動態監測技術在油田開發中的應用與發展

石海峰

摘要：我國油田開發過程中由于開發后期面臨含水量高、油層分布不集中、等問題，使得開采情況復雜，產量低。動態監測技術能夠對開采過程中的變化參數進行采集，從而指導油田開發過程。文章主要就過套管地層測試、過套管油藏飽和度監測、微地震監測技術三大技術在油田開發過程中的應用和發展過程進行詳細的研究，為有效的監控開發過程，合理調整開采計劃，提高產率節約成本，為加強動態監測技術提供參考。

關鍵詞：動態監測技術;油田開發;應用;發展

中圖分類號：P631.4;TE144文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2019）11-0043-05

由于缺乏統一的管理，以及對油田多年的開發，我國很多油田已經面臨開發后期，其特點是高含水或特高含水，這就代表著平面和層間儲層均已高度水淹，致使余油分布不集中、層內水洗厚度增加，對油田開發的難度逐漸增大，另外，我國油田地下注水流線也經常有變化，導致油田油層分布不均勻，使得開采情況日益復雜。在油田開發過程中，對于油水井實現動態監測可以實時把握油井狀態，給油田開采過程帶來很大的便利，亦可以作為施工過程的重要依據，在開采過程中實時動態監測出現問題可以及時解決問題，有效提高工作效率，對油田開發過程安全進行保障。在日益復雜的油田開發過程中，對開采技術要求也越來越高，只有進一步發展我國動態監測技術，才能滿足我國對于油田開發工作的需要，使我國的油田開發事業得到進一步的提升。然而目前我國的動態監測技術依然面臨著很多嚴峻的問題，主要在生產測井技術和開發試井技術2個方面。

1生產測井技術和開發試井技術

1.1生產測井技術需要提升的方面

1）低滲透率油田注產剖面測井技術還不能滿足生產需求，急需改進。

2）聚合物驅注產剖面測井技術依然不成熟，達不到開采要求，有待提高。

3）對于油田中剩余油量的評價技術的解釋精度不夠準確。

4）對于生產測井技術中的集成和定量需要進一步加強，深層氣井、水平井和三元復合驅測試工藝技術有待提高。

5）對于特殊或者復雜的油井使用軌跡檢測和套損檢測技術的研究有待進一步加強。

1.2開發試井技術面臨的技術難題

開發試井過程中面臨的問題主要是資料錄井技術方面和試井評價技術這兩方面。資料錄井技術存在的問題主要是使用的工具不配套、高端設備稀缺;試油、試采的工藝流程不夠綠色環保，達不到環境要求;油井下的無線傳輸技術差、儀表稀缺等。試井評價技術主要是沒有充分利用溫度資料;目前還沒有形成獨立的試井評價系統;對于深層氣井配套解釋方法的研究欠缺;三元復合驅的試井解釋方法有待提升;分層測試技術的方法效率低等。

面對以上存在的動態監測技術的挑戰及其問題，長時間的油田開發必定導致高含水井數量的上升、改進方法不及時不足以解決問題、產率和品質下降等情形。因此，加強油田開發過程中動態監測工作力度，深化對動態監測技術在油天開發中的認識，來有效指導開發實踐工作。

2動態監測技術在油田開發中的應用與發展

隨著油田開發事業的發展，動態監測技術的種類越來越多，技術逐漸成熟，應用于油田勘探、開采以及后續評價過程中。對油藏開發有著極其重要的決定作用。

2.1過套管地層測試（CHDT）

在油井中確定壓力和流體類型對于油藏的開發尤為重要，在套管井中得到的資料可以讓工作人員根據具體的開發情況更好的設計開發方案，指導工人的開采作業。CHDT作為一種新型的測試儀器，可以鉆過套管、水泥、花崗巖等，來測量油藏壓力并收集地層流體樣品。對孔洞的密封使得工作人員不再需要花費大量精力來修復套管和水泥就可以繼續生產，提高了工作的便捷度和效率。

