些方法大多停留在實(shí)驗階段， 沒有真正被應(yīng)用到油氣田的開發(fā)當(dāng)中； 物質(zhì)平衡法主要是指依據(jù)初期估算的油量和采油量的差異來對剩余油量進(jìn)行估算的方法。

對剩余油量飽和度進(jìn)行評價最主要的目的就是確定油氣田的開發(fā)效率， 并驗證測井工藝的實(shí)際應(yīng)用效果。 在當(dāng)前我國油氣田開發(fā)技術(shù)仍存在一定技術(shù)瓶頸的背景下， 應(yīng)用各種技術(shù)都需要重視最終效果和經(jīng)濟(jì)效益等的評價結(jié)果。

2.4 應(yīng)用成果及社會效益分析

在本文選擇的油氣田開發(fā)工程案例當(dāng)中， 在井下溫度檢測和射孔之后， 發(fā)現(xiàn)存在溫度異常和難以反映油氣層真實(shí)產(chǎn)能情況的問題。 因而在實(shí)際開發(fā)油氣田時， 需要采用在1 852～1 853 m 井段的射孔孔眼中補(bǔ)注水泥的方式來達(dá)到通井的目的。 在2 012～2 035 m 井段的位置則需要進(jìn)行重新射孔， 以便能夠讓井段之間形成產(chǎn)氣層和井眼的流體通道， 并在射孔完成后從1 853～2 012 m 井段距離解除流體在這一階段產(chǎn)生的節(jié)流效應(yīng)， 從而保證井段能夠依據(jù)天然氣的產(chǎn)量來更真實(shí)地反映地層的實(shí)際情況。

在后續(xù)的修井過程中， 發(fā)現(xiàn)部分固井存在質(zhì)量不合格的問題， 在應(yīng)用補(bǔ)注水泥漿和電纜吊射射孔的方式進(jìn)行再次射孔之后， 發(fā)現(xiàn)在射孔段位置為1 852～1 853 m 的情況下， 經(jīng)過射孔測試后井口出現(xiàn)了井涌的現(xiàn)象， 由此測試獲得的日產(chǎn)氣量為1.1838×104m3/d[3]。 在應(yīng)用生產(chǎn)測井找竄工藝之后， 發(fā)現(xiàn)在1 823～1 843 m 射孔段的上方位置可能存在低溫情況和被1 852～1 853 m 處產(chǎn)出氣流掩蓋的情況。 而在1 852～2 052 m 的射孔段下方位置， 發(fā)現(xiàn)有10 處位置存在低溫異常的現(xiàn)象。 依據(jù)溫度變化異常原因，溫度變化異常的位置主要可以劃分為3 個類型， 其中， 1852m 位置主要受到出氣口影響； 1 853～2 012 m處位置主要受到水泥環(huán)節(jié)流的影響而導(dǎo)致溫度降低； 2 012～2 035 m 處位置主要受到井段砂體和氣體產(chǎn)出量的影響。 因而判斷該油氣井射孔后產(chǎn)出的氣流主要來自2 012 m 以下的位置， 且2 012～2 035 m的范圍是油氣井下的主產(chǎn)氣層。

考慮到該油氣井已具備1.1838×104m3/d 的產(chǎn)能， 在實(shí)際進(jìn)行油氣井開采的過程中， 如果直接應(yīng)用過油管射孔的方法， 需要在對井內(nèi)油管管串進(jìn)行更新之后再進(jìn)行壓井作業(yè)。 這樣很容易導(dǎo)致氣層在油氣井開采中受到傷害， 因而該工程主要選擇在應(yīng)用射孔工藝的基礎(chǔ)上， 時刻關(guān)注1 852～2 012 m井段的節(jié)流情況， 在應(yīng)用射孔工藝之后發(fā)現(xiàn)， 在解除氣體流動阻力之后， 油氣井內(nèi)的氣產(chǎn)量明顯增加， 因而能夠證明射孔工藝應(yīng)用能夠提高油氣井產(chǎn)能。 而在對油氣井進(jìn)行補(bǔ)注水泥漿操作之后， 對油氣井下2 012～2 035 m 的位置進(jìn)行射孔， 最終獲取的天然氣無阻流量為18.456×104m3/d， 產(chǎn)能有了明顯提高。

測井技術(shù)本身在油氣田開發(fā)中發(fā)揮著重要的作用， 生產(chǎn)測井找竄技術(shù)作為測井技術(shù)的重要組成部分， 也在一定程度上影響著油氣田開發(fā)的質(zhì)量。 在應(yīng)用生產(chǎn)測井找竄工藝的過程中， 需要結(jié)合油氣田開采區(qū)域的實(shí)際情況， 在保障固井質(zhì)量安全的基礎(chǔ)上， 通過對井下溫度的檢測和射孔工藝的應(yīng)用， 在明確了解井下各種復(fù)雜情況之后， 確定油氣井下主產(chǎn)層的位置， 從而更好地幫助處理油氣田工程開發(fā)中的問題。

3 結(jié)束語

生產(chǎn)測井找竄工藝在油氣田開發(fā)中有著重要的作用。 基于油氣田固井內(nèi)的各種復(fù)雜情況， 應(yīng)用找竄工藝能夠滿足劃分井內(nèi)產(chǎn)出層位和找竄查漏的要求， 能夠達(dá)到油氣田開發(fā)的實(shí)際效果。 在當(dāng)前市場仍然對油氣資源需求量較大的情況下， 為提高油氣田資源開采效率， 保證油氣田開發(fā)的質(zhì)量安全為主要目的， 需要結(jié)合油氣田的實(shí)際情況， 在進(jìn)行油氣井管理、 判斷主產(chǎn)層以及修井技術(shù)等方面充分發(fā)揮生產(chǎn)測井工藝的作用， 讓油氣田開發(fā)獲得的油氣資源能夠擁有更高的經(jīng)濟(jì)價值， 也能夠提升油氣井的勘探價值， 對促進(jìn)油氣勘查工作的開展也具有重要作用。