喇嘛甸油田氣頂監測測井技術

(大慶油田有限責任公司測試技術服務分公司 黑龍江 大慶 163153)

·經驗交流·

喇嘛甸油田氣頂監測測井技術

肖勇

(大慶油田有限責任公司測試技術服務分公司 黑龍江 大慶 163153)

針對大慶喇嘛甸油田氣頂構造的儲層中油氣壓力是否平衡的問題，通過中子-伽馬、中子-中子和TMD-L三種氣液界面監測測井方法優缺點的論述，得出TMD-L測井方法在有效監測氣液界面監測方面具有氣層判別依據多、安全、環保和施工簡單等優勢。

儲層油氣壓力；氣液界面監測；中子-伽馬；中子-中子；TMD-L測井技術

0 引 言

大慶喇嘛甸油田是一個含有氣頂的構造油氣田，儲層成層狀分布[1]。氣頂油藏在未投入開發動用前，油區和氣區保持平衡狀態，原始油氣界面不會發生移動[2]。當油藏投入開發后，就會破壞原有的平衡狀態：當氣區壓力高于油區壓力時，氣頂氣就會向外擴張，并依靠氣頂前緣的推進而驅油，在油井井底附近形成氣錐或氣舌，隨之油井發生氣竄，導致油氣界面參差不齊，油井減產，氣頂減壓，開發工作陷于被動；當油區壓力高于氣區壓力時，油可能會侵人氣頂，造成回采困難而損失資源[3]。因此，開發氣頂油田需要保持油、氣壓力的平衡，及時判斷油氣界面移動狀況，防止油區和氣區的油氣互竄具有重要意義。

大慶喇嘛甸油田于1973年投入開發，根據儲層分布特征，制定的開發方案是：在油區采用反九點法面積井網注水開發，暫緩開采氣頂氣，通過調整油水井的工作制度，實現油氣區的壓力平衡，維持油氣界面的相對穩定[4]。依據開發方案，在油區、氣區及氣區外沿部署了一系列監測井，通過生產測試資料確定氣頂、油氣界面以及油水界面位置，判斷油氣區壓力是否平衡，為開發方案的調整提供依據。喇嘛甸油田開發40多年來，通過對監測井測試得到的測井資料準確地反映了油氣界面的變化情況，為采油廠調整開發方案提供了可靠的依據。

1 常規監測油氣界面測井方法介紹

為了提高井的利用率，喇嘛甸油田選用油氣邊界上的部分注水井兼作油氣界面的觀察井，采用配注管柱向下部已射孔層注水，氣層和氣液同層和氣液界面以下的鄰近儲層均不射孔。在喇嘛甸油田開發過程中，先后采用中子-伽馬和中子-中子兩種測井方法對氣液界面進行監測。

1.1 中子-伽馬測井油氣界面監測基本原理

在油田開發初期，油氣界面的識別主要利用中子-伽馬測井、聲速測井以及電阻率測井資料。當地層含氣時，由于天然氣的H原子含量少，中子-伽馬測井計數率增高；而聲波時差由于天然氣的聲阻抗大顯示為高值，同時出現周波跳躍的現象。將聲速時差與中子-伽馬計數率曲線兩坐標反向(其中中子伽馬曲線由左向右方向增大)，使兩曲線在淡水層(或純泥巖層)處重合，則在砂泥巖地層，根據聲速時差曲線與中子-伽馬曲線疊加顯示的包絡面積判斷氣層，氣液界面由中子-伽馬曲線的下沿半幅點來確定。由于聲速時差曲線是完井時錄取的資料，在油田投入開發初期，利用中子-伽馬測井曲線與聲速時差曲線疊合法快速直觀定性解釋氣層并根據中子-伽馬曲線劃分氣液界面是可行的。當含氣頂油田投入開發后，儲層物性、壓力和流體性質都會發生變化，開發初期錄取的聲速時差測井資料不能確切地反映井的動態情況。通過與試氣結果進行對比并利用統計分析的方法，總結出了中子-伽馬比值法來解釋氣層。定義放射性比值為Bn-r：

(1)

(2)

結合喇嘛甸油田油氣分布特征，利用數學統計分析的方法，得出利用中子-伽馬識別喇嘛甸油田氣層經驗值，當Bn-r大于等于1.20時為氣層。相對于孔隙中充滿油或低礦化度水的儲層及含束縛水較高的純泥巖層而言，由于氣層密度小，單位體積內儲氣層的含氫量遠比油水層底，故中子-伽馬測井曲線對氣層的響應為高計數率。

1.2 中子-中子測井油氣界面監測基本原理

由于中子-伽馬下井儀直徑大(89 mm),每次測井前后必需作業施工(分別起下一次管柱)，影響兩天的正常生產。而且必須加測一條自然伽馬曲線才能解釋，為提高工效，減輕作業負擔，降低油田開發的作業成本費用，從1980年起，開始使用Φ42.9 mm的中子-中子測井儀，在不動配注管柱的條件下，直接在配注管柱內測井。通過1981年在13口配柱井內錄取到的中子-中子測井資料與拔出配注管柱后中子-伽馬測井資料的對比和分析統計結果表明：中子-中子探測快中子經地層減速后的熱中子密度，其測量結值不受地層自然放射性(即局部高放射性自然伽馬異常)的影響。中子-中子測井曲線與中子-伽馬測井曲線在除局部特殊地層(自然伽馬異常)外，兩者有極好的相似性。定義中子-中子比值Bn-n：

