M油田复杂管柱条件下生产动态测井精细解释及应用

平海涛,秦瑞宝,李雄炎,魏丹,刘小梅

(中海油研究总院有限责任公司,北京100028)

0 引 言

在进行生产动态测井时,通常采用七参数组合测井仪器,所测参数包括自然伽马、磁定位、温度、压力、密度、持水率、涡轮转速[1-4]。其中,井温曲线用于定性分析解释井下各产层的生产动态,也可用于定量解释[5-8];密度、持水率、涡轮转速主要用于定量计算。通过对以上参数的定性分析和定量计算,可以获得产层的产出流体性质和产量情况。通常情况下,在生产动态测井时会同时选择2个流量计进行测量,一般包括全井眼流量计和在线式流量计。全井眼流量计进行定性和定量解释;在线式流量计起到备份和验证全井眼流量计的作用,且当全井眼流量计失效时起到弥补作用[9]。生产动态测井资料不仅可以用于产出剖面、注入剖面和注聚剖面等油田动态监测,也可以用于套管破损监测等工程监测[10-18],为油田开发生产措施调整提供依据。

M油田开发生产多年,包括X和Y这2个油藏,目的层为白垩系碳酸盐岩储层。油田生产管柱为油管加套管的组合管柱,即部分井段采用套管生产,另一部分井段采用油管生产,但全井眼流量计在油管内无法正常工作。本文针对这种油管、套管组合的生产方式,充分利用2种流量计测量数据的优点,同时规避2种流量计的不足,以全井眼流量计的解释结果刻度在线式流量计的计算结果,从而获得高精度的解释结果,为油田开发措施调整提供有效的技术支撑。

基于裸眼井水淹层测井解释结果,通过采取避射水淹层的方式,M油田新钻井投产初期几乎不产水。随着油田开发的深入,油田含水率不断上升,产油量开始下降。造成这一结果的主要原因:油层水淹造成生产井的含水率不断上升,地层能量不足使得产油量逐渐下降。为了对油田实施动态监测,进行了大量的生产动态测井。实际应用表明,生产动态测井精细解释成果在开发层系的产出状况监测和注水层的注入状况评价中应用效果显著,为产水层位的封堵和注水方案的制定奠定了基础。

1 生产动态测井资料精细解释方法

图1为M油田生产动态测井曲线图。M油田生产管柱条件复杂,主要是由于油田的生产方式为套管和油管组合形式,油管底以下井段仍有射孔生产层位,射孔段分布在套管段和油管段。这种管柱特点给生产动态测井资料的录取带来较大的影响,主要表现在:①尽管全井眼流量计测量的涡轮转速数据质量比在线流量计更好、精度更高,但是只能在套管生产井段进行有效测量,而当全井眼流量计进入油管内以后,因全井眼流量计关闭,无法正常工作,图1中2 940 m以上井段无法获得全井眼流量计测量的涡轮转速数据;②在线流量计尽管可以在套管、油管内进行正常测量,但是其测量的曲线质量明显低于全井眼流量计测得的曲线质量,对解释结果的有效性影响较大。换言之,由于管柱条件复杂造成了曲线录取不全或是曲线质量较差,进而使得全井眼流量计和在线流量计均存在一定的不足,使用单一的流量计计算的产量精度和流体性质均存在一定的误差。

图1 套管+油管生产动态测井曲线*非法定计量单位,1 psi=6 894.76 Pa,下同

针对这个问题,研究过程中分别对全井眼流量计和在线流量计测的涡轮转速曲线进行独立的处理与解释,获得2个独立的产出剖面结果。其中,全井眼流量计由于仅在套管段能够进行有效测井,仅可以获得油管以下套管段的产出剖面(见图2第12道),而且由于测井曲线质量较好,其计算结果精度相对比较高,能够较为准确地反映射孔段的真实产出情况,油管段的产出状况无法获得;在线流量计可以获得套管和油管段的产出剖面(见图2第13道),但是和全井眼流量计相比,由于测井曲线质量相对较差,其计算结果精度比全井眼流量计低,与射孔段的实际产出状况存在一定的误差。

基于上述2个流量计的解释结果,在套管段利用全井眼流量计计算的总产液量对在线流量计计算的总产液量进行刻度,即在线流量计计算的总产液量乘一个校正系数R(R=套管段全井眼流量计计算的总产液量/套管段在线流量计计算的总产液量),使得套管段在线流量计计算的总产液量与全井眼流量计计算的总产液量相等,从而获得在线流量计在油管内校正后的计算结果,这样就完成了对套管段及油管段在线流量计计算结果的校正。最终解释的高精度产出剖面为全井眼流量计在套管段的测量数据和在线流量计在油管内经校正的测量数据的综合解释结果。

2 产出剖面测井应用实例

X1井是M油田的一口生产井,目的层为碳酸盐岩地层,生产层位为A和B段,由于避射水淹层,投产初期X1井只产油,不含水。随着油田开发不断推进,X1井含水率逐渐上升,当产油111.3 m3/d时,含水达50%以上,为确定产水层位及水淹状况进行了生产动态测井。

图2可见,涡轮转速曲线和温度曲线的变化反映主力产出层位为底部2个射孔段;持水率曲线在底部2个射孔段出现明显升高但变化不大的特征,反映底部的2个射孔段含水;顶部射孔段持水率曲线除了蓝色实线和粉色实线不稳定外,其他持水率曲线呈现互相平行稳定的特征,且和底部2个射孔段相比,整体略有升高,持水率曲线反映的流体性质为油,但产量不会特别大。