套管井數據可以有效的幫助油藏進行管理，壓力數據是工作人員指定油藏管理計劃最為重要的參考數據。Aera公司使用過套管地層測試對油井進行測試來確定5號井地層壓力以及流體情況。根據這些測試結果對預測情況進行動態實時分析。在每個壓力測試深度具有良好的重復性，表明作業進行的很順利，如圖1（左）。對壓力數據的實時動態分析幫助該公司評估開采情況，以此優化開采計劃。如圖1（右）對四口井中測試的壓力剖面（藍色）和初始壓力剖面（紅色）相比較并進行分析之后為第5口井的二次開采計劃的制訂提供了很重要的參考信息，從而優化了油藏的管理。

除此之外，該技術還應用在以下方面。首先，是對于儲氣井中的儲集層的識別;在井下條件較為復雜的時候作為一種風險極低且可以代替裸眼地層測試的測試方法，增加測試的安全性和可靠性;對于各種條件下的壓力動態實時監測，例如水驅，二氧化碳驅、蒸汽驅過的壓力情況。綜上所述，這些優點使得過套管地層測試技術在油藏開發過程中得到了廣泛的使用，加強對地層壓力的監控，幫助相關工作人員對油田開發工作進行管理和作業。

2.2過套管油藏飽和度監測（RST）

RST是油藏飽和度測井儀，斯倫貝謝公司生產的新一代的飽和度監測產品。如圖3所示，RST儀器分為A、B、C、D 4種類型，分類依據為井眼的大小。雙探頭能譜系統是RST儀器中特有的，能夠同時記錄碳與氧及雙發射方式的熱中子衰減時間。通過碳氧比C/O的值來確定含油飽和度，因為C/O值不受地層水礦化度的影響。當地層水礦化度低或未知的情況下，使用C/O模式測定含油飽和度是比較適合的。但是當地層水礦化度高，采用熱中子衰減（Dual-Burst）模式測量更適合。因為RST測量的碳/氧比值與地層水礦化度無關，因此與電阻率法或俘獲截面法不一樣，RST測量的碳/氧比值計算得來的剩余油體積與地層水礦化度沒關系。

與傳統的碳/氧儀器不同，斯侖貝謝新一代的雙探測器RST儀器的測量結果在以下2個方面更具有優勢。

1）在ALPH處理時，將窗口法、剝譜法測定的碳氧比值結合起來比較，能夠消除泥質含量對油藏飽和度的影響。

2）通過用ELANPLUS計算的體積分析結果逐點計算FCOR-NCOR交會圖中的四個極點，能夠有效消除井內流體、地層巖性的影響。

結合這兩種測試方法能夠確定和量化原生水和注入水的礦化度差別，礦化度高以及在清污混注條件下存在的飽和度測定不準確的問題輕易解決。在實際應用于測定深井飽和度時，在清污混注模式下，采出水礦化度變化范圍寬（1-3x10⁵mg/L），使得中子壽命飽和度測試結果不準確。通過RS了儀器的使用，結合以上兩種方法，克服了測試不準確的難題。

實例分析：2018年9月，利用RST技術對A井進行測井，通過對裸眼油井來解釋測定結果，發現1、2號井的飽和度基本沒變化如圖4所示，沒有水淹痕跡。從表1可以看出，2476m-2481處RST計算的飽和度值較大，為油層。2481m以下發現飽和度值逐漸下降，且水淹程度和飽和度值呈現負相關結果。2482m處即有明顯的水淹現象。

通過對這測試結果的分析，2號層具有較低的孔隙率（12%），能作為物理夾層，1號層進行補孔補救。經過改進之后，每日產油43.9t（增加20.1t），含水量為4.7%（下降49.8%），效果突出如圖5所示。由此次實驗，良好的驗證了飽和度測試結果和A井動態變化過程的吻合，因此RST技術應用于測井過程的動態監測時合適的，應得到廣泛的推廣。

2.3微地震監測技術

微地震是在開采地下礦井或者油田過程中發生巖石破裂而產生的小地震，此現象通常發生在裂隙的斷面上，當斷面上的應力受到生產活動的影響時，新產生的裂隙就會產生新的應力，集中在裂隙區域的應力能逐漸增大，當到達上限的時候就使得缺陷區域發生變形，裂隙變寬，部分應力能以聲波的形式釋放出來，從而形成了微地震。

