剩余油饱和度测井在江苏油田的应用

2011-10-30李莉

中国科技信息 2011年12期

关键词：测井技术矿化度中子

李莉

江苏油田地质测井处

剩余油饱和度测井在江苏油田的应用

李莉

江苏油田地质测井处

油田进入中高含水期后，地层中剩余油分布日趋复杂，剩余油饱和度测井则是了解地层剩余油分布必备的手段。本文就C/O测井、中子寿命测井、钆中子测井、PND测井等剩余油饱和度测试技术在江苏油田的应用情况进行了总结分析，并提出了剩余油饱和度测井今后的攻关方向，对提高油田最终采收率有着重要的指导意义。

剩余油饱和度测井；C/O测井；中子寿命测井；钆中子测井；PND测井

前言

常规的套管井剩余油饱和度测井方法有碳氧比能谱(C/O)测井和中子寿命测井。碳氧比能谱测井是应用最早的一项技术，为区分低矿化度水层与油层方面提供了可能，但由于存在着受井筒内流体影响严重，计数率低，统计误差偏大，且只有当储层孔隙度满足大于20%的条件下才能定量计算含油饱和度等问题，从而在一定程度上限制了该技术的应用。而热中子俘获截面大小与地层水的矿化度高低有关，只有在高矿化度条件下，才能用该方法获得较为满意的储层剩余油饱和度。

脉冲中子衰减能谱(PND)测井，是在上述两种测井方法的基础上发展起来的一种新型的剩余油饱和度测井方法，它是目前世界上最先进的一次下井可同时测量俘获衰减伽马射线和非弹性散射伽马射线的测井仪，即它除了具备中子寿命测井和C/O测井的性能外，还具有许多优点。

1、江苏油田目前常用的剩余油饱和度测井方法

1.1、C/O测井

C/O测井原理是由中子发生器发射脉冲中子流穿透套管、水泥环与地层中介质发生非弹性散射、俘获等反应，利用C、O、Si、Ca、Fe等元素核反应截面不同，次生伽马射线特征能量差别大的原理，测量出非弹性散射、俘获谱，计算出C/O、Si/Ca、Ca/ Si、FCC、CI等曲线，进而划分岩性剖面，求出含油饱和度，寻找油气层，划分水淹等级。

C/O测井解释采用复杂岩性碳氧比测井解释软件，它减少了测井环境因素对解释结果的影响，能处理含有灰岩和白云岩的复杂地层，能处理油层和水层矿化度较大的地层，提高了水淹层含油饱和度的解释精度。

X17井是一口采油井，该井2001年10月进行C/O测井，4号层为弱水淹层，5、6、7号层为强水淹层，8、9号层为水层（图1）。

图1

这一技术在江苏油田应用最早，但由于存在着受井筒内流体影响严重，计数率低，统计误差偏大，且只有当储层孔隙度大于20%的条件下才能定量计算含油饱和度等问题，从而在一定程度上限制了该技术的应用。

1.2、硼中子寿命测井

硼中子寿命测井是利用下井仪器中的中子发生器，向地层发射出一束束的脉冲高能快中子，与地层多次碰撞成为热中子以后，便会被地层吸收掉，不同地层的吸收能力是不一样的，因而可有效测出地层的有关参数，以区别其油、气、水层。氯元素是热中子的强吸收剂，所以中子寿命测井特别适用于高矿化度地层。又由于该仪器是一种脉冲测井技术，可以调节采集信息的时间，从而避开了套管水泥环和近井壁地层的干扰，因而这是一种测量远井壁地层的测井技术。

硼酸是易溶于水不易溶于油的硼化合物，通过向地层中渗入硼，人为地提高地层水矿化度，增大地层俘获截面，从而使中子寿命测井能够应用于低矿化度地区。

江苏油田地层水矿化度普遍较低，在测试的油井中，有部分油井效果较好。比如F91-2井，2005年10月在硼中子测井前大段合采28～30、32、33、39～43号层，日产液11t/d，日产油0.9t/d，综合含水92%。硼中子测井结果显示39～43号层水淹严重，于是封堵39～43号层，射开34～36号层，合采28～30、32～36号层，日增油12t/d，效果明显（图2）。

图2 F91-2井硼中子测井作业后效果对比

虽然注硼可以增加地层水矿化度，但是，注硼后的地层水矿化度与注硼的速度和硼酸的浓度有很大的关系，所以，这直接影响了测试结果的准确性；在卡堵水方面应用效果较好，其饱和度计算仅限制于射孔层位，使用局限性较大。

1.3、钆中子伽马测井

钆中子伽马测井在向储层注入钆溶液的条件下，用Am-Be中子源代替中子发生器进行中子伽马测井，得到注钆后不同含水饱和度地层的俘获伽马计算率曲线，从而计算剩余油饱和度。使用中发现，中子伽马仪的稳定性好，重复性可以做到小于3%，测速较快，可以多次重复测量，实时动态监测，提供更多的有用信息，测量结果基本不受岩性、井斜和套管的影响，适用范围较广，在近几年的实践中取得了比较好的应用效果。

