注釓中子壽命測井在找漏找竄中的應(yīng)用

牛　朋，笱順超，劉東明，馬煥英，陳彥竹

(1.中海油田服務(wù)股份有限公司　河北　廊坊　065201; 2.中國石油測井有限公司　陜西　西安　710021)

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注釓中子壽命測井在找漏找竄中的應(yīng)用

牛朋1，笱順超2，劉東明2，馬煥英1，陳彥竹2

(1.中海油田服務(wù)股份有限公司河北廊坊065201; 2.中國石油測井有限公司陜西西安710021)

摘要:由于壓裂后地層連通性發(fā)生改變，海上油田部分采油井壓裂后出水異常，出水層位及竄層情況較難識別。注釓中子壽命測井在識別淡水淹層及低孔、低滲砂巖儲層中確定剩余油飽和度方面取得了好的效果，但在壓裂井找漏找竄中應(yīng)用較少。該方法能直觀評價射孔井段內(nèi)地層的可動水含量，劃分水淹級別，并且能通過俘獲截面離差評價壓裂井的出水層位和竄層情況。

關(guān)鍵詞:注釓中子壽命;找漏;找竄;剩余油飽和度;產(chǎn)水相關(guān)系數(shù)

0　引言

油田開發(fā)后期，不少井都存在不同程度的管外竄流現(xiàn)象，這是造成高含水的主要原因之一，尤其是壓裂井，存在壓裂層竄流的可能性較大。目前找漏找竄的方法有很多，如同位素吸水剖面測井、氧活化測井、相關(guān)流量測井，井溫測井、中子壽命測井等。由于釓溶液具有水溶性和微觀俘獲截面大的特點，而且不存在對地層的污染，注釓中子壽命測井方法可以很好的判斷水流特征，不但可以準確的求取地層含油飽和度，還可以評價壓裂井的出水層位和竄層情況［1－3］。

1　注釓中子壽命測井原理

注釓中子壽命測井以傳統(tǒng)中子壽命測井的為基礎(chǔ)，通過測量熱中子被俘獲時放出的伽馬射線強度，進而計算地層的熱中子壽命和地層對熱中子的宏觀俘獲截面(Σ)，從而了解地層的性質(zhì)，定量求取有關(guān)參數(shù)［4］。其剩余油飽和度求取方法如式(1)和式(2)。

式中，ΔΣ為注釓酸后測得的兩條地層俘獲截面曲線的幅度差，c.u.;Σwg為釓酸的俘獲截面，c.u.;Σwf為注釓前可動水的俘獲截面，c.u.;Σt1為注釓前測得的宏觀俘獲截面，c.u.;Σt2為注釓后測得的宏觀俘獲截面，c.u.; Swi為束縛水飽和度，％ ; So為含油飽和度，％ ;φ為地層總孔隙度，％。

注釓中子壽命測井的優(yōu)點是釓酸具有水溶性而不具有油溶性，且釓酸溶液的俘獲截面值要高出地層水很多，具體見表1所示，配置較低溶度的釓酸溶液就可以滿足測試需要。

表1　部分元素的熱中子微觀俘獲截面

2　注釓中子壽命測井找漏找竄實例分析

目前注釓中子壽命測井方法大都用在水淹層解釋上，在找漏找竄中還未得到廣泛的應(yīng)用。當存在管外竄流時，注釓中子壽命曲線前后測量值會有明顯的離差顯示。對于壓裂規(guī)模較大的井，較容易存在竄流現(xiàn)象，竄流層滲入釓溶液后，其中子壽命俘獲截面會相應(yīng)增大，可很好的判斷管外竄流。先就長慶油田水淹層井的管外竄流現(xiàn)象做以下分析:

A1井為1998年投產(chǎn)的采油井，開采7年后進行注釓中子壽命測井。該井第1、2、5號儲層水淹程度較低，但在3號儲層段的注釓中子壽命曲線向上有明顯離差顯示，4射孔層向下有明顯離差顯示，說明該井的3號層存在向上管外竄流的現(xiàn)象，4號儲層有存在向下管外竄流的現(xiàn)象，綜合解釋3、4儲層為高水淹，A1井中子壽命測井處理成果圖如圖1所示。對3、4號層實施封堵措施，日產(chǎn)油由2方上升到5.1方，含水由90％下降到60％左右，增油降水效果明顯。

