井温测井在喇嘛甸油田的应用及设想

2011-11-16张宝荣范琳琳中石油大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司黑龙江大庆163114

石油天然气学报 2011年6期

关键词：关井喇嘛测井

张宝荣，范琳琳陈江（中石油大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司，黑龙江大庆163114）

井温测井在喇嘛甸油田的应用及设想

张宝荣，范琳琳陈江（中石油大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司，黑龙江大庆163114）

分析统计了喇嘛甸油田的井温形态，阐述了多年来井温测井在喇嘛甸油田的应用情况，在分析实测的井温资料以及资料的应用效果基础上，提出了对井温测井解释及应用的几点认识，总结了井温测井在喇嘛甸油田的经验，并提出了利用比热容算法分析井温的新思路。

井温法测井；形态；定性解释；关井时间；比热容算法

多年来，传统的井温测井技术在注、产剖面测井的疑难井诊断中一直发挥着重要的作用［1，2］，特别是随着井温、噪声等各种组合测井技术的发展运用［3，4］，也使得井温测井技术在其他工程领域有了新的拓展［5～7］。但是伴随着的油田开发的逐步深入，尤其是开发后期注水、注聚，包括各种调剖技术的应用，使得目前油田实际的井温场如同压力场一样变得十分复杂，许多井温曲线按照传统的解释方法已难以解释，造成井温这一测井参数在实际注产剖面测试中的使用率有所下降［8，9］。而一直以来，专门针对井温测井曲线的解释分析研究较少，解释方法的不完善制约了井温测井技术的应用，甚至使该技术面临着生存挑战［10］。因此，对井温测井曲线形态进行定性解释，重新进行深入细致的分析研究和准确定位是十分必要的。

1 井温测井曲线形态分析

1.1 注入剖面中井温曲线

井温测井在喇嘛甸油田注入剖面的描述形式可以归纳为2种基本形态，见图1。

形态1中，井温曲线显示的地层温度符合随地层深度的增加而增高的趋势，是井温测井在喇嘛甸油田注入剖面中最常见的曲线形式，可以从中得到以下信息：1、2段合称吸水段，3段为死水段（静温段）；1、2段可以根据温度梯度数值的大小分成强、弱吸水段，1、2段之间的拐点，一般位于井下配水器工具处；1、2段与3段之间的拐点称为吸水底界（即吸水段与死水段的分界点）。形态2中的井温曲线，1段为吸水段，2、3段合为死水段，其中2段称之为过渡段，该段普遍位于喇嘛甸油田的葡萄花层系以下，开采厚度均在10m以上，由于受注冷水对地层的冷却作用的影响，使得地温梯度（3段）偏离原始地温梯度。而后又由于注水温度较高，过渡段是后期注水温度与偏离的地温梯度综合作用的结果。

图1 井温测井在喇嘛甸油田注入剖面基本形态示意

1.2 恢复井温曲线

井温测井时，常规测井一般是在开井状态下进行的，所录取的曲线称为动态井温曲线（如注入及产出剖面井温曲线），而对于一些特殊注入井的测量，需要根据实际情况在关井状态下录取不同时间间隔的曲线，称之为恢复井温曲线。

恢复井温曲线见图2。温度异常对应吸水层位，通常情况异常幅度、形态及不同时间温度的变化量，与注入量大小有关，还与隔层的厚度有关。在保证密闭工艺条件及一定时间范围内关井恢复的时间越长，温度异常越清晰，因为无论注水温度如何，它必然与静温存在差异，关井后，井筒内的流体温度会逐渐趋于静温，而吸入大量液体的地层由于水的比热较大，它保持温度的能力较强，温度变化缓慢；反之，吸水少的层位会比较快地向静温恢复。

图2 恢复井温曲线形态示意

2 喇嘛甸油田关井井温测井的探索

喇嘛甸油田自1997年开始推广应用井温测井，主要用来查找窜槽及定性评价不同层位的吸水强弱。多年来，围绕怎样录取合格的井温曲线开展并主要研究了适合喇嘛甸油田油层特征的井温测井适宜的关井时间问题。

喇嘛甸油田己经开发了三十多年，注入井条件千差万别，注入量及累积注水时间不同、注入介质不同、注入液温度不同、吸水层和非吸水层分布状况不同、完井结构不同等，这些差异会在井温曲线上明显地反映出来，因而进行关井恢复温度测井时对不同类型的井关井时间应有所区别（见表1）。由经验可知，从关井恢复温度测井获得的有关注入剖面的信息要比流动井温丰富得多，因此，测恢复井温时怎样才能做到即不浪费测井时间又能录取到理想的井温曲线是关键。从理论上讲，投注时间的长短，或更确切地说，累积注入量对井温测井有很大影响。一般说来，井越老，用于区分注入层段的低温异常就越不明显。同样，由于井内的温度影响将持续很长一段时间，老的流动剖面引起的热效应会持续很长时间，因此在温度测井曲线上所反映的注入层，可能是过去曾有的注入过程。当井进入中后期，如不改变注入水的温度，要想区分原先的注入层和现在的吸水层是很困难的。一般来说，注入时间超过2年以上将会使关井恢复温度测井难于区分各个注入层。

