溫度測井在海上油田的特殊應(yīng)用

李良文

(長江大學石油工程學院，湖北武漢430100 中國石油集團工程設(shè)計有限責任公司北京分公司，北京100085)

侯振永，周良文

吳樂軍，楊志華

(中海油田服務(wù)股份有限公司油田技術(shù)事業(yè)部，河北 燕郊 065201)

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溫度測井在海上油田的特殊應(yīng)用

李良文

(長江大學石油工程學院，湖北武漢430100 中國石油集團工程設(shè)計有限責任公司北京分公司，北京100085)

侯振永，周良文

吳樂軍，楊志華

(中海油田服務(wù)股份有限公司油田技術(shù)事業(yè)部，河北 燕郊 065201)

[摘要]溫度測井是產(chǎn)出、注入剖面測井中的常規(guī)測量項目，普遍認為其在解釋過程中起到了輔助作用，但是經(jīng)過近幾十年海上生產(chǎn)測井解釋經(jīng)驗的積累，在某些特殊情況下溫度測井起到了決定性作用。在簡要介紹溫度測井解釋原理的基礎(chǔ)上，采用開關(guān)井溫度對比、流溫梯度變化分析和溫度模型建立等方法總結(jié)了溫度測井的特殊應(yīng)用，成功解決了油藏動態(tài)監(jiān)測的疑難問題。

[關(guān)鍵詞]溫度測井；生產(chǎn)測井；流溫梯度；溫度模型

溫度測井由于受井筒流動擾動小，測量穩(wěn)定，是生產(chǎn)測井行業(yè)中一種常規(guī)動態(tài)監(jiān)測項目，其測量對象是地溫梯度和局部溫度異常，反映井的長期行為。20世紀30年代溫度測井開始應(yīng)用于生產(chǎn)測井，探測油氣層位[1]。一直以來，普遍認為溫度測井在解釋過程中起到了輔助判定產(chǎn)出/吸入層位的作用，常規(guī)應(yīng)用主要有提供產(chǎn)出剖面測井解釋模型的基礎(chǔ)參數(shù)、定性判定產(chǎn)出剖面測井的產(chǎn)出層位、定性分析注入剖面的吸水層位[2]等。但是，經(jīng)過近幾十年海上生產(chǎn)測井解釋經(jīng)驗的積累，在某些特殊情況下溫度測井在解釋過程中起到了決定性作用。

1溫度測井理論基礎(chǔ)

圖1　井筒內(nèi)溫度分布

溫度隨深度變化的規(guī)律為地溫梯度，在無擾動的情況下，溫度曲線即與地溫剖面相同[1]。當井筒內(nèi)有流體加入時，原始地溫場受到擾動破壞，偏離正常地溫而形成井溫異常[1,3,4]。

溫度測井的解釋方法主要有2種：定性分析和定量計算。在生產(chǎn)井中，產(chǎn)出流體的井溫曲線在產(chǎn)出層上部出現(xiàn)正異常，即井溫高于地熱溫度；若產(chǎn)氣時，由于氣體膨脹吸熱冷卻，使溫度下降，井溫曲線通常產(chǎn)生負異常；在注入井中，一般注入水的溫度低于儲層溫度，因此井溫曲線負異常[3～7](見圖1)。

井溫曲線影響因素較多，主要有流體、流量和地層的物性以及完井結(jié)構(gòu)等。Ramey在井筒流動、地層不流動、流體具有不可壓縮性的情況下[1]，建立了井筒內(nèi)生產(chǎn)或注入條件下的溫度分布特性，是溫度曲線定量解釋的基礎(chǔ)。對于注入層位和生產(chǎn)層位，焦耳-湯姆遜效應(yīng)明顯，采用能量方程和傅里葉導熱定律進行計算。Ramey模型是經(jīng)典、簡單、實用的井筒傳熱模型，在產(chǎn)出井的條件方程[1]為：

當D?Z時:

Tw(D,t)=gGD+Tb-gGZ=TG+gGZ

式中：Tw(D,t)為井眼溫度，℉(1℉=0.5556K)；D為深度，ft(1ft=0.3048m)；t為注入或生產(chǎn)時間，d；Tb1為產(chǎn)出深度處的地層溫度，℉；gG為地溫梯度，℉/ft；Ti1為產(chǎn)出點上部的流體溫度，℉；Tb是初始點處的流體溫度，℉；TG為地熱溫度，℉；w為質(zhì)量流量，lb/d(1lb=0.4536kg)；Cpf為流體熱容，Btu/(lb·℉)；λ為熱傳遞率，Btu/(d·ft·℉)(1Btu=1055.06J)；α為巖石熱擴散系數(shù)，ft2/d；r2為套管外徑，ft。

2特殊應(yīng)用實例

2.1開關(guān)井溫度曲線對比判斷漏失位置

通過開關(guān)井溫度對比可以定性判斷漏失位置。X1井為海上一口低溫注水井，共進行了“四上四下”開井及關(guān)井“五參數(shù)”測井。在開井狀態(tài)下，從渦輪轉(zhuǎn)速曲線(圖2)上可以看出，在1372.5m處第1個Flowmaster沒有注入量，1467.7m處第2個Flowmaster有較大的注入量；但是關(guān)井溫度曲線在第1個Flowmaster處恢復緩慢，在第2個Flowmaster處恢復較快，反映出第2個Flowmaster注入量進入到上部的射孔層中，1465.9m處的封隔器密封不嚴。為了驗證封隔器的密封性，2015年5月進行了活化水流測井，證實1465.9m處封隔器密封不嚴。