(3)

式中，Nn-n為儲層的中子-中子測井值，單位API；Nnsh為與解釋目的層同地層組內泥巖段中子-伽馬測井平值，單位API。

將各井各儲層的中子-中子比值與中子-伽馬比值作交繪圖，通過統計分析得出關系(4)：

Bn-n=1.222Bn-r-0.161

(4)

當Bn-r=1.20時，Bn-n=1.30，由此得到中子-中子測井判斷氣層的比值下限。

1.3 利用中子-伽馬和中子-中子監測氣液界面應用效果

圖1是喇嘛甸油田某井中子-伽馬測井識別氣層與中子-中子測井識別氣層對比圖，圖中顯示依據Bn-r和Bn-n經驗值識別氣層的結果一致。表明利用中子-中子測井監測氣頂油田的氣液界面和區分氣液層是可行的。因此在配注管柱內進行中子-中子測井，使用中子-中子相對比值法解釋判斷氣液層，并根據中子-中子曲線半幅點劃分氣液界面的方法一直沿用至今。

圖2為喇嘛甸油田某井油氣界面動態監測圖，將該井歷年油氣界面監測測井曲線繪在一起，清楚的顯示出該井從開發到現在的油氣界面變化情況。以每次所確定的油氣界面深度為縱軸，時間為橫軸所做出的曲線，顯示油氣界面的位置隨時間變化的趨勢就更加明顯。

1.4 常規氣液界面監測方法的缺點

中子-伽馬測井和中子-中子測井施工時需要使用4.5 c.u.的Am-Be中子源，如果采用密閉施工，裝源后，在防噴管和井口安裝和拆卸過程中勢必給施工人員帶來輻射，同時考慮到一些不可預見的因素，在施工中可能出現其它放射性的輻射問題。為了安全使用放射源，保障從事放射工作人員的健康與安全，20多年來一直采用敞口測井(非密閉的方式)。導致測試過程中井中的污水直接排放到井場周圍，破壞井場周邊的土壤和植被。為了嚴格執行環境管理體系程序文件中采取多種措施最大限度地控制跑、冒、滴、漏對環境產生的影響，減少資源能源的浪費和環境污染。為解決人體傷害及環境污染問題，需要采用一種新的測井工藝實現氣頂監測的目的，熱中子衰減巖性評價儀(TMD-L) 采用脈沖中子源避免了對人體的傷害并且不會對環境造成污染。

圖1 喇嘛甸油田某井中子-伽馬測井與中子-中子測井識別氣層對比

圖2 喇嘛甸油田某井油氣界面動態監測圖

2 利用TMD-L測井技術監測氣液界面

2.1 TMD-L測井儀簡介

圖3 TMD-L儀器結構圖

即Thermal Multig ate Decay-Lithology Tool, 是哈里伯頓公司推出的熱中子多門衰減巖性測井儀[5]，通過測量伽馬時序譜來獲取地層熱中子俘獲能力。TMD-L儀器的結構如圖3所示，該儀器測井垂直分辨率為60.96 cm，最大探測深度為30.5 cm，耐溫可達177℃，耐壓可達103.4 MPa，外徑為43 mm；儀器的雙探測器采用BGO(鍺酸鉍)晶體，比采用NaI(碘化鈉)晶體的探測靈敏度高出2倍以上，測井時儀器的遠近探測器同時記錄非彈譜、井眼譜、俘獲譜、本底譜等，獲取信息量大，重復性好，為有效的分析地層元素提供了依據。數據的采集由程序自動實時監控，保證了每一次采集的有效性。儀器發射的中子由程序自動控制發生，保證了儀器始終處于最佳的發射和接收狀態，實現了數據采集的質量控制自動化。因此該儀器具有耐高溫、高壓、測井通過率高、數據采集穩定、測速高(測井速度3～9 m/min)等優點。TMD-L從儀器原理上類似于中子-伽馬測井，同時具有采用脈沖中子的方式，外徑小，可以密閉施工，不會產生污染環境和人員的輻射傷害。

2.2 TMD-L測井儀氣液界面監測基本方法

1) 利用RTMD與RIN疊和。在油水層2條曲線基本重合，在非滲透層RTMD小于RIN(即RTMD在RIN的左邊)，而在氣層或致密層RTMD則在RIN的右邊，二者疊加即可作為氣層判斷的一種標準。

2) 利用FTMD和NTMD進行疊加。可以通過正分離(FTMD高于NTMD)定性指示地層是否含氣或者致密。

3) 利用PHIT判斷氣層。這條曲線相當于中子孔隙度，在氣層位置明顯降低。

2.3 TMD-L測井技術監測氣液界面應用實例

圖4為喇嘛甸油田喇4-3222井TMD-L氣液界面監測測井成果圖。2007年7月2日對喇4-3222井進行了對比試驗，分別進行中子-中子和TMDL測井，為了便于對比，把中子-中子找氣測井曲線NEU放在了第五道。