表1 喇嘛甸油田不同开发层系井的适宜关井时间经验值

3 针对井温测井提出的设想

图3 井温计算近似模型

试图在众多的物理参数中寻找到将温度与流量（即质量）相联系的一个物理量，最终找到比热容这一仅与物体自身有关，又通过温度与质量能表示出的物理量。在注入水与底层进行的热交换过程中，地层的放热与注入水的吸热近似相等［11］。

3.1 理论推导

由于地温梯度已知，由地层中某点的温度可知地温t1、t2、t3、t4，由仪器测量也可读出T1、T2、T3、T4，水温t水也可以知道，由井口可控m水。取在射孔层上，喇叭口下一段长度L，见图3。该段地层放热与注入水吸热相等，则L长的井段参与热交换的m岩可求，即利用该段求出校正吸水段。应用比热容公式可得到：

式中，t为地温温度，℃；t水为水的温度，℃；T为测量井温，℃；C水为水的比热容，kJ/（kg·℃）；C岩为岩石的比热容，kJ/（kg·℃）；m水为参与热交换水的质量，kg；m岩为参与热交换岩石质量，kg。得到的m岩可代入式（2）。在射孔井段L1、L2可获得，则L1、L2间距离可知，将此段距离内地温与注水温度的热交换公式进行积分运算，井段内地层与注入水热交换公式为：

式中，L为所取校正部分井段深度，m。

式（2）最终可简化为：

式中，m水′为L1至L2井段内吸入的水的质量，kg。式（3）中可求出吸水量与总注入量比值，则相对吸水量可求。

3.2 现场应用

在现场试验中，拉10－PS2034井符合较好。拉10－PS2034井为一口笼统注水井，该井注入量为20m3/d，井口点测井温为20℃，在smart2004软件中读取所需要的1052.070、1060.020、1067.3、1070.8m处温度。以采油六厂平均地温梯度4℃/100m，计算此4处实际地温。利用式（3）计算得出：ts（井口的地温）＝20℃；t1＝42.0828℃；t2＝42.4008℃；t3＝42.692℃；t4＝42.832℃；T1＝25.933℃；T2＝26.113℃；T3＝26.166℃；T4＝29.611℃；L2－L1＝3.5m；L＝7.95m。

将各处温度代入公式可计算出1067.3～1070.8m处吸水m水′：

即该井1067.3～1070.8m处吸水占全井的2.8%。

作为现场试验，对该井进行了同位素与内流式电磁流量的测试。从测试结果看出，同位素显示1067.3～1070.8m处的SⅢ8层吸水量大，占全井的15%，与计算结果相差较大；而内流式电磁流量测试结果显示，SⅢ8层仅占全井3.1%，与计算结果符合较好。经分析认为该井为一口注聚井，常年的注聚开采使得井下堆积了大量的聚合物，致使同位素大量堆积，沾污同位素，影响到同位素最底层吸水精度的解释。

当注水管柱是光油管即笼统注水时，流量参数精度达不到解释要求，仅能进行3参数测试，层内吸水量仅凭井温、同位素面积解释，而传统的解释方法井温仅作为定性判断的依据，同位素沾污的影响无法消除，沾污的扣除没有合理的依据，无法做到精细解释。利用该方法，在弱吸水处可以进行定量的探索解释，与同位素资料相互补充，可以做到精确的解释。

该方法是利用理想状态下喇叭口在射孔层上的笼统井的模型建立的，仅适用于该类注水井。目前为止，已利用该方法计算了5井次，其中1口井符合很好，另4口井中2口与电磁流量测试误差达到了10%～20%，另2口达到20%以上（表2）。总结原因认为，投产时间久的井，因长年的注入水影响，使得井温变化率小，进行解释中误差较大。

表3 利用算法与电磁流量测试成果对比

3.3 精度与适用性

喇嘛甸油田笼统井大都为注聚井，在录取资料时须替注清水测试，注入介质为混合物，聚合物溶解放热严重影响井温资料的录取。该试验所得结论均为理想状态下，均匀物体的算法，在生产实际中环境、能量损失、混合物体状态等均会对结果有所影响。所利用的温度参数是解释软件中经过解编加工计算后的，甚至利用之小数点后4位数，井温仪的精度会很大程度的影响到计算结果。地温是复杂多变的，在实际中还会存在如低温带等现象的影响，使试验结果不确定。