圖1　A1井注釓中子壽命測井處理成果圖

3　找漏找竄及判斷出水貢獻

3.1引入?yún)?shù)

對于正常生產(chǎn)的油氣井，單層產(chǎn)水主要與儲層的巖性、物性、含油性相關(guān)，且壓裂的規(guī)模呈正相關(guān)。為了用數(shù)據(jù)直觀的顯示單井的壓裂出水異常，本文引進了“產(chǎn)水相關(guān)系數(shù)”，充分考慮單井產(chǎn)水的各個因素。

產(chǎn)水相關(guān)系數(shù)=壓裂規(guī)模系數(shù)×吸水層厚×孔隙度×滲透率×含水飽和度/(泥質(zhì)含量)

假設(shè)目標井的壓裂規(guī)模一樣，相同的物性和巖性條件下，產(chǎn)水量應(yīng)該與產(chǎn)水相關(guān)系數(shù)正相關(guān)，因此運用該方法可以單井出水異常與否。

針對該項方法選取陸上油田井做數(shù)據(jù)分析。選井要求為統(tǒng)一油田區(qū)塊同一地質(zhì)層位，且未受地層注水影響的生產(chǎn)井，生產(chǎn)動態(tài)資料均為初投產(chǎn)時產(chǎn)量，完井解釋結(jié)果可信度高。對符合條件的19口井做了分析，受長慶油田區(qū)塊低產(chǎn)的制約，統(tǒng)計井產(chǎn)水量均在5 m3以下。

統(tǒng)計圖2分析表明，產(chǎn)水相關(guān)系數(shù)受產(chǎn)液量的影響較大，隨著產(chǎn)量的增加，產(chǎn)水量與產(chǎn)水相關(guān)系數(shù)的對應(yīng)性越好，在產(chǎn)量大于1 m3時，產(chǎn)水量和產(chǎn)水相關(guān)系數(shù)能顯示較好的相關(guān)性。依次類推，當單井產(chǎn)量大于5 m3時，產(chǎn)水量與產(chǎn)水相關(guān)系數(shù)成很好的正相關(guān)性。對于單井產(chǎn)量普遍大于5 m3的海上油田，用該方法分析壓裂井出水異常是可行的，通過軟件亦可實現(xiàn)批量壓裂井的出水異常識別。

圖2　陸上油田產(chǎn)水量與產(chǎn)水相關(guān)系數(shù)關(guān)系圖

圖3　目標井產(chǎn)水量與產(chǎn)水相關(guān)系數(shù)關(guān)系圖

因此，選取海上油田三口氣井四段壓裂層位，其產(chǎn)水量都比較大，產(chǎn)水相關(guān)系數(shù)能反應(yīng)出水異常情況。統(tǒng)計目標區(qū)域井的試驗井測井數(shù)據(jù)分析表、產(chǎn)水相關(guān)系數(shù)如表2和表3所示，根據(jù)圖3所示產(chǎn)水量與產(chǎn)水相關(guān)系數(shù)關(guān)系圖，X－2S井壓裂層明顯偏離兩者線性關(guān)系，分析認為X－2S井壓裂出水異常，壓裂可能竄通其他水層。經(jīng)對比完井資料，壓裂層上方10 m處有一處氣水同層，分析認為壓裂竄通該層，造成產(chǎn)水量異常大。

表2　試驗井測井數(shù)據(jù)分析表

表3　產(chǎn)水相關(guān)系數(shù)分析表

3.2注釓中子壽命判斷找漏找竄及出水貢獻

判斷找漏找竄及出水貢獻流程圖如圖4，具體如下:

圖4　判斷層段出水貢獻圖

1)確定完井的泥質(zhì)含量、孔隙度、滲透率等參數(shù)，對在相同的物性和巖性井，運用產(chǎn)水相關(guān)系數(shù)法初步判斷出水異常情況。

2)加測產(chǎn)液剖面測試，確定分層產(chǎn)量。對于需要油氣水組份分析的井需要測持水率、密度，該方法還可以確定出水產(chǎn)出層位，用以判斷地層出水情況。