利用“注—测—注—测”测井工艺，能确定残余油饱和度Sor。在淡水油田，通过向井内注入易溶于水的高截面示踪元素，以使地层水“咸化”，可以有效地区分出高含水层。

C3-7井是典型的大段合采的油井，该井措施作业后含水迅速上升，三个月内含水从0上升到95.5%，日产油量由19.7t/d下降到1.1t/d，2008年4月对该井进行钆中子测试，结果显示5号层与上面的水层窜槽（图3）。

经过卡堵水封堵5号层后，C3-7井含水下降到了20%，日产油量上升到了17t/d，根据测井结果实施卡堵水后，增油效果明显。

该方法在江苏油田应用较多，取得了较好的效果，除了卡堵水外，在陈3-55井中非射孔层段的使用，救活了一批层位，应用效果显著。

1.4、PND测井技术

脉冲中子衰减能谱(PND)测试技术是一种近年发展起来的石油勘探过油管储层评价测井技术，该技术是对热中子寿命测井和碳氧比测井技术的继承和发展。它较好地克服了井眼流体和岩性的影响，是目前储层评价方面最先进的测井技术之一。一次下井可同时测量快中子与地层作用产生的非弹性散射和俘获伽马谱，分别求取储层的孔隙度、含水饱和度、泥质含量等指标，不仅适用于高矿化度地区，同时也可以用于低矿化度地区[1]。

图3 C3-7井钆中子测井成果

PND测井仪利用脉冲中子发生器，通过氖－氖核反应，产生14.3Mev的高能快中子，这些高能快中子穿透仪器外壳、井内流体、套管、水泥环，射入地层后，在最初的极短时间内，将与地层中各种元素的原子核发生非弹性散射而损失掉大量的能量，同时释放出具有核辐射特征能量的非弹性散射伽马射线。此后，中子已没有足够的能量再发生非弹性散射反应，只能经过弹性散射来继续减速，众所周知，氢元素是中子最好的减速剂。经减速后的中子人射进人原子核，被靶核俘获，形成复合核，复合核比原来的核多了一个中子，经常处于激发态，激发态回到基态时放出一个或几个伽马光子，称为俘获伽马射线，地层常见元素中，氯元素是中子最好的俘获剂[2]。

PND测井方法是在C/O测井和中子寿命测井基础上发展起来的一种新型的套管井储层评价测井方法，它能同时测量俘获衰减（中子寿命）伽马射线和非弹性散射（C/O）伽马射线，且中子发射和测量方式更完善。

PND测井具有碳氧比能谱测井和中子寿命测井无法比拟的优点：1）提高了记数率，降低了统计误差，提高了测量精度；2）测量结果基本不受岩性的影响；3）提高了测井速度，PND测速是8米/分；4）适用于孔隙度大于10%的任何地层；5）仪器直径小（42.8mm），可过油管测量；6）对井眼条件要求不高，一般情况下，不用洗井。

PND测试方法在江苏油田的应用越来越多，并且在部分油井实施后，取得了明显的效果。比如C3-51井17号层PND解释结果为弱水淹层，射孔后日产油量为19.2t，不含水，从而印证该测试技术的可靠性。

2、剩余油饱和度测井方法的发展方向

2.1、加深剩余油饱和度测井的探测深度

目前常用的饱和度测井技术探测深度一般为21cm（表1）[3]，硼中子的探测深度稍深，但也仅仅为45cm，并且它受其工艺等方面的影响，比其他四种测井方法要大得多，探测深度不够决定了只能测到近井地带的剩余油分布状况，这就影响了我们对剩余油分布的认识及后期的调整工作。

表1 常用饱和度测井探测深度

2.2、开展不同类型油藏的剩余油监测技术使用性评价

不管是哪一种剩余油测井技术，都有自身的缺点，都不可能适合所有类型的油藏，所以，测试之前，有必要加强对油藏的认识和了解，清楚油藏的生产历史、开采现状、井况等，必要时，还需对剩余油的分布有定性的了解，这样，才能使测井技术与油田开发充分地结合起来，测出来的结果才会更接近地层的真实状况。

2.3、开展大斜度井和水平井剩余油饱和度解释方法研究

针对江苏地区大斜度井及日益增多的水平井剩余油监测问题，在引进水平井施工工具爬行器和饱和度监测仪器组合使用的基础上，提高水平井测井工艺水平、完善水平井测井手段、研究测井资料解释评价方法，以提高大斜度井、水平井施工成功率和资料解释精度，满足油田大斜度井、水平井动态监测的需要，是江苏地区剩余油饱和度监测在今后一段时期的主要发展方向。

2.4、完善江苏小断块复杂油藏剩余油饱和度监测模式

针对江苏油田高含水后期地下流体分布更加复杂零散的特点，逐步完善、优化剩余油饱和度监测模式，实现饱和度监测系列的转变：由单井监测转变为油藏整体监测、由分散监测转变为连片监测、由间断监测转变为连续监测，使剩余油饱和度监测适应油田高含水期精细开发需要。