圖中主要測井曲線說明：

公元2311年的一次拍賣會上，一件收藏品被拍到了天價。據稱這套藏品對研究三百年前那個時代具有極高的學術價值，它囊括了當年某人從出生證、學生證、畢業證、體檢合格證、工作證、結婚證、準生證、獨生子女證、房產證、稅務登記證……一直到死亡證所必備的301個證件。

GRCO(第一道)：地層自然伽馬。可用于判斷巖性，深度校正，在砂泥巖剖面中計算泥質含量。

CCL(深度道)：接箍曲線。可用于深度校正，指示射孔位置以及井鹽管柱和工具。

SGFM(第二道)：地層宏觀俘獲界面。

SGIN(第二道)：是SGFM經過環境校正后的地層俘獲截面值。這一曲線在測井時不是實時輸出的，后經過井眼流體礦化度和類型、井眼管柱，以及水泥的存在、厚度和礦化度等環境因素的校正后能得到更精確的數值。

RTMD(第三道)：近探測器與遠探測器俘獲計數率之比。可用于計算地層孔隙度和定性指示地層是否含氣；由于這一比值受氣的影響，用這一條曲線很難把氣層和致密巖層區分開。

RIN(第三道)：近探測器與遠探測器非彈計數率之比。

NTMD，FTMD(第四道)：分別為近探測器和遠探測器經過校正后的總計數率。如果已知儲層信息，可以通過正分離(FTMD高于NTMD)定性指示地層是否含氣或者致密。

GI2(第四道)：氣層指示曲線。這條曲線是對測井曲線進行處理得到的一條氣層指示曲線，在氣層位置GI2明顯增大。

NEU(第五道)：中子-中子測井中子伽馬曲線。并在其上標注了放射性找氣測井解釋所得放射性比值。

圖中SⅠ1-5和SⅡ1+2油層組顯示為氣層，氣底位置在914.6m附近，TMD-L測井和中子-中子找氣測井解釋結論一致。圖中SⅡ5-8油層組(930.0-942.0 m)2種方法都顯示異常。

3 結論和建議

中子-伽馬和中子-中子在監測中劃分氣液界面和區分氣液層是可行的，但由于儀器及測量原理的限制，油水層的含氫量差異不明顯，不能有效的區分油水層。TMDL測井可以通過硼、釓溶液作為指示劑，采用測-注-測、測-滲-測工藝來區分油水界面。通過對比試驗解釋分析結果可以看出與放射性中子-伽馬、中子-中子找氣測井相比，TMDL測井存在以下優勢：

1)TMDL測井采用脈沖中子源，對人員無傷害，采用密閉施工，對環境無污染。

2)獲取信息多，可以從多個角度對存在的氣層作出正確的判斷。中子-中子測井只有一條有用信息。

圖4 喇嘛甸油田喇4-3222井TMD-L氣液界面監測測井成果圖

3)TMDL測井具有GRCO、SGFM、CCL三條曲線，便于校正深度。

TMD-L測井資料不能直接區分致密層與氣層，需要結合裸眼井資料進行綜合分析來實現。

[1] 喬賀堂.生產測井原理及資料解釋[M].北京：石油工業出版社，1992：315.

[2] 余守德.氣頂砂巖油藏開發模式[M].北京:石油工業出版社，1999.

[3] 曾 明，周 琦，冷 風，等.氣頂砂巖油藏油氣界面移動狀況判斷[J].江漢石油學院學報，2004，26(2):60-66+177.

[4] 冀寶發，徐正順.喇嘛甸油田開發中油氣竄流的控制及調整[J].石油勘探與開發，1988,4:60-65.

[5] 沈付建.TMD-L測井儀氣層評價技術[J].油氣田地面工程,2010,29(10):92-93.

Gas-capMonitoringLoggingTechnologyinLamadianOilfield

XIAOYong

(LoggingandTestingServicesCompany,DaqingOilfieldCo.Ltd.,Daqing,Heilongjiang163153,China)

Aiming at the balance problem of oil and gas pressure in the reservoir of oil field gas cap structure in Daqing Lamadian, the advantages and disadvantages of neutron-gamma, neutron-neutron and TMD -l monitoring well logging methods of gas and liquid interface were discussed, and it was concluded that TMD-L logging method has some advantages in effectively monitoring the gas-liquid interface such as more identifications on gas layer discrimination, safe, environmental protection and simple construction.

reservoir oil-gas pressure; gas-liquid interface monitoring; neutron gamma; neutron neutron; TMD-L logging technology

肖 勇，男，1972年生，工程師，1995年畢業于大慶石油學院測井專業，主要從事測試技術管理及科研推廣工作。E-mail: dlts_xiaoyong@petrochina.com.cn

P631.8+1

A

2096-0077(2017)05-0083-05

10.19459/j.cnki.61-1500/te.2017.05.021

2017-01-18編輯馬小芳)