喇嘛甸油田气顶监测测井技术

(大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司 黑龙江 大庆 163153)

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喇嘛甸油田气顶监测测井技术

肖勇

(大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司 黑龙江 大庆 163153)

针对大庆喇嘛甸油田气顶构造的储层中油气压力是否平衡的问题，通过中子-伽马、中子-中子和TMD-L三种气液界面监测测井方法优缺点的论述，得出TMD-L测井方法在有效监测气液界面监测方面具有气层判别依据多、安全、环保和施工简单等优势。

储层油气压力；气液界面监测；中子-伽马；中子-中子；TMD-L测井技术

0 引 言

大庆喇嘛甸油田是一个含有气顶的构造油气田，储层成层状分布[1]。气顶油藏在未投入开发动用前，油区和气区保持平衡状态，原始油气界面不会发生移动[2]。当油藏投入开发后，就会破坏原有的平衡状态：当气区压力高于油区压力时，气顶气就会向外扩张，并依靠气顶前缘的推进而驱油，在油井井底附近形成气锥或气舌，随之油井发生气窜，导致油气界面参差不齐，油井减产，气顶减压，开发工作陷于被动；当油区压力高于气区压力时，油可能会侵人气顶，造成回采困难而损失资源[3]。因此，开发气顶油田需要保持油、气压力的平衡，及时判断油气界面移动状况，防止油区和气区的油气互窜具有重要意义。

大庆喇嘛甸油田于1973年投入开发，根据储层分布特征，制定的开发方案是：在油区采用反九点法面积井网注水开发，暂缓开采气顶气，通过调整油水井的工作制度，实现油气区的压力平衡，维持油气界面的相对稳定[4]。依据开发方案，在油区、气区及气区外沿部署了一系列监测井，通过生产测试资料确定气顶、油气界面以及油水界面位置，判断油气区压力是否平衡，为开发方案的调整提供依据。喇嘛甸油田开发40多年来，通过对监测井测试得到的测井资料准确地反映了油气界面的变化情况，为采油厂调整开发方案提供了可靠的依据。

1 常规监测油气界面测井方法介绍

为了提高井的利用率，喇嘛甸油田选用油气边界上的部分注水井兼作油气界面的观察井，采用配注管柱向下部已射孔层注水，气层和气液同层和气液界面以下的邻近储层均不射孔。在喇嘛甸油田开发过程中，先后采用中子-伽马和中子-中子两种测井方法对气液界面进行监测。

1.1 中子-伽马测井油气界面监测基本原理

在油田开发初期，油气界面的识别主要利用中子-伽马测井、声速测井以及电阻率测井资料。当地层含气时，由于天然气的H原子含量少，中子-伽马测井计数率增高；而声波时差由于天然气的声阻抗大显示为高值，同时出现周波跳跃的现象。将声速时差与中子-伽马计数率曲线两坐标反向(其中中子伽马曲线由左向右方向增大)，使两曲线在淡水层(或纯泥岩层)处重合，则在砂泥岩地层，根据声速时差曲线与中子-伽马曲线叠加显示的包络面积判断气层，气液界面由中子-伽马曲线的下沿半幅点来确定。由于声速时差曲线是完井时录取的资料，在油田投入开发初期，利用中子-伽马测井曲线与声速时差曲线叠合法快速直观定性解释气层并根据中子-伽马曲线划分气液界面是可行的。当含气顶油田投入开发后，储层物性、压力和流体性质都会发生变化，开发初期录取的声速时差测井资料不能确切地反映井的动态情况。通过与试气结果进行对比并利用统计分析的方法，总结出了中子-伽马比值法来解释气层。定义放射性比值为Bn-r：

(1)

(2)

结合喇嘛甸油田油气分布特征，利用数学统计分析的方法，得出利用中子-伽马识别喇嘛甸油田气层经验值，当Bn-r大于等于1.20时为气层。相对于孔隙中充满油或低矿化度水的储层及含束缚水较高的纯泥岩层而言，由于气层密度小，单位体积内储气层的含氢量远比油水层底，故中子-伽马测井曲线对气层的响应为高计数率。

1.2 中子-中子测井油气界面监测基本原理

由于中子-伽马下井仪直径大(89 mm),每次测井前后必需作业施工(分别起下一次管柱)，影响两天的正常生产。而且必须加测一条自然伽马曲线才能解释，为提高工效，减轻作业负担，降低油田开发的作业成本费用，从1980年起，开始使用Φ42.9 mm的中子-中子测井仪，在不动配注管柱的条件下，直接在配注管柱内测井。通过1981年在13口配柱井内录取到的中子-中子测井资料与拔出配注管柱后中子-伽马测井资料的对比和分析统计结果表明：中子-中子探测快中子经地层减速后的热中子密度，其测量结值不受地层自然放射性(即局部高放射性自然伽马异常)的影响。中子-中子测井曲线与中子-伽马测井曲线在除局部特殊地层(自然伽马异常)外，两者有极好的相似性。定义中子-中子比值Bn-n：

