电导阵列探针测井仪评价机采井堵水效果的应用*

高树山

(大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司 黑龙江 大庆 163000)

0 引 言

大庆油田朝阳沟区块为典型的低渗透油田，储层非均质性强。随着油田开发的进行朝阳沟油田油井综合含水率呈逐年上升趋势。油井含水高容易造成注采井无效循环，影响开发效果，亟需对这些高含水层位进行封堵[1-3]。因此，如何准确确定这些高含水层位，进行机械封堵或者化学堵水，并评价堵水后效果已迫在眉睫。

大庆油田主流的机采井高含水层位测试方法为阻抗式产出剖面测井法，堵水效果评价方法仍旧为该测井方法[4]。阻抗式产出剖面测井仪采用涡轮流量计进行流量测试，依靠阻抗式含水率计进行含水率测量，采取递减法进行各个层位的产液量和含水率计算，该仪器涡轮流量计启动排量高，含水率测量范围大于50%。阻抗式产出剖面测井仪在某些井内流动条件下较难取到全水样品，测试结果可信度低[5]。也有部分学者采取了井温法确定高含水层位，但是井温法仅仅适用于产液量较高的层位，对于低产液层位井温变化并不明显、很难找出高含水层位[6-7]。

针对阻抗式产出剖面测井仪在机采井产出剖面测试上的不足，大庆油田测试技术服务分公司近年来研制了电导阵列探针产出剖面测井仪，该仪器显著克服了上述不足[8-10]。本文使用电导阵列探针产出剖面测井仪准确确定了机采井高含水层位，为机采井堵水提供了可靠依据，并评价了堵水效果。

1 电导阵列探针产出剖面测井仪工作原理

1.1 工作原理

图1 阵列探针含水率测量原理

电导阵列探针产出剖面测井仪采用涡轮流量计测量合层产液量，通过递减法计算单层产液量。含水率的测量是依据油水的导电特性不同在仪器壳体液流通道中设计了一系列阵列探针，通过检测这些阵列探针与油、水的接触情况测量这段管子的持水率。当探针接触油、气或水后，如图1所示，每个探针就会产生相应的输出信号，输出的高电平信号代表油泡(或气泡)，输出的低电平信号代表水，输出信号的宽度代表油泡(或气泡)与探针的接触时间。经过对每个测点各个探针输出信号的连续采集，计算测点处探针处于水中与处于油水中的导电时间平均值之比，即可计算出探针所处管道的局部持水率。将各探针局部持水率平均，得到平均持水率曲线，通过模拟井建立含水率与持水率的关系图版进行解释，进而得到含水率[8]，公式(1)为探针i处的局部持水率。

(1)

1.2 测井仪结构及技术指标

测井仪由电路、电路快速连接、存线仓、 出液口、集流伞快速连接、流量传感器、电导探针传感器、集流伞和电机组成，如图2所示。仪器外径28.0 mm，耐温150.0 ℃，耐压50.0 MPa，含水率测量范围为50%～100%，含水率测量精度±5.0%，流 量测量范围3.0～80.0 m3/d，流量测量精度 ±3.0%。

1-电路；2-电路快速连接；3-存线仓；4-出液口；5-集流伞快速连接；6-流量传感器；7-电导探针传感器；8-集流伞；9-电机图2 电导阵列探针产出剖面测井仪结构

2 机采井堵水方案设计

按照大庆油田的含水分级划分标准：含水率小于2%为无水采油期、含水率2%～20%为低含水采油期、含水率20%～60%中为含水期、含水率60%～90%高含水期、含水率大于90%为特高含水期，大庆油田已进入高含水期和特高含水期开采阶段。机采井堵水方法分为机械堵水、化学堵水及复合堵水等[11-13]，常用的方法为机械堵水。机采井堵水方案设计是决定堵水效果的重要关键环节，堵水前必须准确选择堵水目的层位。现以C井为例，C井2002年投产，开采层位为扶余油层组，共有4个产液层段，机械堵水前采油矿综合记录显示日产液20 m3/d，日产水18.8 m3/d，化验含水94%，属于特高含水采油井。2018年地质部门决定对该井进行机械堵水，急需确定高含水层位。针对传统的阻抗式产出剖面测井仪器的不足，本次采用了电导阵列探针产出剖面测井仪器测试C井产出剖面，解释成果表见表1。