微地震監測技術開始于1973年美國首先使用此技術用于地熱開發行業，1987H.R.Hardy成功地運用聲發射技術進行了地下水壓裂縫的定位研究，到了80年代初，此技術已經能成熟的應用于地熱行業，幫助監測水動力壓裂作業并模擬、追蹤流體的運移，確定開發井的目標及幫助描繪裂。由于微地震監測技術具有高分辨率覆蓋以及低成本高效率等優點，逐漸應用于油藏開發行業，解決了地震檢波器分辨率低的技術問題，逐漸從試驗研究階段轉向商業應用。

微地震監測根據監測時間分為臨時性和永久性監測，臨時性監測周期短則幾小時長則幾周，技術成熟應用最多。永久性監測對設備要求高因此不常用。根據監測信號接收點的不同分為地面和井中監測，地面監測接受點在監測對象周圍地面上，由于信號從地下傳播上來路線復雜信號有損，使得監測數據信背比低、可靠性低。井中監測在目標井中布置接受點，使得信號大大增強，因此應用更廣泛。

圖6微地震監測技術包括3個方面：采集數據、震源成像、精細反演等。采集數據為監測的基礎，左圖為數據采集過程的示意圖，壓裂設備和記錄設備的井間距離通常小于800m，采集過程中設計參數保持不變。在記錄前需要標記檢波器的位置，測定地層速度。震源成像是對采集數據后的重要工作，根據采集到的不同信息有不同的方法來處理。震源成像方法主要有縱橫波時差法、Ceiger修正法、同型波時差法、偏振分析定位法、三圓相交定位法等五種方法。借助計算機技術，通過這些方法來呈現現場實時成像。以上成像方法都說設定速度均勻已知情況下計算得來的，為了得到真實情況需要進行精細反演。多次迭代逐步求取模型修正，直到滿足要求為止。

低滲透率儲層實現高產穩產的必要手段為儲層壓裂。為地震監測技術是目前儲層壓裂中最準確、實時、信息量最大最準確的監測方法，通過實時動態的微地震監測（圖6為儲層壓裂過程的微地震監測成像）可以及時的指導壓裂作業，及時調整工藝參數，例如壓裂的范圍、方向、大小進行調整、定位，考察壓裂作業的情況，對其他的生產或者進一步的生產提出參考意見，進一步提升開采的效率。

油藏驅動也是實現油田穩產高產的重要手段，目前很多油田都依靠注水注氣來保持高產穩產。在這個過程中，流體壓力的移動和變化將觸發微地震現象。微地震成像能對巖石內部流體前緣實現3D成像，信息更加準確更具有針對性，且成本低。通過對成像數據的分析，油田開發工作人員可以調整優化開發方案，提高開采效率和收益。

雖然微地震監測技術進入油田開發行業時間不長，但是通過很多公司和科研機構的努力，該方法在油田開發過程中具有高效率、低成本等優勢，具有很大的應用價值。且我國油田開發主要考壓裂、注水注氣來實現高產穩產，所以對微地震的需求很大。因此微地震技術的應用和發展也會逐漸的更成熟。

3結語

本文主要對油田開發過程中動態監測技術的應用和發展進行了研究，主要設計的技術為過套管地層測試、過套管油藏飽和度監測、微地震監測技術。過套管地層測試代替傳統裸眼地層測試方法，更簡便可靠。過套管油藏飽和度監測在復雜條件下依然可以準確測定油井飽和度，進而分析水淹程度，及時調整計劃。微地震監測技術最為新型技術在低滲透率儲層、油藏驅動方面具有很大的潛力。

油藏開發工作是我國發展中非常重要的基礎、決定性工作，一定程度上決定著我國的發展，因此必須提高油田開發過程中的工作質量和效率。動態監測過程對于油田開發有著至關重要的作用，應利用動態監測過程中的數據對開采計劃進行合理的調整，制定科學的方案，減少能耗提高產率。對于動態監測技術在油田開發過程中的應用和發展應當引起人們的注意，動態監測技術在油田開過程中技術上依然還有待提升。