圖2　X1井測井曲線圖

2.2溫度梯度反映產(chǎn)出井層間竄流

圖3　X2井溫度梯度計算

一般情況下，產(chǎn)出井射孔層上、下的溫度梯度與地溫梯度近似，但是對于層間竄流，則流溫梯度異常小。X2井為一口產(chǎn)出井，在關(guān)井狀態(tài)下通過分析渦輪流量曲線，認為關(guān)井狀態(tài)下存在竄流，流體從9號層產(chǎn)出進入到5號層中。對該井及鄰井在相同層位的溫度梯度進行了計算，射孔段以上溫度梯度為2℃/100m，射孔層之間溫度梯度為0.13℃/100m，射孔層以下為1.3℃/100m。分析表明，層間存在竄流時，溫度曲線幾乎為一條直線，溫度梯度接近于0(圖3)。

2.3溫度梯度與飽和度測井結(jié)合分析水淹層位

X2井在進行產(chǎn)出剖面測井的同時也進行了PNN(pulse neutron-neutron)飽和度測井。通過分析處理，5號層PNN飽和度測井計算的含水飽和度(Sw,PNN)為67.2%，與裸眼井計算的含水飽和度(Sw)相比上升了51.0%；9號層的Sw,PNN為91.0%，與Sw相比上升了85.1%。初步判斷9號層與5號層水淹(圖4)。結(jié)合溫度曲線分析，認為5號層的水淹是由于井筒內(nèi)部的層間竄流造成，不是層底水錐進。該井現(xiàn)象表明，PNN飽和度測井與溫度測井相結(jié)合更有利于水淹層分析。

圖4　X2井飽和度解釋成果

2.4定量計算油氣水產(chǎn)量

產(chǎn)出剖面測井中，產(chǎn)出層段的產(chǎn)量通常通過渦輪流量計得出，如果渦輪流量計測井曲線的響應(yīng)質(zhì)量不好，將影響各產(chǎn)層的產(chǎn)量計算。X3井為海上油田一口產(chǎn)出井，產(chǎn)量較小，在800bbl/d左右(1bbl=0.1589873m3)，井斜為62.88～63.13°，進行了“七參數(shù)”產(chǎn)出剖面測井。測井曲線顯示，全井眼渦輪流量計曲線全井段負轉(zhuǎn)，傘式流量計(DBT)基本負轉(zhuǎn)，無法準確計算井筒流量；但是，溫度曲線在各產(chǎn)出層位變化明顯(見圖5)，因此采用溫度模型進行定量解釋。

利用關(guān)井井溫曲線計算出地溫梯度曲線，選擇開井井溫曲線作為參考曲線，同時輸入地溫梯度及巖石熱力學參數(shù)，采用Ramey方程對產(chǎn)層的產(chǎn)量進行定量計算，地面產(chǎn)量為878bbl/d，與井口計量基本一致。

圖5　X3井測井曲線圖

3結(jié)語

溫度測井可以用來判斷漏失位置、產(chǎn)出井層間竄流等。建議飽和度測井與溫度測井進行組合測井，可以對測井資料進行綜合分析。溫度測井在流量計曲線質(zhì)量不好的情況下，可以用來進行產(chǎn)量的定量計算。

[參考文獻]

[1]郭海敏.生產(chǎn)測井導論[M].第2版.北京：石油工業(yè)出版社，2010.

[2]吳錫令.生產(chǎn)測井原理[M].北京：石油工業(yè)出版社，1997.

[3]吳春. 井溫測井在塔河油田超深井中的應(yīng)用[J]. 特種油氣藏，2005，12(1)：66～69.

[4]孫先漢. 生產(chǎn)測井[M]. 北京：石油工業(yè)出版社，1995.

[5]閆來喜，孫玉環(huán). 井溫測井在疑難井中的應(yīng)用[J]. 測井技術(shù)，1999，23(2)：155～158.

[6]譚承軍.產(chǎn)液剖面測井在塔河碳酸鹽巖油田開發(fā)中的應(yīng)用[A].塔河油田奧陶系逢洞型碳酸鹽巖油藏開發(fā)[C].北京：石油工業(yè)出版社，2003.

[7]李正魁，李俊舫，楊多順，等. 井溫曲線在吸水剖面測井解釋中的應(yīng)用[J]. 斷塊油氣田，1998，5(5)：34～36.

[編輯]龔丹

37 Special Application of Temperature Logging in Onshore Oilfield

Li Liangwen，Hou Zhenyong，Zhou Liangwen，Wu Lejun，Yang Zhihua

(FirstAuthor’sAddress：SchoolofPetroleumEngineering，YangtzeUniversity，Wuhan430100，Hubei，China；BeijingCompany，ChinaPetroleumEngineeringCo.Ltd.，Beijing100085，China)

Abstract:Temperature logging was a conventional logging item in production and injection profile logging, which was thought to be the assistant method in interpretation.However，based on the experience accumulated for several decades in production logging, temperature logging was critical in some special situations.On the basis of introduction of temperature logging, the special applications of temperature logging are summed up，such as shut-in and flowing temperature comparison，flowing temperature gradient and temperature model, by which the problem of reservoir performance monitoring is successfully solved.

Key words:temperature logging；production logging；flowing temperature gradient；temperature model

[文獻標志碼]A

[文章編號]1673-1409(2016)11-0037-04

[中圖分類號]P631.84

[作者簡介]李良文(1976-)，男，碩士生，主要從事油氣田開發(fā)方面的研究工作， llw19760814@163.com。

[收稿日期]2015-12-02

[引著格式]李良文，侯振永，周良文，等.溫度測井在海上油田的特殊應(yīng)用[J].長江大學學報(自科版),2016,13(11):37～40.