Y-tool联合作业测井技术在苏丹某油田的应用

孔庆东

(中石油长城钻探工程公司国际测井公司 北京 100101)

0 引 言

油田开发中后期，地层水淹和层间干扰严重，剩余油分布不清是困扰各个油田的严重问题[1]。弄清出水层位，探测剩余油分布范围，提高采收率是我们首先要解决的问题。在现有的生产井测井技术中，油井产液剖面测量应用比较广泛，可以有效识别各个层位的产液情况以及层间干扰状况[2-3]，但是在实际生产中发现，完成产液剖面的测量后，测量结果有时存在多解性，比如某些生产时间较长的老井，高产水层可能是由于水淹引起的，也可能是由于管外窜槽或者套管损伤引起的；无贡献层剩余油的潜力可能较小，也可能仍然较大，只是受层间干扰的影响而无法产出，这些情况都使生产测井仪(PLT)测量结果具有很大的不确定性，从而无法对每个生产层的状态做出准确的判断。为了解决老井中产液剖面多解性的问题，可以采用联合作业的方式，即在测井前进行固井质量(SBT)的测量，确认有无窜槽，同时测量套后电阻率(RLAC)以及脉冲中子-中子(PNN)来评价储层当前的剩余潜力，最终结合多种方法的测量结果，综合分析各个生产层的实际生产状况，为油井生产提供合理的技术处理措施以及有利的生产层位信息。

1 生产测井产液剖面生产方式探讨

对于绝大多数的油田，随着开采时间的增长，地层压力会逐渐降低，大部分生产井不能依靠地层自身压力来生产，都需要采油机或者电泵对地层流体进行举升。苏丹G油田大部分油井都是使用电潜泵(ESP)或者螺杆泵(PCP)来进行生产，这对产液剖面PLT测量提出了限制，因为在电泵的生产过程中PLT仪器无法在井内起下，而把电泵以及井下管柱取出后，油井又不能正常产液。

目前常见的产液剖面测井技术工艺中，通常可采用Y-tool和ESP泵组合生产、气举生产或者射流泵生产的方式来保证产液状态下PLT的测量。从产量稳定性、作业安全性、作业可操作性、产量可控性以及是否需要第三方配合等方面对比了这3种生产方式，具体见表1，认为Y-tool和ESP泵组合技术更具优势，本文亦采用这种生产方式进行产液剖面的测量。

表1 三种产液剖面测井技术工艺对比

2 Y-tool工具简介

Y-tool工具以形状类似Y型而得名，上部直接与油管相连，下部有2个旁通，如图1所示。垂直对应的为Bypass孔，仪器从Bypass孔下入井下，旁边的旁通孔用于安装电潜泵(ESP)。测量时，Y-tool工具与电潜泵随油管一起下入井下射孔层上部，并开泵生产，模拟正常生产状态，PLT仪器从Bypass孔下入目的层测量。地面可以调节输入电压的频率，改变ESP泵的排量变化，从而可以模拟不同产量的生产状况。进行ESP+Y-tool测井作业时，需要通过变频调速控制系统对机组运转速度进行调节，达到机组在不同排量下稳定工作的目的。为保证机组适用于不同油井的测井需要，机组应通过变频，在尽量大的排量及扬程范围下工作[4]。因为电机直径较小，增大扬程和排量主要受电机额定功率限制。因此，选用4节额定功率为15.8 kW的95系列潜油电机串联使用，总额定功率为63.2 kW，60 Hz下功率为75.8 kW。

图1 Y-tool+ESP测井工艺管注纵剖面和横截面示意图

3 联合作业测井工艺实例分析

苏丹G油田S-1井于2006年12月16日完钻，在Aradeiba和Bentiu组分别有2个主力产层，投产初期测试都为纯油。在本次联合作业之前，由于含水率升高较快，分析认为Bentiu层底部的第4号产层已经水淹，对该层进行封堵后，含水率下降。至2011年7月，地面多相流量计(MPFM)测试结果显示日产油122 bbl (1 bbl = 0.159 m3)，产水745 bbl，含水率将近86%。面对该井出水严重的问题，需要首先弄清楚以下几个问题：

1)所产油和水都分别来自于哪个层位？

2)每个层油和水的产量分别是多少？

3)哪个层位还有剩余油分布，并存在开采潜力？

4)如何降低含水率和提高采收率？

为解决以上的问题，我们应用Y-tool与ESP泵组合的方式进行产液剖面测量，同时进行多项目联合作业，综合分析判断出水层位以及出水原因，并检测剩余油分布范围，从而采取相应的修井作业措施，来降水增产[5-6]，作业项目包括SBT-RLAC-PNN-PLT-MPFM。

3.1 固井质量评价

分区水泥胶结仪器(SBT)用于评价水泥胶结质量和判断是否有窜槽发生。该仪器包含6个测量臂，每个测量臂都与一个极板连接，测量时6个极板与井壁贴合，分别测量6个60°扇区的声波衰减幅度。

SBT测量结果显示，在目的层段SBT成像图整体呈现深黑色，指示第一界面胶结好，无窜槽；同时变密度图(VDL)显示无套管波且地层波清晰，指示第二界面固井质量好。通过对SBT的测量结果的分析，可以确认地层的固井质量优良，发生窜槽的可能较小。同时好的固井质量结果也表明当前井况具备测量套后电阻率的条件，套后电阻率测量结果受水泥环影响的可能性较小。

3.2 水淹程度和剩余油分布评价

套后电阻率(RLAC)测井是一种测量电阻率的方式，能够在套管井中测量套管外面的地层电阻率。套后电阻率测井能够有效地评价地层受泥浆污染程度、确定油水界面、识别水淹层和监测剩余油饱和度[7-9]。套后电阻率解释成果如图2所示。

