微差井温与硼中子测井技术在油井找水中的优势互补

陈殿房 曹卫东 巩兰花 刘广凤

(胜利油田临盘采油厂 山东 临邑)

微差井温与硼中子测井技术在油井找水中的优势互补

陈殿房 曹卫东 巩兰花 刘广凤

(胜利油田临盘采油厂 山东 临邑)

文章简要介绍了微差井温测井和硼中子测井在油井中找水的基本原理和施工工艺,用具体井例分析说明了两种测井方法的优缺点,通过对比分析,发现两种测井方法适应不同的地质条件。微差井温测井对于射孔间距比较大,产液量大的井效果比较好,对于低产夹层薄的井就无能为力;硼中子测井能够直观定量各射孔层位的剩余油分布情况,分辨率比较高,能够分辨0.3 m的薄层,但是对于层间矛盾比较大的射孔层段,有可能误解释。因此,建议有关人员在油井找水时,一定要根据油井的具体地质情况确定合适的测井方法,这样才能有效地找出出水层位,把含水降下来,真正达到增油的目的。

微差井温;硼中子;吞吐层;产液层;出水点;串硼

0 引 言

临盘采油厂管辖的临盘、商河、临南三大油田,已相继进入中高含水期,含水率的升高严重影响采油厂开发经营,所以实现控水增油成为采油厂的工作重点。控水的主要手段之一是卡水,卡水的前提是准确找出出水层位。因此,找水是控水稳油的关键环节,准确找出出水层位是动态监测面临的难题。目前,我厂主要应用微差井温测井和硼中子寿命测井两种方法找水,从应用效果来看,这两种测井方法都能在一定条件下比较准确地确定出水层位,但也都存在不足。

1 技术简介

1.1 微差井温测井

1)微差井温测井原理

微差井温测井属于井温测井的范畴,它反映地层温度变化情况的变化率,定义为1 m距离温度差的变化量,由梯度井温经延迟电路比较获得[1],如图1所示,该方法由于用电子线路实现,受探头灵敏度和测井速度影响比较大。

图1 微差井温获得示意图

2)微差井温测井施工方法

测井时,井温探头必须接触液体,才能测出变化,否则,空气是热的不良导体,即使变化也不是地层温度的真实反映。油井找水测井时采用静止—加压—放压测量方式,模拟正常生产状态,这种方法能够较为真实地反映地层生产情况。

首先,通井至射孔底界以下20 m,保证射孔层位全部测出,下测试管柱,静止12 h～14 h测静止曲线,有三种形式如图2所示。

图2 微差井温静止曲线的三种形式

其次,用高压压风机加压5 MPa～10 MPa测加压曲线,有两种形式如图3所示。

图3 微差井温加压曲线

然后,控制放压0.5 h～1 h测产液曲线(防止激动地层出砂),有三种形式如图4所示。

图4 微差井温产液曲线

3)微差井温资料解释方法和依据

根据录取的静止、加压、产液三条曲线进行综合解释,详细划分为五个级别:①吞吐层,是指既能进液又能出液的地层。在加压井温曲线上表现为负异常(漏液),在产液曲线上表现为正异常,即使是负异常,幅度要比加压曲线高,这类地层多是渗透性较好的厚层,地层压力低于测加压曲线时的压力;②漏失层,是指只能进液不能产液的地层。在加压曲线和静止曲线表现为较为明显的负温度异常,产液曲线反映产液不明显,这类地层多为高渗透的中厚层,原来为生产主力层,随着油层压力下降而能量亏损,或者是找漏井的漏失井段;③产液层,是指只产液不进液的地层,静止、加压曲线无负温度异常显示,或有较低的正异常显示,而产液曲线为明显的正异常,或者幅度稍高于加压曲线,这样的地层具有一定的产能,但由于油层压力高,或者地层渗透性差,油层流体粘度大等原因,造成加压时不漏,产液量不大;④未动层,是指不进液也不出液的地层。在三条井温曲线上均无明显异常显示,即使有显示,三条曲线变化幅度基本一致,这样的地层具有一定的生产能力,是主要接替层位;⑤不清层,对于夹层比较薄的层位,或者岩层厚度比较薄的层位,由于温度场的扩散作用,以及仪器分辨率的影响,井温曲线对应该层反映不清,无法判断其出液进液,这样的地层称为不清层。

根据国内外资料介绍和以往统计资料证明,油井含水大于85%时,利用微差井温动态资料解释为吞吐层、产液层、漏失层的井段一般为主要产水层,是卡水的主要对象,这是利用井温资料找卡水的先决条件。

1.2 硼中子寿命测井

1)硼中子寿命测井原理

硼中子寿命测井属于中子寿命测井的范畴,又叫热中子衰减时间测井,是一种脉冲中子测井方法,它是靠中子管在高压作用下产生14 MeV的脉冲中子流,在地层中发生非弹性散射和弹性散射,经过几百微秒后,大部分被吸收,放出r射线,经r探头探测输出就是反映地层中岩石和流体性质的∑值。该方法适用于高矿化度地质条件的地区,即可以在套管井中又可以在裸眼井中进行测井,从而求得剩余油饱和度和残余油饱和度,估计孔隙度[1]。

