注二氧化碳井綜合找漏測井方法研究與應用

張晶宇，董憲鵬，白玉勝，王 璇，關 浩，王筱曄

（1.中國石油集團測井有限公司長慶分公司，陜西西安 710200；2.中國石油長慶油田分公司第五采油廠，陜西西安 710201）

姬塬油田黃3 試驗區位于黃3 井區長8 油藏西北部，試驗區一線油井37 口，注氣井9 口，注氣前平均單井日產液2.00 m3，單井日產油0.78 t，綜合含水率55.7%，屬于低產低效單元。該區塊實施二氧化碳驅油技術后，直接將二氧化碳引入原油的生產系統，使得采油井井筒內形成了高含水率、高含二氧化碳、高礦化度的腐蝕環境。其結果造成井筒油套管完全暴露在惡劣的腐蝕環境中，造成油套管不同程度和不同形態的局部腐蝕現象，比如鋼材腐蝕穿孔、開裂等現象，這些情況都會嚴重影響井筒的完整性，而采油井井筒作為原油自儲層流至地面的唯一通道，井筒的完整性直接決定著油田正常生產。因此，對于實施二氧化碳驅的油田，檢測井筒完整性并進行找漏找竄是油田開發中必須要解決的問題[1-5]。

目前，常規的井下油套管漏點檢測方法主要有多參數測井、脈沖中子氧活化測井、多臂井徑測井等，但是每種測井方法都有一定的局限性，單一測試無法實現精準找漏。通過一系列的技術攻關與現場試驗，大力發展噪聲測井等新技術，綜合應用固井、套損、多參數、脈沖中子氧活化、噪聲、井溫測井技術，建立完善的測井施工方案，可以實現精確找出注二氧化碳井油套管漏失點。

1 精準找漏測井技術

1.1 脈沖中子氧活化測井技術

目前二氧化碳注入井井下管柱為分層配注或喇叭口下入目的層位以下，測試結果顯示目的層位二氧化碳相態均為超臨界流體，其物理性質密度與液體相似，黏彈性與氣體相近。常規注入剖面測井技術中的同位素、電磁流量、示蹤、渦輪等方法無法滿足二氧化碳驅測井的需求，注入剖面的測井方法只能采用脈沖中子氧活化測井方式。

脈沖中子氧活化測井判斷井筒漏失的原理為：當含有氧原子的流體經過中子發生器周圍時，被快中子活化，被活化的流體在流動過程中發生衰變放射伽馬射線。在流體的流動方向上，有多個伽馬射線探測器，能記錄活化流體到達探測器所經歷的時間，結合源距便可計算出流體速度。在已知測試井筒截面的情況下，通過流體速度可計算出流量。脈沖中子氧活化測井儀通過測量中子伽馬射線活化的時間譜來算出流體速度，進而計算流體流量，來反映油管內、環型空間、套管內水的流動狀況，通過對水流狀況的分析來判斷是否存在漏失。

1.2 噪聲測井技術

井筒內流體或氣體通過阻流位置時將產生壓力降，流體的動能在阻流部位轉換成熱能和聲能。因此，在阻流位置附近可探測到噪聲，噪聲強度的大小隨著流體與氣體流速變化而變化。通常，流體速度變化可以發生在產出口、泄漏口、注水位置、竄槽或套管縮徑等處。通過對井內這種非人工激發的、由流體流動而產生的自然聲場的測量，并研究其頻率和幅度特征，同時結合井筒管柱、射孔位置等相關信息，就可以確定地質參數和井筒的工程狀況。

噪聲測井通過對流體在管內或管外水泥環孔道流動時產生的噪聲幅度及頻率的測量判斷流體的類型及方位（圖1），結合井溫、流量測井等方法，有利于提高找漏、找竄準確性及成功率。該方法廣泛適用于油、氣、水井。

圖1 噪聲測井響應特征圖

1.3 多參數測井技術

二氧化碳在溫度高于31.26 ℃，壓力高于7.38 MPa時，會成為超臨界流體。隨著深度增加，溫度、壓力逐漸升高，密度逐漸變小，持水率值不變。多參數測井主要通過測量井筒溫度、壓力、流量、密度、持水率等參數，確定注入井的注入剖面即分層注氣、注水等情況。

其測試目的和意義主要為確定注入剖面，檢查分層配注效果；識別地層大孔道，揭示層間、層內矛盾，調整注入剖面；檢查套管漏失部位；判斷停注段死嘴漏失、封隔器漏失；檢查改造措施效果。

1.4 套損測井技術

目前套損測井主要運用多臂井徑與電磁測厚組合測井技術。井徑基本測量原理是通過物理接觸的方式，將井筒內徑的變化經由儀器轉換裝置傳遞到位移傳感器，位移傳感器將位移的電信號變化以電磁感應的方式表征，然后通過刻度換算成井徑的變化，MIT 多臂井徑測井儀為典型的井徑測井儀器，多與電磁測厚測井儀組合使用。