3)中子壽命曲線的測量時間適當加長，特別對于壓裂后儲層串通井。為了更好的判斷串通層的產(chǎn)水貢獻情況，其注釓時間要更長一些。此時為了了解釓溶液的滲入情況，建議采用時間推移法測井，一次注釓多次測井工藝多錄取的資料，通過各層的Σ―t關(guān)系，分析滲流擴散規(guī)律，確定最佳擴散時間等施工工藝參數(shù)，選取每層最大俘獲截面值進行解釋［5］。

4)對于高壓層，根據(jù)地層高壓釓溶液難以注入的實際情況，注釓中子壽命測井往往需要采取加壓測井，多次注釓多次測井來確定地層的注釓情況，從而確定地層含水飽和度，判斷地層出水情況和竄流情況。

圖5是采用多級測注工藝記錄的曲線，該井1 868～1 871 m段在低壓注釓條件下未能達到理想的離差，而在適當增大了注釓壓力后曲線出現(xiàn)離差。為了研究低孔低滲儲層釓的滲吸規(guī)律，可每隔10～30 min測量一次。現(xiàn)場試驗還發(fā)現(xiàn)，隨著釓酸溶液的滲吸，井筒液柱壓力降低，地層產(chǎn)生反吐現(xiàn)象，使離差回縮，這是高壓層受釓的基本規(guī)律。如果采用一次注釓工藝，若注釓壓力低，則無法滲入高壓層，不能達到最大離差，若注釓壓力高，則會驅(qū)動低壓層的可動油。

圖5　多次注釓多次測井中子壽命測井曲線

4　結(jié)束語

隨著油田開發(fā)的不斷深入，壓裂竄層、注水竄層、固井質(zhì)量不好引起的竄層等問題如今在各大油田都有出現(xiàn)，產(chǎn)水相關(guān)系數(shù)法能夠較好的判斷壓裂層的出水異常情況。針對壓裂后出水異常井，注釓中子壽命測井方法能很好的解決壓裂井中的找漏找竄問題，同時針對復(fù)雜井況或新區(qū)塊或新類型井的施工需要，可以采用一次注釓多次測井工藝和多次注釓多次測井工藝。

參考文獻

［1］鄭希科，韓玉堂，袁純予，等.測－滲－測中子壽命測井在大慶油田的應(yīng)用［J］.測井技術(shù)，2004，28(1): 48－50.

［2］張雪芹，陶靖，劉鎮(zhèn)領(lǐng)，等.注硼中子壽命測井技術(shù)在華北油田的應(yīng)用與發(fā)展［J］.測井技術(shù)，2001，25(6):423－437.

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［5］趙國瑞，趙國杰，趙宇芳，等.注硼中子壽命測井的巖石物理實驗研究［J］.測井技術(shù)，2007，31(6): 503－510.

·標準化·

The Application of the Gd－injected Neutron Life Time Logging in Leakage and Channeling Detection

NIU Peng1，GOU Shunchao2，LIU Dongming2，MA Huanying1，CHEN Yanzhu2
(1.China Oilfield Services Limited，Langfang，Hebei 065201，China; 2.CNPC Logging Company，Xi'an，Shaanxi 710077，China)

Abstract:Because of the formation connectivity changes after fracturing，abnormal water outlet occurs in the well of offshore oil field，and it is difficult to identify the water－out layer and layer conditions.The Gd-injected neutron life time logging achieved good effect on identification of water flooded layer，and determination of residual oil saturation in the sandstone reservoir of low porosity and low permeability，but it is rarely used in finding leakage＆channeling in fracturing wells.This method can evaluate the moving water content of the formation within the perforating hole，divide the water level，and evaluate the water－out layer in fracturing wells through the capturing cross section deviation.

Key words:Gd-injected neutron life time logging; leakage detection; channeling detection; residual oil saturation; water production correlation coefficient

(收稿日期:2015－02－07編輯:屈憶欣)

第一作者簡介:牛朋，男，1984年生，工程師，2008年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院資源勘查工程專業(yè)，現(xiàn)在中海油田服務(wù)股份有限公司油田技術(shù)事業(yè)部資料解釋中心從事生產(chǎn)測井解釋及研究工作。E-mail: niupeng@ cosl.com.cn

中圖法分類號:P631.8

文獻標識碼:A

文章編號:2096－0077(2015)06－0068－03