M油田復雜管柱條件下生產動態測井精細解釋及應用

平海濤,秦瑞寶,李雄炎,魏丹,劉小梅

(中海油研究總院有限責任公司,北京100028)

0 引 言

在進行生產動態測井時,通常采用七參數組合測井儀器,所測參數包括自然伽馬、磁定位、溫度、壓力、密度、持水率、渦輪轉速[1-4]。其中,井溫曲線用于定性分析解釋井下各產層的生產動態,也可用于定量解釋[5-8];密度、持水率、渦輪轉速主要用于定量計算。通過對以上參數的定性分析和定量計算,可以獲得產層的產出流體性質和產量情況。通常情況下,在生產動態測井時會同時選擇2個流量計進行測量,一般包括全井眼流量計和在線式流量計。全井眼流量計進行定性和定量解釋;在線式流量計起到備份和驗證全井眼流量計的作用,且當全井眼流量計失效時起到彌補作用[9]。生產動態測井資料不僅可以用于產出剖面、注入剖面和注聚剖面等油田動態監測,也可以用于套管破損監測等工程監測[10-18],為油田開發生產措施調整提供依據。

M油田開發生產多年,包括X和Y這2個油藏,目的層為白堊系碳酸鹽巖儲層。油田生產管柱為油管加套管的組合管柱,即部分井段采用套管生產,另一部分井段采用油管生產,但全井眼流量計在油管內無法正常工作。本文針對這種油管、套管組合的生產方式,充分利用2種流量計測量數據的優點,同時規避2種流量計的不足,以全井眼流量計的解釋結果刻度在線式流量計的計算結果,從而獲得高精度的解釋結果,為油田開發措施調整提供有效的技術支撐。

基于裸眼井水淹層測井解釋結果,通過采取避射水淹層的方式,M油田新鉆井投產初期幾乎不產水。隨著油田開發的深入,油田含水率不斷上升,產油量開始下降。造成這一結果的主要原因:油層水淹造成生產井的含水率不斷上升,地層能量不足使得產油量逐漸下降。為了對油田實施動態監測,進行了大量的生產動態測井。實際應用表明,生產動態測井精細解釋成果在開發層系的產出狀況監測和注水層的注入狀況評價中應用效果顯著,為產水層位的封堵和注水方案的制定奠定了基礎。

1 生產動態測井資料精細解釋方法

圖1為M油田生產動態測井曲線圖。M油田生產管柱條件復雜,主要是由于油田的生產方式為套管和油管組合形式,油管底以下井段仍有射孔生產層位,射孔段分布在套管段和油管段。這種管柱特點給生產動態測井資料的錄取帶來較大的影響,主要表現在:①盡管全井眼流量計測量的渦輪轉速數據質量比在線流量計更好、精度更高,但是只能在套管生產井段進行有效測量,而當全井眼流量計進入油管內以后,因全井眼流量計關閉,無法正常工作,圖1中2 940 m以上井段無法獲得全井眼流量計測量的渦輪轉速數據;②在線流量計盡管可以在套管、油管內進行正常測量,但是其測量的曲線質量明顯低于全井眼流量計測得的曲線質量,對解釋結果的有效性影響較大。換言之,由于管柱條件復雜造成了曲線錄取不全或是曲線質量較差,進而使得全井眼流量計和在線流量計均存在一定的不足,使用單一的流量計計算的產量精度和流體性質均存在一定的誤差。

圖1 套管+油管生產動態測井曲線*非法定計量單位,1 psi=6 894.76 Pa,下同

針對這個問題,研究過程中分別對全井眼流量計和在線流量計測的渦輪轉速曲線進行獨立的處理與解釋,獲得2個獨立的產出剖面結果。其中,全井眼流量計由于僅在套管段能夠進行有效測井,僅可以獲得油管以下套管段的產出剖面(見圖2第12道),而且由于測井曲線質量較好,其計算結果精度相對比較高,能夠較為準確地反映射孔段的真實產出情況,油管段的產出狀況無法獲得;在線流量計可以獲得套管和油管段的產出剖面(見圖2第13道),但是和全井眼流量計相比,由于測井曲線質量相對較差,其計算結果精度比全井眼流量計低,與射孔段的實際產出狀況存在一定的誤差。