表1 C井电导阵列探针产出剖面测井成果表

从表1可以看出该井主产层为FI5层，FI5层产液为10.8 m3/d、占全井产液的55.10%，分层含水99.1%；次主产层为FI6，FI6层产液为5.5 m3/d、占全井产液的28.06%，分层含水96.4%。按照大庆油田产油井含水级别划分标准，该井FI5层和FI6层为特高级含水层。因此，C井FI5层与FI6井为目的堵水层位。

地质部门根据电导阵列探针产出剖面测井解释成果2018年7月对C井的FI5和FI6两个层位进行了机械堵水，设计管柱图如图3。

图3 C井机械堵水管柱结构示意图

3 堵水效果评价

由于机械堵水后无法再次对堵水井进行产液剖面测试，我们采用井口量油法测取全井产液含水数据。C井堵水后日产液6.8 m3/d，日产油2.0 m3/d，含水70.6%,含水平均下降23%。表明高渗透层被封堵后其他层位注水受效变好，油井全井产液量增加。说明该井机械堵水目的层位选择合理，也说明电导阵列探针产出剖面测井仪测试的含水率测试结果较为准确，能够为机械堵水施工设计提供准确的参考依据。

C9井2004年投产，开采层位为扶余油层组，实施化学堵水前地面量油全井产液27.0 m3/d，含水92%。2018年进行了C9井的电导探针产出剖面测井，测试解释成果见表2。从表中可以看出，化学堵水前FI2层分层含水100%，FI5层分层含水95.1%，都为特高含水开采层位。地质人员考虑到该井单层纵向射开厚度较大等问题，结合化学堵水能够实现高渗透层的纵向和横向封堵的技术优势，依据电导阵列探针产出剖面测井解释结果决定对该井实施化学堵水，堵水目的层位为FI2层及FI5层。化学堵水结束后对该井再次进行了电导阵列探针产出剖面测井，解释成果见表2。从表2可以看出FI3、FII1层产液量上升、含水率几乎不变，FI2、FI5产液量和含水率均下将，说明化学堵水封堵，FI2和FI5高渗透层效果较好，同时FI3和FII1注水受效变好，产液量上升。C9井化学堵水后全井综合含水率下降了13%，每日增油2.2 t。说明化学堵水层位选择合理，进一步说明电导阵列产出剖面测井仪含水率测试较为准确，能够为堵水选择提供可靠的依据。

表2 C9井化学堵水前后产出剖面测井解释结对比

2018年至今应用电导阵列探针产出剖面测井解释成果在大庆油田朝阳沟区块累计进行了9口井机械堵水，1口井实施化学堵水，堵水成功率达到100%，大大降低了无效注水循环。截至2018年10月末的统计报表显示，实施的机械堵水井每日平均单井增油2.3 t，见表3。

表3 机械堵水效果对比

4 结 论

1)阵列探针产出剖面测井仪基于统计学规律测试的界面内多个位置的含水率，避免了传统阻抗式产出剖面测井仪易受测不准全水值等影响带来的误差，仪器可靠性较高，测试结果误差小。

2)朝阳沟油田9口机采井机械堵水井前期测试及1口机采井化学堵水前后测试结果表明，对产出井进行堵水前应采用电导阵列探针产出剖面测井解释结果确定堵水目的层位。堵水后，进行机械堵水的井宜用井口量油法确定产液量和含水率；对于进行化学堵水的井，堵水后应再次进行产出剖面测试。