环保型液体示踪流量测井解释校正方法

(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 163453)

环保型液体示踪流量测井有效利用137Cs—137mBa放射性核素发生器设备，无放射性污染[1]，能克服固体同位素载体沾污严重以及注聚井测试困难等问题[2]，应用前景较好。但是，环保型液体示踪剂受流体质量浓度等因素影响[3]，示踪峰形态较复杂，给解释工作带来较大困难[4]，且经常出现首测点流量与井口流量、油管流量与环套空间流量不一致的情况[5～8]。前人未进行过环保型液体示踪剂在注聚井中的标定试验，不确定其在井中的响应规律，也不确定其在清水中的解释方法是否适用于注聚井。为此，笔者利用模拟井进行了环保型液体示踪剂在清水和不同质量浓度聚合物中的标定试验。

1 试验概况

在实验室中，将38mm外径环保型液体示踪仪器放入13m垂直模拟井中进行标定试验，通过环保型液体示踪剂在不同井况、不同注入介质中的标定试验，实现不同条件下对环保型液体示踪仪器的校正解释。具体试验条件如下：①井况分别为套管、油管、环套空间；②介质分别为清水和聚合物(质量浓度500、1000、1500、2000、2500mg/L)；③流量范围1～200m3/d。

共计选取了580个测点进行试验。

2 仪器响应规律分析

分别在套管、油管和环套空间进行标定，得到仪器在不同聚合物质量浓度下的示踪流量测井谱峰图(见图1)，可以看出，随着聚合物质量浓度的增加，示踪峰的形态变化很大，并出现拖尾峰和双峰现象。图2为套管中不同流量的测井谱峰图，可以看出，随着流量的增加，渡越时间逐渐减小。

3 液体示踪流量测井解释方法

环保型液体示踪流量测井求解流量时主要求解示踪剂的移动速度，而示踪剂流经的距离(仪器源距)由仪器参数已知，用仪器源距除以渡越时间得到流速，然后乘以介质所在空间的横截面积得到计算流量：

(1)

式中：Q为介质流量，m3/s；v为介质流速，m/s；S为介质流经管柱的横截面积，m2；k为流量校正系数，1；L为仪器源距，m；τ为渡越时间，s。

图1 不同聚合物质量浓度测井谱峰图

图2 套管中不同流量的测井谱峰图

由式(1)可知，环保型液体示踪流量测井解释的关键在于确定τ，其求解方法主要有峰值法和非对称性广义高斯分布函数拟合法。

3.1 峰值法

峰值法是示踪流量测井解释中最常用的方法，适用于峰值较为明显的测井曲线。环保型液体示踪剂在经过2个探测器时，会分别出现2次尖峰，所对应的时间差即为τ：

τ=t2-t1

(2)

式中：t2、t1分别为2个探测器探测到的示踪峰最大值位置所对应的时间，s。

3.2 非对称性广义高斯分布函数拟合法

由环保型液体示踪流量测井仪器在不同介质中的谱峰图可以看出，环保型液体示踪流量测井的谱峰大多具有拖尾现象。为了较好地处理该非对称情况，引入类似于非对称的高斯模型方法，定义左、右方差变量2个二阶参数，利用谱峰的左、右宽度代替左、右方差得到非对称性高斯模型[9]，再用τ替代均值，建立非对称的广义高斯模型：

(3)

式中：yb为描述伽马背景的函数；y0为谱峰的峰高；t为伽马时间；α为形状因子；βl、βr分别为左、右尺度参数，反映广义高斯分布函数的峰宽；σl、σr分别为谱峰的左、右宽度参数；Γ(·)为伽马函数。

非对称性广义高斯模型能较好地描述谱峰不对称情况，消除谱峰不对称、拖尾峰等因素影响，从而提高τ的计算准确程度，因此，该次标定试验选用非对称性广义高斯分布函数拟合法求解τ。

4 流量校正解释

在标定试验中，已知的流量为标准流量，根据在标准流量下测得的示踪峰计算得到的流量为计算流量，依据计算流量和标准流量的关系做出流量校正解释图版(见图3)，利用该解释图版可以对下一次的计算流量进行解释回归。

图3 仪器在套管中的流量校正解释图版

但是，在实际测量解释中，利用解释图版计算Q耗时较长，因此需要经过计算将解释图版转化为函数解析式。图4为仪器在环套空间中的流量解释图版(聚合物质量浓度1500mg/L)，将该解释图版转化为函数解析式，对k进行回归，得到k与τ的关系式：

k=-0.0002τ3+0.0037τ2-0.0287τ+0.0639

(4)

利用式(4)和式(1)可进一步计算得到Q，同时可知道Q与τ之间的关系(见图5)。

图4 仪器在环套空间中的流量解释图版 图5 Q与τ关系图(聚合物质量浓度1500mg/L)

以油管为例，图6为校正前后不同聚合物质量浓度条件下的计算流量与标准流量关系图版，可以看出，校正前的计算流量与标准流量不一致；经过校正后，计算流量与标准流量基本一致，校正效果较好。

图6 校正前后的流量解释图版对比(油管)

5 应用实例

图7 注聚井管柱示意图

环保型液体示踪流量测井在油田应用较为广泛，但经常出现首测点流量与井口流量不一致的情况[10]。图7为一口注聚井，井口流量为36m3/d，分别在油管和环套空间中对示踪剂进行测量，结果如下：

1)油管中的测点1，用原解释方法(峰值法)解释流量为41.2m3/d，首测点流量与井口流量不一致；用非对称广义高斯分布函数拟合法解释流量为37.2m3/d，将k的函数解析式代入，校正后的流量为36.1m3/d，与井口流量基本一致。

2)环套空间中的测点2，校正前的流量为33.2m3/d，与测点1的流量相差较大，经校正解释后的流量为35.8m3/d，与油管解释流量基本一致。由此可见，采用环保型液体示踪流量测井解释校正方法能够解决注聚井中首测点流量与井口流量不一致、油管流量与环套空间流量不一致的情况。

6 结论

1)环保型液体示踪剂的示踪峰在同一流量下随着介质浓度的变化谱峰形态变化很大，在同一介质中随着流量的增大渡越时间逐渐减小，且在聚合物中经常出现峰不对称和拖尾峰现象。

2) 使用非对称广义高斯分布函数拟合法能消除峰不对称、拖尾峰等因素影响。

3) 依据计算流量和标准流量建立了流量解释图版，对流量校正系数进行回归，得到流量校正系数与渡越时间的关系式，实现了对环保型液体示踪流量测井流量校正系数的修正。

4) 利用环保型液体示踪流量测井对注聚井进行测井解释，能够解决注聚井中首测点流量与井口流量不一致、油管流量与环套空间流量不一致的情况，应用效果较好。