基于上述2個流量計的解釋結果,在套管段利用全井眼流量計計算的總產液量對在線流量計計算的總產液量進行刻度,即在線流量計計算的總產液量乘一個校正系數R(R=套管段全井眼流量計計算的總產液量/套管段在線流量計計算的總產液量),使得套管段在線流量計計算的總產液量與全井眼流量計計算的總產液量相等,從而獲得在線流量計在油管內校正后的計算結果,這樣就完成了對套管段及油管段在線流量計計算結果的校正。最終解釋的高精度產出剖面為全井眼流量計在套管段的測量數據和在線流量計在油管內經校正的測量數據的綜合解釋結果。

2 產出剖面測井應用實例

X1井是M油田的一口生產井,目的層為碳酸鹽巖地層,生產層位為A和B段,由于避射水淹層,投產初期X1井只產油,不含水。隨著油田開發不斷推進,X1井含水率逐漸上升,當產油111.3 m3/d時,含水達50%以上,為確定產水層位及水淹狀況進行了生產動態測井。

圖2可見,渦輪轉速曲線和溫度曲線的變化反映主力產出層位為底部2個射孔段;持水率曲線在底部2個射孔段出現明顯升高但變化不大的特征,反映底部的2個射孔段含水;頂部射孔段持水率曲線除了藍色實線和粉色實線不穩定外,其他持水率曲線呈現互相平行穩定的特征,且和底部2個射孔段相比,整體略有升高,持水率曲線反映的流體性質為油,但產量不會特別大。

圖2 X1井生產動態測井綜合解釋成果圖

表1所示,在線流量計計算的產油量為57.05 m3/d,產水量為42.51 m3/d,綜合含水率為42.49%(見圖2);全井眼流量計計算的套管段產油量為55.32 m3/d,產水量為70.13 m3/d,綜合含水率為55.90%(見圖2),但無法得到油管段產出狀況。

表1 全井眼流量計與在線流量計解釋成果對比表

圖3 X1井測井綜合成果圖*非法定計量單位,1 ft=12 in=0.304 8 m,下同

按照本文介紹的復雜管柱條件下生產動態測井精細解釋方法計算的產油量和產水量見表2,綜合產水率為51.73%(見圖2第14道)。產水層位為B段的2個射孔段,其中B段上部射孔段含水率為38.95%,B段下部射孔段含水率為60.69%。由于A段的3個射孔段位于油管內,無法進行產量劈分,其綜合產水率為0%。地面生產計量的實際產油量和產水量見表2,綜合產水率為50.97%,精細解釋結果能夠較為客觀地反映地層實際生產狀況,與地面計量結果的一致性較高,產液量和產水率的計算精度得到了明顯提高。從圖2生產動態測井持水率曲線可以看出,井筒動液面深度為3 040 m,位于泵深以下,進一步驗證了管柱設計的必要性。

X1井常規測井曲線及生產動態測井解釋成果見圖3。基于生產動態測井解釋結果,為了降低含水率,對B段2個產水層進行了封堵,只對A段進行生產。如圖4所示,實施封堵后,X1井含水逐漸降低至0.1%左右,產油量提升至900.00 m3/d,降水增油效果顯著。

表2 解釋成果與地面生產計量結果對比

3 注入剖面測井應用實例

X2井是M油田的一口注水井,目的層為碳酸巖鹽地層,射孔段為Y油藏的1、2、3號層。隨著油田的開發,Y油藏地層能量下降明顯,在油田的構造高部位形成了明顯的低壓區,由于地層能量不足,X2井產油量出現明顯的下降,亟需通過注水措施來補充地層能量、提高開發效果。為了確定目的層各射孔段的注入能力制定油田注水方案,對X2井進行了注入剖面測井。