图2 X1井生产动态测井综合解释成果图

表1所示,在线流量计计算的产油量为57.05 m3/d,产水量为42.51 m3/d,综合含水率为42.49%(见图2);全井眼流量计计算的套管段产油量为55.32 m3/d,产水量为70.13 m3/d,综合含水率为55.90%(见图2),但无法得到油管段产出状况。

表1 全井眼流量计与在线流量计解释成果对比表

图3 X1井测井综合成果图*非法定计量单位,1 ft=12 in=0.304 8 m,下同

按照本文介绍的复杂管柱条件下生产动态测井精细解释方法计算的产油量和产水量见表2,综合产水率为51.73%(见图2第14道)。产水层位为B段的2个射孔段,其中B段上部射孔段含水率为38.95%,B段下部射孔段含水率为60.69%。由于A段的3个射孔段位于油管内,无法进行产量劈分,其综合产水率为0%。地面生产计量的实际产油量和产水量见表2,综合产水率为50.97%,精细解释结果能够较为客观地反映地层实际生产状况,与地面计量结果的一致性较高,产液量和产水率的计算精度得到了明显提高。从图2生产动态测井持水率曲线可以看出,井筒动液面深度为3 040 m,位于泵深以下,进一步验证了管柱设计的必要性。

X1井常规测井曲线及生产动态测井解释成果见图3。基于生产动态测井解释结果,为了降低含水率,对B段2个产水层进行了封堵,只对A段进行生产。如图4所示,实施封堵后,X1井含水逐渐降低至0.1%左右,产油量提升至900.00 m3/d,降水增油效果显著。

表2 解释成果与地面生产计量结果对比

3 注入剖面测井应用实例

X2井是M油田的一口注水井,目的层为碳酸岩盐地层,射孔段为Y油藏的1、2、3号层。随着油田的开发,Y油藏地层能量下降明显,在油田的构造高部位形成了明显的低压区,由于地层能量不足,X2井产油量出现明显的下降,亟需通过注水措施来补充地层能量、提高开发效果。为了确定目的层各射孔段的注入能力制定油田注水方案,对X2井进行了注入剖面测井。

图4 X1井生产曲线图

图5第11道剖面为在线流量计解释结果,射孔段2(3 845.0～3 863.0 m)与射孔段3(3 870.0～3 895.0 m)的注入比例分别为87.7%和12.3%,射孔段3的注入能力低,难以满足射孔段3单层注水补充地层能量的目的。此外,这2个射孔段的注入比例(87.7∶12.3)与它们各自渗透率与储层有效厚度的乘积之间的比值(约为2∶1)也存在矛盾。测井解释成果(见表3)显示位于射孔段3顶部的5号层渗透率达到了4.2 mD(1)非法定计量单位,1 mD=9.87×10-4 μm2,下同,为一相对高渗透层,其渗透率明显高于上、下储层的渗透率。因此,结合常规测井解释结果开展X2井注入剖面精细解释。

表3 X2井测井解释成果表

图5 X2井注入剖面解释成果对比图

图5第11道为利用在线流量计解释结果,结果表明射孔段2的注入量实为射孔段2和射孔段3顶部5号层注入量之和。图5中第12道精细解释结果显示,经小层产量劈分解释5号层单层注入比例达到16.4%,射孔段3实际注入比例为35.7%,总注入量1 256.07 m3/d,与实际注入量1 275.21 m3/d基本一致。其中,射孔段3单层注入量为448.43 m3/d,注入能力较好,根据解释结果,射孔段2和射孔段3的注入比例为0.643∶0.357(约为2∶1),与这2个射孔段各自渗透率与储层有效厚度的乘积之间的比值(约为2∶1)基本一致。基于注水剖面精细解释结果(见表4),结合地面实际注入状况,确定油田底部注水的方案。油田实际生产情况显示,X2井开始注水之后,在油嘴及井口压力保持不变的情况下,注水受效井Y3井的日产油逐步增加,进一步验证了注水方案的有效性。

基于X2井确定Y油藏底部注水方案,在Y2井也进行了底部注水。由图6可见,实施注水措施前,这2个井组的产量自然递减率为20%;实施注水措施后,生产曲线远在此递减趋势线(图6中黑色带箭头虚线)之上,2井组的产量自然递减得到有效改善,基本实现稳产。注水措施实施1年后,X2井组(3口生产井)累计增油41.66×103m3,Y2井组(3口生产井)累计增油9.54×103m3,注水增油效果显著。

表4 X2井注水剖面测井解释成果表

图6 X2、Y2井组生产动态曲线图

4 结论与认识

(1)生产动态测井解释是一个综合解释过程,要充分利用测井过程中所得到的各种信息,仅使用单一流量计数据往往难以获得合理的解释结果,从而影响措施调整决策制定。

(2)油管+套管组合管柱条件下,分别对套管和油管内流量计测的涡轮转速曲线进行独立解释,并以套管内全井眼流量计对在线流量计进行刻度,有效弥补了全井眼流量计在油管内无法正常工作、在线流量计由于曲线质量差而造成计算精度低的缺点,结合2个流量计的综合解释结果获得复杂管柱条件下的高精度解释成果。基于上述生产动态测井资料的解释方法,有效地实现了产水量、产油量的高精度计算,为封堵产水层位措施的制定奠定基础。

(3)基于本文方法开展生产动态测井注入剖面的精细解释,其中,加强了对常规测井解释结果的应用与分析,着重考虑相对高孔隙度、高渗透率层位的注入潜力,合理选择计算层段,实现注水层段注入量的合理劈分和精细解释。针对注水层段,精细划分注水层段各小层的吸水比例,从而可以确定注水层的准确深度,为注水方案的制定提供技术支持。