生產測井找竄工藝在油氣田開發中的應用

董方平

（中國石油集團長城鉆探工程有限公司井下作業分公司， 遼寧 盤錦 124010）

當前市場對于油氣資源仍然有著較大的需求，油氣勘探和開發存在著較大的壓力。 在油氣田開發方面， 國內外對天然氣開采中應用的技術進行了多項研究， 對保障油氣田的開發安全、 提高石油和天然氣的開采利用效率具有重要的作用。 本文從油氣田開發的固井角度入手， 基于測井射孔工藝原理，提出一種優化的生產測井找竄工藝， 通過找竄工藝來促進油氣田開發效率的提高。

1 生產測井找竄工藝原理和應用條件

測井技術在油氣田開發中有著廣泛的應用， 生產測井找竄工藝是測井技術的主要類型之一， 應用該技術時需要借助現代化的微差井溫儀設備， 對油氣井開采中產油氣和竄氣層位置的井溫變化趨勢進行測量， 進而繪制井溫變化測井曲線， 找出油氣井中的竄氣層位。

生產測井找竄工藝一般被應用到天然氣資源的開采當中， 在天然氣伴隨氣田開采而從產層留出之后， 井內原本的氣壓平衡狀態被打破， 進而導致天然氣膨脹吸熱， 在這樣的情況下， 井內的溫度會逐漸下降， 而在非產氣區域， 溫度則主要受到地層溫度影響而逐漸上升[1]。 利用井溫儀來對井內溫度進行測量和記錄， 能夠結合井內的壓力以及氣體流量的變化來判斷井內流體產出的具體位置， 從而及時應用射孔工藝來獲得天然氣無阻流量。

2 生產測井找竄工藝在油氣田開發中的應用情況分析

基于油氣田開發的技術應用條件和要求， 以保證油氣田開發的質量安全為目的， 需要應用生產測井找竄工藝來滿足確定氣層位置的要求。 在對油氣田開發中應用生產測井找竄工藝的情況進行分析時， 需要基于測井技術的應用經驗， 以射孔工藝為重點， 結合技術應用成果和剩余油量飽和度來驗證找竄工藝的應用效果。

2.1 射孔工藝原理

射孔工藝是油氣田生產測井中的重要技術內容， 在使用測溫儀對井下不同射孔段的溫度變化情況進行測定之后， 就需要應用射孔工藝將地層內的油氣采出地面。 在實際進行油氣田開采的過程中，應用射孔工藝最主要的工作就是對準開采的目的層。 首先需要應用跟蹤射孔工藝來降低儀器對深孔進行控制的誤差， 從而達到射孔的實際效果[2]。 具體而言， 在跟蹤射孔的過程中， 需要事先記錄一條用于固井后控制射孔深度的套管接箍曲線。 而在射孔開始時， 則需要將射孔槍和磁性定位器連接到儀器之后下到井中， 在電纜帶動井口滑輪轉動之后，滑輪、 自整角機以及地面儀器也會同步轉動。

在當前油氣田的開發過程中， 過油管射孔是一種較為先進的射孔工藝， 在應用該工藝的過程中，可以事先安裝好油管和井口裝置再進行射孔。 而該射孔工藝主要應用負壓射孔的方式， 在射孔后基本不會對地層造成二次污染， 能夠在射孔之后直接投產應用。 在實際應用該工藝時， 為保障電纜應用的安全性， 需要重視對射孔工藝的油壓、 電纜直徑以及加重桿之間的關系進行處理。 在過油管射孔工藝中， 電纜主要會受到電纜懸重、 油壓對電纜的作用力和電纜與防噴盒和的摩擦力影響。 其中， 油壓對電纜作用力的計算公式為