中子寿命测井一般在高矿化度地区对寻找剩余油分步和求残余油饱和度,效果十分明显。为了使中子寿命测井技术在低矿化度油田广泛推广,测井工作者经过实验发现,采用测(基线)—注(高矿化度溶液)—测(高矿化度溶液曲线)的方法能够在低矿化度地区利用中子寿命测井技术比较准确地获取剩余油分布情况资料,也就是说向目的层孔隙空间,注入与原有液体∑值不同的液体,用同一种仪器在注入前后分别测取其资料,进行对比分析,寻找剩余油分布情况和残余油饱和度,起初采用注入高浓度的NaCl溶液效果一般。常见矿物流体宏观俘获截面见表1。

表1 矿物流体宏观俘获截面

由表1看出,水与原油∑值相差不大,而硼砂是原油俘获截面的500倍,是盐岩的十多倍,所以利用硼砂要比盐岩效果更好,硼砂极易溶于水而不溶于油,所以含水高的地方硼酸多,俘获截面就大,而油层不易进硼酸,俘获截面异常面积不大,根据是否进硼判断地层含水情况,就象测吸水剖面时利用同位素曲线异常高低判断地层吸水好坏一样[3]。

2)硼中子测井施工工艺[1]

首先下测试管柱,油管下过油层底界10 m,确保油层全部测出,在油管内测一条地层原始状态下的俘获截面曲线称为基线,响应方程为:

测完基线后,把井下仪器下到油层底界以下。

然后运用特殊的工艺把硼酸溶液注入井筒,使硼酸在水层尽量扩散(仪器探测深度为30 cm～50 cm),再测一条俘获截面曲线,其响应方程为:

3)硼中子测井资料解释方法和依据[2]

因为硼酸是不溶于油而易溶于水的物质,硼酸进入地层只与水的多少有关,与固相骨架和油无关,与不流动的泥质和束缚水的关系也不大,硼酸的作用只是改变地层水的性质,所以基线和注硼曲线幅度差的大小,实质上就是目前地层含水多少的标志。

在实际工作中,根据地层是否因扩散而进硼酸构成幅度差判断地层剩余油分布情况。射孔层位已进入硼酸,按幅度差的大小估算地层剩余油饱和度Sor:当Sor＞60%,以含油为主的地层;当Sor=60%～50%,油水含量接近地层;Sor=50%～30%,以含水为主的地层;Sor＜30%以不可动油为主的地层(强水淹层);射孔层位没有进硼酸即没有幅度差,这可能是由于射孔不完善,或长期开发污染,或地层本身渗透能力不理想等原因造成的,对此叫“未进硼”层位;没有射孔的井段内进入了硼酸,这是不良固井质量引起的,形成串硼井段。

出水点(即强水淹层),严重出水点(作业中漏失部位)以及串层串槽都是堵水的主要对象。这些层段因其含水量大,进入的硼酸多,幅度差大,具有明显的直观性。

2 两种测井工艺的优缺点

2.1 微差井温测井

优点:微差井温测井,灵敏度高,施工简便,需要辅助设备少,成本低,只需用压风机把原井筒的液体压入地层;利用井筒温度随深度增加而增加的特点,只要进液的地方,上下温度差一定变大,即在加压曲线上一定有所反映,据此判断是否进液。

缺点:微差井温测井属于接触测量,只有在液体中才能测出变化。又由于受大地温度场变化的影响,该测井方法在纵向上分辨率低,曲线变化有时与层位不符,特别是夹层比较小时(＜5 m),根本就不能区分到底是哪一个层的贡献引起的。同时产液量必须大,在三条曲线上才有反映,这是微差井温测井的最大缺点。

2.2 硼中子寿命测井

优点:硼中子寿命测井能够直观出力产层的具体位置,分辨率比较高。能分辨0.3 m的层位,定量评价产层的剩余油饱和度,如果地层矿化度很高,也能显示未射孔层位剩余油分布情况。

缺点:硼中子寿命测井施工比较复杂,动用辅助设备多,至少两辆罐车,一辆泵车和一辆压风机,根据井深和射孔长度确定硼酸用量(1 t～2 t),硼酸每吨6千余元,成本比较高。同时对于压力差别大的井,可能存在到灌现象,利用硼中子寿命测井采取不同的施工工艺就能解决。测注硼曲线时先测一条硼扩散曲线(压力不要高于生产压差,让硼进入低压层),再测一条加压曲线(使压力高于高压地层压力,使硼进入高压地层),通过对比两条注硼曲线,就能判断高压层含水情况。另外采用卤水压井影响基线,也能判断地层压力高低。