(3)

式中，Nn-n为储层的中子-中子测井值，单位API；Nnsh为与解释目的层同地层组内泥岩段中子-伽马测井平值，单位API。

将各井各储层的中子-中子比值与中子-伽马比值作交绘图，通过统计分析得出关系(4)：

Bn-n=1.222Bn-r-0.161

(4)

当Bn-r=1.20时，Bn-n=1.30，由此得到中子-中子测井判断气层的比值下限。

1.3 利用中子-伽马和中子-中子监测气液界面应用效果

图1是喇嘛甸油田某井中子-伽马测井识别气层与中子-中子测井识别气层对比图，图中显示依据Bn-r和Bn-n经验值识别气层的结果一致。表明利用中子-中子测井监测气顶油田的气液界面和区分气液层是可行的。因此在配注管柱内进行中子-中子测井，使用中子-中子相对比值法解释判断气液层，并根据中子-中子曲线半幅点划分气液界面的方法一直沿用至今。

图2为喇嘛甸油田某井油气界面动态监测图，将该井历年油气界面监测测井曲线绘在一起，清楚的显示出该井从开发到现在的油气界面变化情况。以每次所确定的油气界面深度为纵轴，时间为横轴所做出的曲线，显示油气界面的位置随时间变化的趋势就更加明显。

1.4 常规气液界面监测方法的缺点

中子-伽马测井和中子-中子测井施工时需要使用4.5 c.u.的Am-Be中子源，如果采用密闭施工，装源后，在防喷管和井口安装和拆卸过程中势必给施工人员带来辐射，同时考虑到一些不可预见的因素，在施工中可能出现其它放射性的辐射问题。为了安全使用放射源，保障从事放射工作人员的健康与安全，20多年来一直采用敞口测井(非密闭的方式)。导致测试过程中井中的污水直接排放到井场周围，破坏井场周边的土壤和植被。为了严格执行环境管理体系程序文件中采取多种措施最大限度地控制跑、冒、滴、漏对环境产生的影响，减少资源能源的浪费和环境污染。为解决人体伤害及环境污染问题，需要采用一种新的测井工艺实现气顶监测的目的，热中子衰减岩性评价仪(TMD-L) 采用脉冲中子源避免了对人体的伤害并且不会对环境造成污染。

图1 喇嘛甸油田某井中子-伽马测井与中子-中子测井识别气层对比

图2 喇嘛甸油田某井油气界面动态监测图

2 利用TMD-L测井技术监测气液界面

2.1 TMD-L测井仪简介

图3 TMD-L仪器结构图

即Thermal Multig ate Decay-Lithology Tool, 是哈里伯顿公司推出的热中子多门衰减岩性测井仪[5]，通过测量伽马时序谱来获取地层热中子俘获能力。TMD-L仪器的结构如图3所示，该仪器测井垂直分辨率为60.96 cm，最大探测深度为30.5 cm，耐温可达177℃，耐压可达103.4 MPa，外径为43 mm；仪器的双探测器采用BGO(锗酸铋)晶体，比采用NaI(碘化钠)晶体的探测灵敏度高出2倍以上，测井时仪器的远近探测器同时记录非弹谱、井眼谱、俘获谱、本底谱等，获取信息量大，重复性好，为有效的分析地层元素提供了依据。数据的采集由程序自动实时监控，保证了每一次采集的有效性。仪器发射的中子由程序自动控制发生，保证了仪器始终处于最佳的发射和接收状态，实现了数据采集的质量控制自动化。因此该仪器具有耐高温、高压、测井通过率高、数据采集稳定、测速高(测井速度3～9 m/min)等优点。TMD-L从仪器原理上类似于中子-伽马测井，同时具有采用脉冲中子的方式，外径小，可以密闭施工，不会产生污染环境和人员的辐射伤害。

2.2 TMD-L测井仪气液界面监测基本方法

1) 利用RTMD与RIN叠和。在油水层2条曲线基本重合，在非渗透层RTMD小于RIN(即RTMD在RIN的左边)，而在气层或致密层RTMD则在RIN的右边，二者叠加即可作为气层判断的一种标准。

2) 利用FTMD和NTMD进行叠加。可以通过正分离(FTMD高于NTMD)定性指示地层是否含气或者致密。

3) 利用PHIT判断气层。这条曲线相当于中子孔隙度，在气层位置明显降低。

2.3 TMD-L测井技术监测气液界面应用实例

图4为喇嘛甸油田喇4-3222井TMD-L气液界面监测测井成果图。2007年7月2日对喇4-3222井进行了对比试验，分别进行中子-中子和TMDL测井，为了便于对比，把中子-中子找气测井曲线NEU放在了第五道。