式中： ρ為油壓， Pa； S 為電纜橫截面積， mm2。

電纜橫截面積的計算公式為

式中： D 為電纜的直徑， mm。 將公式整理之后就可以得到公式

由式（3）可知， 如果作業的油壓條件相同， 那么油壓對電纜的作用力與電纜直徑的平方之間是正比例關系。 電纜直徑越小， 油壓對電纜產生的作用力也就越小， 在實際射孔中需要的加重桿重量也就越小。 基于這一原理， 可以在實際應用過油管射孔工藝的過程中確定應用電纜的直徑大小。 因而， 在實際應用過油管射孔工藝時， 可以基于電纜在實際應用中可能受到的作用力來選擇更合適的電纜， 從而達到射孔工藝的實際應用效果。

當前油氣田開發的射孔工藝中應用的射孔材料以炸藥為主。 以射孔彈為例， 射孔彈主要依據聚能原理， 在一個頂端為圓錐體的射孔彈外殼的內部裝上烈性炸藥后， 在地段挖出聚能孔， 然后將錐形金屬聚能罩嵌入到射孔彈的底端， 使聚能罩與炸藥緊密結合。

射孔彈的應用效果主要會受到炸藥的爆炸速度、 錐斗的形狀以及錐斗角度的影響（見圖1） 。 其中， 射孔彈的錐斗角度應遵循相應的標準， 由圖1可知， 當錐角為50°時， 射孔彈的穿透能力最強。

圖1 錐角大小與穿透能力的關系曲線圖

2.2 生產測井的現場應用

在實際應用生產測井找竄工藝時， 首先需要基于試井車來進行生產測井， 依據測量到的井內溫度變化來對竄氣層進行定位。

以某油氣田開發工程為例， 該工程在應用生產測井找竄工藝時， 主要通過射孔工藝的方式， 在向射孔生產井段注入帶有放射性示蹤劑的流體之后，依據同位素示蹤曲線是否存在異常情況來判斷射孔生產過程中與其他未射孔層間是否存在管外竄槽的情況。 如果在這個過程中出現射孔注入壓力超過竄槽層地層壓力的情況， 帶有放射性的示蹤劑流體就會進入竄槽井段， 導致曲線呈現出高幅度的異常情況（見圖2） 。 由圖2 可知， 在射孔層以下34 m 段內的一個油水同層和水層位置都出現了明顯的異常情況， 結合井段整體的情況可以驗證得出， 發生異常情況的位置存在管外竄槽。 而由于該位置相對應的油水同層位置曲線也呈現出較為明顯的低溫異常情況， 因而可以證明該井段存在較多低溫注入水進入的情況。 基于該技術的實際應用情況， 在油井開采中及時對竄槽井段采取封堵的措施， 使得井段日產油從0 上升到12.8 t， 日產水從10.8 t 下降到2.4 t。

圖2 某工程礦井同位素示蹤找竄測井成果

2.3 油氣田開發后期剩余油氣飽和度評價

在應用生產測井找竄工藝的過程中， 除了需要關注產能的提高外， 還需要重視在油氣田開發后期的剩余油氣飽和度， 以便能夠滿足油氣田可持續開發的要求。 具體而言， 在對油氣田開發后期的剩余油氣飽和度進行評價時， 一般需要應用單井法、 井間法、 物質平衡法3 種測量方法。 其中， 單井法主要是指在對剩余油進行檢測的過程中， 只需要對一口井進行測試； 井間法主要包括測定地層電阻率、應用井間示蹤劑、 向油層中注入流體的方法， 但這些方法大多停留在實驗階段， 沒有真正被應用到油氣田的開發當中； 物質平衡法主要是指依據初期估算的油量和采油量的差異來對剩余油量進行估算的方法。

對剩余油量飽和度進行評價最主要的目的就是確定油氣田的開發效率， 并驗證測井工藝的實際應用效果。 在當前我國油氣田開發技術仍存在一定技術瓶頸的背景下， 應用各種技術都需要重視最終效果和經濟效益等的評價結果。