3 典型井例效果对比

微差井温测井和硼中子寿命测井技术在临盘采油厂降水增油中发挥重要作用,二者各有优缺点,资料既有相互符合,也有相互矛盾。

1)两种找水资料吻合较好,又见到效益的,如L13-21,该井采取大段射孔合采,高低渗层间互,层间矛盾大且注水井分布不均匀,使该层系能量严重亏损。采用两种方法找水,资料如图5所示,两种找水资料解释结果基本一致,硼中子资料解释水淹严重的层位在微差井温资料解释为主动层,通过封堵严重水淹层,日油由1.2 t上升到2.4 t,含水由95.2%下降到78.3%。

图5 临13-21测井资料

2)硼中子测井对于当测试井段层间压力差异较大时,特别是有异常高压或异常低压存在且射孔层位间距比较大时没有微差井温测井效果好。

如L36-21井生产层位是沙二上8层29.4 m,由于高低渗透层间互,层间矛盾严重,导致含水高达95.8%,日产油1.4 t,实施微差井温和硼中子寿命找水,发现5号、12号层对应的井温曲线明显异常,硼中子寿命解释为出水层的为5、6、10、11、12,如图6所示。据此,采取卡两头,采中间的生产管柱封堵5、12号层,作业后日产油上升到11.2 t,含水由95.8%下降到52%。

图6 临36-21测井

图7 商44-1

3)微差井温资料分层能力差,对于夹层比较小的低压层,可能产生误解释,而硼中子寿命测井效果比较好。如S44-1井,测井资料如图7,微差井温资料只能反映产液能力差别,而不能反映水淹程度,解释为8、9、10、11为主动层,而采用硼中子寿命资料显示,根据8、9、11号层剩余油饱和度较高,而6、7、10号层为主要出水层。经用封隔器封堵5、6、7号层,合采8-11号层,日产油由5.0 t上升到9.7 t,综合含水由91%下降到21.2%。分析该井硼中子测井成功而微差井温测井无效的原因是夹层间距小,各层贡献分不开。另外11号层以上各层位加压时都进液,而拐点出现在11号层底部,从微差井温曲线分析误认为10、11号层为主动层。

4 结 论

综上所述,任何一种测井方法都有它的优缺点,不能只单单依赖某一种仪器,要根据油井的具体情况选择合适的测井方法:

1)对于夹层比较厚,层间矛盾比较大的井,用微差井温测井比较好。

2)对于夹层比较薄,层间压力差别不大的井,用硼中子测井比较好。

3)对于井况不清的井,建议用硼中子、微差和动态分析综合考虑。

4)对于层间矛盾比较大的井,采用硼中子找水时,应改变施工工艺,首先测两条替液后(不加压)的硼扩散曲线,时间间隔半小时;再测一条加压后的硼扩散曲线,压力应高于地层压力;如果三条硼扩散曲线异常相似,说明该层为低压层,如果只有在加压后才有变化,说明该层为高压层,根据剩余油饱和度计算公式即可算出含油情况。

5)对于用微差井温找水时也一定根据地层压力情况确定加压大小,否则高压层测不出变化,同时保证该井有一定的产液量。

总之,根据油井的具体情况选择合适的测井工艺,能够有效地发现出水层,确定封堵层,把含水量降下来,增加原油产量。

[1] 刘福林,宋 存.测井方法原理[M].北京:石油工业出版社,1993

[2] 宋长伟,李 刚,郭志强.用硼中子寿命测井确定低深透砂岩储集层剩余油饱和度[J].测井技术,1999,23(3)

[3] 《油气田开发测井技术与应用》编写组.油气田开发测井技术与应用[M].北京:石油工业出版社,1995

Superior complementation of differential temperature and boron neutron logging technology in water finding in oil wells.

Chen Dianfang,Cao Weidong,Gong Lanhua and Liu Guangfeng.

This paper briefly introduces the fundamental principle and construction technology of differential temperature well logging and boron neutron well logging in water finding in oil wells,describes advantages and disadvantages of differential temperature well logging and boron neutron well logging with specific well cases analysis.Comparison analysis finds two well logging methods adapt different geological conditions.Differential temperature well logging has good effects in larger shot hole spacing and larger volume liquid producing well,and fails to low-yield sandwich thin well.Boron neutron well logging can intuitively quantize remaining oil distribution situation of all shot hole layer,with high resolution.It can discriminate 0.3 m of thin layer,but has false interpretation for the shot hole layer segment existing interlayer contradiction.Therefore,it must determine appropriate logging method according to specific geological conditions,so that it can effectively identify the water layer,truly achieve the goal of increasing oil production.

differential temperature;boron neutron;throughput;liquid producing layer;water exit;string boron

P631.8+4

B

1004-9134(2011)05-0052-04

陈殿房,男,1971年生,高级工程师,1995年毕业于长春地质学院应用物理系,一直从事生产测井方案制定、资料解释工作。邮编:251507

2011-04-27编辑刘雅铭)

PI,2011,25(5):52～55

·仪器设备·