電磁測厚的理論基礎是法拉第電磁感應定律，通過對電磁感應原理進行運用，利用金屬套管在電磁作用下表現出的物理特性來對套管在井內的損傷、形變、穿孔、腐蝕、壁厚等情況進行評估。典型的電磁測厚測井儀器為MTT 電磁測厚測井儀，其主要由接收系統和發射系統構成，其運作方式為發射信號、電磁感應、接受信號。

2 綜合找漏測井實例

塬X 井于2018 年11 月15 日開始注二氧化碳，目前累計注二氧化碳10 136 t。2019 年4 月停注，復注后油壓漲到19.50 MPa。2020 年11 月壓力由14.20 MPa降至8.30 MPa。當前注入壓力6.90 MPa，懷疑井下漏失。

該井油壓壓力系統發生明顯變化，且前期已經注入10 000 t 二氧化碳，注入壓力的減少說明該井非注入低壓力層位套破，導致注入壓力下降。分析泄漏的可能途徑是油管腐蝕穿孔后，注入的高壓氣體從油管穿孔處進入環空，由環空進入套管破損處低壓力層位。根據井況，采用脈沖中子氧活化、多參數、噪聲測井等方式綜合找漏，檢測該井可疑漏點，為下步措施提供資料支持。

2.1 多參數-噪聲測井

以30 m3/d 注入量注二氧化碳，在該工況下對全井段進行多參數-噪聲測井的連續測量。通過對塬X全井段井溫、壓力、流量測井曲線進行分析，發現曲線在1 823.00 m 處出現明顯異常，該處井溫曲線快速恢復到地溫，流量曲線值變為零，說明該井油管存在漏失（圖2）。

圖2 多參數測井成果圖1 823.00 m（1∶500 比例）

動態方面驗證：結合該井注氣油壓8.47 MPa，注氣套壓6.95 MPa，壓力系統異常，間接判斷油管存在穿孔泄漏的可能。在1 700.00 m 處井溫存在明顯負異常，其他曲線無異常，分析原因可能是該處存在氣體注入現象（圖3）。

圖3 多參數測井成果圖1 700.00 m（1∶500 比例）

噪聲的幅度與流量的大小有關系，一般流量越大，幅度就越大。而噪聲頻率與流體經過的路徑有關系，通常情況下，低頻噪聲是沿著油管和套管流動的結果；流體經過射孔段、穿孔部位或者水泥環的裂縫通道一般出現中等頻率噪聲；儲層流動一般屬于高頻噪聲。該井在開井注氣過程中，開井狀態下噪聲頻譜圖在1 823.18～1 824.80 m 處存在異常，油管存在漏點，與其他測井結論一致。1 817.34 m 以上存在高頻噪聲，可能存在氣體上竄現象（圖4）。

圖4 噪聲測井成果圖

2.2 脈沖中子氧活化測井

以30 m3/d 注入量注二氧化碳，測試結果顯示在1 823.00 m 處井溫存在異常，與多參數測量井溫顯示一致；流量計算總注入量26.97 m3，漏失16.4 m3，判斷油管在該處存在漏失（圖5）。另外，脈沖中子氧活化測井結果顯示，在環套空間1 713.15 m 處測得流量為32.77 m3，在環套空間1 693.35 m 處測得流量為0，分析該處套管存在漏點。

圖5 脈沖中子氧活化測井成果圖

2.3 測井綜合分析

（1）通過多參數測井分析，在1 823.00 m 處井溫異常，判斷油管存在漏點；在1 700.00 m 處存在井溫負異常，判斷該處套管漏失，氣體從該處漏失；（2）通過噪聲測井分析，噪聲頻譜圖在1 823.18～1 824.80 m 處存在異常，判斷油管存在漏點。在1 817.34 m 以上存在高頻噪聲，可能存在氣體上竄現象；（3）通過脈沖中子氧活化測井分析，在1 823.00 m 處井溫存在異常，在1 816.00～1 836.00 m 存在流量損失，判斷該深度區間存在油管漏失。

3 結論

通過多參數、噪聲、脈沖中子氧活化、套損等多種測井技術分析，結合動態資料，可有效識別注二氧化碳井油、套管腐蝕及漏點。測試結果對油田后期措施可提供有力依據，下步通過更換油管、下封隔器等措施可有效解決管柱漏失問題。

結合目前現狀，大力發展噪聲測井、井下電視等新技術，綜合應用固井、套損、多參數、脈沖中子氧活化、噪聲、井溫建立完善的測井施工方案，可實現注二氧化碳井精準找漏。