2.4 應用成果及社會效益分析

在本文選擇的油氣田開發工程案例當中， 在井下溫度檢測和射孔之后， 發現存在溫度異常和難以反映油氣層真實產能情況的問題。 因而在實際開發油氣田時， 需要采用在1 852～1 853 m 井段的射孔孔眼中補注水泥的方式來達到通井的目的。 在2 012～2 035 m 井段的位置則需要進行重新射孔， 以便能夠讓井段之間形成產氣層和井眼的流體通道， 并在射孔完成后從1 853～2 012 m 井段距離解除流體在這一階段產生的節流效應， 從而保證井段能夠依據天然氣的產量來更真實地反映地層的實際情況。

在后續的修井過程中， 發現部分固井存在質量不合格的問題， 在應用補注水泥漿和電纜吊射射孔的方式進行再次射孔之后， 發現在射孔段位置為1 852～1 853 m 的情況下， 經過射孔測試后井口出現了井涌的現象， 由此測試獲得的日產氣量為1.1838×104m3/d[3]。 在應用生產測井找竄工藝之后， 發現在1 823～1 843 m 射孔段的上方位置可能存在低溫情況和被1 852～1 853 m 處產出氣流掩蓋的情況。 而在1 852～2 052 m 的射孔段下方位置， 發現有10 處位置存在低溫異常的現象。 依據溫度變化異常原因，溫度變化異常的位置主要可以劃分為3 個類型， 其中， 1852m 位置主要受到出氣口影響； 1 853～2 012 m處位置主要受到水泥環節流的影響而導致溫度降低； 2 012～2 035 m 處位置主要受到井段砂體和氣體產出量的影響。 因而判斷該油氣井射孔后產出的氣流主要來自2 012 m 以下的位置， 且2 012～2 035 m的范圍是油氣井下的主產氣層。

考慮到該油氣井已具備1.1838×104m3/d 的產能， 在實際進行油氣井開采的過程中， 如果直接應用過油管射孔的方法， 需要在對井內油管管串進行更新之后再進行壓井作業。 這樣很容易導致氣層在油氣井開采中受到傷害， 因而該工程主要選擇在應用射孔工藝的基礎上， 時刻關注1 852～2 012 m井段的節流情況， 在應用射孔工藝之后發現， 在解除氣體流動阻力之后， 油氣井內的氣產量明顯增加， 因而能夠證明射孔工藝應用能夠提高油氣井產能。 而在對油氣井進行補注水泥漿操作之后， 對油氣井下2 012～2 035 m 的位置進行射孔， 最終獲取的天然氣無阻流量為18.456×104m3/d， 產能有了明顯提高。

測井技術本身在油氣田開發中發揮著重要的作用， 生產測井找竄技術作為測井技術的重要組成部分， 也在一定程度上影響著油氣田開發的質量。 在應用生產測井找竄工藝的過程中， 需要結合油氣田開采區域的實際情況， 在保障固井質量安全的基礎上， 通過對井下溫度的檢測和射孔工藝的應用， 在明確了解井下各種復雜情況之后， 確定油氣井下主產層的位置， 從而更好地幫助處理油氣田工程開發中的問題。

3 結束語

生產測井找竄工藝在油氣田開發中有著重要的作用。 基于油氣田固井內的各種復雜情況， 應用找竄工藝能夠滿足劃分井內產出層位和找竄查漏的要求， 能夠達到油氣田開發的實際效果。 在當前市場仍然對油氣資源需求量較大的情況下， 為提高油氣田資源開采效率， 保證油氣田開發的質量安全為主要目的， 需要結合油氣田的實際情況， 在進行油氣井管理、 判斷主產層以及修井技術等方面充分發揮生產測井工藝的作用， 讓油氣田開發獲得的油氣資源能夠擁有更高的經濟價值， 也能夠提升油氣井的勘探價值， 對促進油氣勘查工作的開展也具有重要作用。