圖4 X1井生產曲線圖

圖5第11道剖面為在線流量計解釋結果,射孔段2(3 845.0～3 863.0 m)與射孔段3(3 870.0～3 895.0 m)的注入比例分別為87.7%和12.3%,射孔段3的注入能力低,難以滿足射孔段3單層注水補充地層能量的目的。此外,這2個射孔段的注入比例(87.7∶12.3)與它們各自滲透率與儲層有效厚度的乘積之間的比值(約為2∶1)也存在矛盾。測井解釋成果(見表3)顯示位于射孔段3頂部的5號層滲透率達到了4.2 mD(1)非法定計量單位,1 mD=9.87×10-4 μm2,下同,為一相對高滲透層,其滲透率明顯高于上、下儲層的滲透率。因此,結合常規測井解釋結果開展X2井注入剖面精細解釋。

表3 X2井測井解釋成果表

圖5 X2井注入剖面解釋成果對比圖

圖5第11道為利用在線流量計解釋結果,結果表明射孔段2的注入量實為射孔段2和射孔段3頂部5號層注入量之和。圖5中第12道精細解釋結果顯示,經小層產量劈分解釋5號層單層注入比例達到16.4%,射孔段3實際注入比例為35.7%,總注入量1 256.07 m3/d,與實際注入量1 275.21 m3/d基本一致。其中,射孔段3單層注入量為448.43 m3/d,注入能力較好,根據解釋結果,射孔段2和射孔段3的注入比例為0.643∶0.357(約為2∶1),與這2個射孔段各自滲透率與儲層有效厚度的乘積之間的比值(約為2∶1)基本一致。基于注水剖面精細解釋結果(見表4),結合地面實際注入狀況,確定油田底部注水的方案。油田實際生產情況顯示,X2井開始注水之后,在油嘴及井口壓力保持不變的情況下,注水受效井Y3井的日產油逐步增加,進一步驗證了注水方案的有效性。

基于X2井確定Y油藏底部注水方案,在Y2井也進行了底部注水。由圖6可見,實施注水措施前,這2個井組的產量自然遞減率為20%;實施注水措施后,生產曲線遠在此遞減趨勢線(圖6中黑色帶箭頭虛線)之上,2井組的產量自然遞減得到有效改善,基本實現穩產。注水措施實施1年后,X2井組(3口生產井)累計增油41.66×103m3,Y2井組(3口生產井)累計增油9.54×103m3,注水增油效果顯著。

表4 X2井注水剖面測井解釋成果表

圖6 X2、Y2井組生產動態曲線圖

4 結論與認識

(1)生產動態測井解釋是一個綜合解釋過程,要充分利用測井過程中所得到的各種信息,僅使用單一流量計數據往往難以獲得合理的解釋結果,從而影響措施調整決策制定。

(2)油管+套管組合管柱條件下,分別對套管和油管內流量計測的渦輪轉速曲線進行獨立解釋,并以套管內全井眼流量計對在線流量計進行刻度,有效彌補了全井眼流量計在油管內無法正常工作、在線流量計由于曲線質量差而造成計算精度低的缺點,結合2個流量計的綜合解釋結果獲得復雜管柱條件下的高精度解釋成果。基于上述生產動態測井資料的解釋方法,有效地實現了產水量、產油量的高精度計算,為封堵產水層位措施的制定奠定基礎。

(3)基于本文方法開展生產動態測井注入剖面的精細解釋,其中,加強了對常規測井解釋結果的應用與分析,著重考慮相對高孔隙度、高滲透率層位的注入潛力,合理選擇計算層段,實現注水層段注入量的合理劈分和精細解釋。針對注水層段,精細劃分注水層段各小層的吸水比例,從而可以確定注水層的準確深度,為注水方案的制定提供技術支持。