图中主要测井曲线说明：

公元2311年的一次拍卖会上，一件收藏品被拍到了天价。据称这套藏品对研究三百年前那个时代具有极高的学术价值，它囊括了当年某人从出生证、学生证、毕业证、体检合格证、工作证、结婚证、准生证、独生子女证、房产证、税务登记证……一直到死亡证所必备的301个证件。

GRCO(第一道)：地层自然伽马。可用于判断岩性，深度校正，在砂泥岩剖面中计算泥质含量。

CCL(深度道)：接箍曲线。可用于深度校正，指示射孔位置以及井盐管柱和工具。

SGFM(第二道)：地层宏观俘获界面。

SGIN(第二道)：是SGFM经过环境校正后的地层俘获截面值。这一曲线在测井时不是实时输出的，后经过井眼流体矿化度和类型、井眼管柱，以及水泥的存在、厚度和矿化度等环境因素的校正后能得到更精确的数值。

RTMD(第三道)：近探测器与远探测器俘获计数率之比。可用于计算地层孔隙度和定性指示地层是否含气；由于这一比值受气的影响，用这一条曲线很难把气层和致密岩层区分开。

RIN(第三道)：近探测器与远探测器非弹计数率之比。

NTMD，FTMD(第四道)：分别为近探测器和远探测器经过校正后的总计数率。如果已知储层信息，可以通过正分离(FTMD高于NTMD)定性指示地层是否含气或者致密。

GI2(第四道)：气层指示曲线。这条曲线是对测井曲线进行处理得到的一条气层指示曲线，在气层位置GI2明显增大。

NEU(第五道)：中子-中子测井中子伽马曲线。并在其上标注了放射性找气测井解释所得放射性比值。

图中SⅠ1-5和SⅡ1+2油层组显示为气层，气底位置在914.6m附近，TMD-L测井和中子-中子找气测井解释结论一致。图中SⅡ5-8油层组(930.0-942.0 m)2种方法都显示异常。

3 结论和建议

中子-伽马和中子-中子在监测中划分气液界面和区分气液层是可行的，但由于仪器及测量原理的限制，油水层的含氢量差异不明显，不能有效的区分油水层。TMDL测井可以通过硼、钆溶液作为指示剂，采用测-注-测、测-渗-测工艺来区分油水界面。通过对比试验解释分析结果可以看出与放射性中子-伽马、中子-中子找气测井相比，TMDL测井存在以下优势：

1)TMDL测井采用脉冲中子源，对人员无伤害，采用密闭施工，对环境无污染。

2)获取信息多，可以从多个角度对存在的气层作出正确的判断。中子-中子测井只有一条有用信息。

图4 喇嘛甸油田喇4-3222井TMD-L气液界面监测测井成果图

3)TMDL测井具有GRCO、SGFM、CCL三条曲线，便于校正深度。

TMD-L测井资料不能直接区分致密层与气层，需要结合裸眼井资料进行综合分析来实现。

[1] 乔贺堂.生产测井原理及资料解释[M].北京：石油工业出版社，1992：315.

[2] 余守德.气顶砂岩油藏开发模式[M].北京:石油工业出版社，1999.

[3] 曾 明，周 琦，冷 风，等.气顶砂岩油藏油气界面移动状况判断[J].江汉石油学院学报，2004，26(2):60-66+177.

[4] 冀宝发，徐正顺.喇嘛甸油田开发中油气窜流的控制及调整[J].石油勘探与开发，1988,4:60-65.

[5] 沈付建.TMD-L测井仪气层评价技术[J].油气田地面工程,2010,29(10):92-93.

Gas-capMonitoringLoggingTechnologyinLamadianOilfield

XIAOYong

(LoggingandTestingServicesCompany,DaqingOilfieldCo.Ltd.,Daqing,Heilongjiang163153,China)

Aiming at the balance problem of oil and gas pressure in the reservoir of oil field gas cap structure in Daqing Lamadian, the advantages and disadvantages of neutron-gamma, neutron-neutron and TMD -l monitoring well logging methods of gas and liquid interface were discussed, and it was concluded that TMD-L logging method has some advantages in effectively monitoring the gas-liquid interface such as more identifications on gas layer discrimination, safe, environmental protection and simple construction.

reservoir oil-gas pressure; gas-liquid interface monitoring; neutron gamma; neutron neutron; TMD-L logging technology

肖 勇，男，1972年生，工程师，1995年毕业于大庆石油学院测井专业，主要从事测试技术管理及科研推广工作。E-mail: dlts_xiaoyong@petrochina.com.cn

P631.8+1

A

2096-0077(2017)05-0083-05

10.19459/j.cnki.61-1500/te.2017.05.021

2017-01-18编辑马小芳)