图2 套后电阻率解释成果图

在处理井段，结合常规测井数据解释结果，划分了9个储层。根据套后电阻率计算结果，第1层目前电阻率为6.2 Ω·m，平均含水饱和度为52.3%，常规电阻率为5.2 Ω·m，含水饱和度为54.6%，二者比较接近，认为第1层仍然为油层。第2层目前电阻率为6.8 Ω·m，平均含水饱和度为47.4%，常规电阻率为9.7 Ω·m，平均含水饱和度为37.7%，含水饱和度稍有增加，认为第2层仍然为油层。第3层和第4层目前电阻率分别为23.7 Ω·m和24.9 Ω·m，平均含水饱和度分别为86.4%和86.5%，常规结果的电阻率分别为54.6 Ω·m和242.9 Ω·m，平均含水饱和度分别为45.1%和36.4%，分析结果认为第3和第4层为强水淹[10]。其它层段套后电阻率和常规结果都显示为水层，不做研究。

脉冲中子-中子测井仪器(PNN)，是由奥地利HOTWELL公司生产的，通过远、近2个He-3计数管探测热中子，由热中子的时间谱求出地层的宏观俘获截面，进而求取含水饱和度的套管井储层评价测井仪器[11-14]。 PNN解释成果如图3所示。

图3 PNN解释成果图

由图3可知，第1层PNN计算的含水饱和度为65.2%，常规处理结果含水饱和度为54.6%，认为第2层轻度水淹。第2层PNN计算的含水饱和度为38.6%，常规处理结果含水饱和度为37.7%，认为第2层仍为油层。第3层和第4层PNN计算的含水饱和度都大于70%，这两层常规处理结果含水饱和度为35%～45%，很明显这两层已经强水淹。

3.3 产液剖面PLT测量和评价

根据RLAC和PNN的结果，可以评价出剩余油潜力；产出剖面测井可以了解各产层的分层产液情况、出水层段和出气口等，由此可确认当前主力产油层是否为剩余油潜力较大的层段。如果二者一致，则直接封堵强水淹层，保留主力产油层，如果二者不一致，则需进行进一步分析，弄清每个产层的实际状态，为采取增产措施提供科学依据。

本井PLT测量使用ESP泵和Y-tool仪器结合的方法，使用ESP泵模拟3个不同泵速(频率)下的生产状态，测量产液剖面，主要目的是确定射孔层段之间是否存在交叉流动；确定每个射孔层段的油水分布；得到流动和关井状态下的井底压力和温度；确定储层压力[5，15]。

图4为泵速在48 Hz状态下产出剖面解释成果图。第1道为自然伽马(GR)曲线道；第2道为套管接箍磁定位曲线(CCL)；第3道为深度道；第4道为层位标记道，绿色为储层，红色为射孔层，棕色为射孔后封闭层位，黄色为刻度层，灰色为计算层；第5道为PLT解释中用到的测量曲线；第6道为4上4下测量的8条笼式全井眼流量计曲线(CFB)；第7道为CAT仪器成像图，是12个传感器加权平均后的组合图(Combined)；第8道为单层产量(QZI)；第9道为基于下部每个产层的累积产量(QZTR)。

由图4可知，2号层和4号层基本没有贡献，3号层主要产水，1号层油水同出，但该层为油产量的主要贡献层。为了检验PLT测量结果的可靠性，在PLT测量过程中，地面一直保持MPFM的计量，记录同一时段的产量数据。一段时间内不同生产泵速下多相流量计计量结果如图5所示，对比48 Hz频率状态下PLT计算的产量与MPFM记录的产量，产水量大概为1 400 bbl/d，产油大概为130 bbl/d，二者结果一致性很好，在38 Hz和57 Hz频率下，PLT测量结果与MPFM计量结果也都一致，间接验证了PLT测量结果的准确性。

图4 泵速48Hz状态下产液剖面解释成果图

图5 一段时间内不同生产泵速下多相流量计计量结果

4 联合作业测井资料综合应用

综合RLAC和PNN的背靠背处理结果，第1层的处理结果稍有偏差，RLAC结果显示该层仍为油层，PNN结果显示该层轻度水淹，其他层位二者结果完全相同，第2层依然为油层，第3和第4层已经强水淹，第4层的解释结果也与之前的分析和作业结果一致。再结合PLT的处理结果，1号层产油87.6 bbl/d，产水236.9 bbl/d，该结果与PNN结果一致，说明1号层已经轻度水淹。PLT结果显示1号层和3号层为产液的主要贡献层，而2号层没有产液，所以无法通过PLT结果确定2号层的当前地层状态。但是通过RLAC和PNN结果，我们可以确认2号层目前仍然为油层，该层很可能因为层间干扰而造成无法产液。同时通过SBT结果可以确认该井目的层段目前固井质量良好，排除了产液剖面结果受到窜槽等因素影响的可能， MPFM计量结果也间接验证了PLT测量结果的准确性，说明PLT结果反映地层真实的产出情况。

根据以上测量结果，制定了相应的作业措施，在3号层顶部打桥塞进行封堵，保留1号层和2号层继续生产。作业后效果非常好，增油降水效果明显。

5 结论

1)采用Y-tool联合作业这种新的技术，通过对多个项目测井资料的综合分析，可以弥补单个项目的不足，综合静态和动态数据分析来排除多解性的影响，能够更加准确地提供剩余油分布层次信息，以便为后续生产制定合理的技术措施。

2)通过3种生产方式下产液剖面测量的对比，认为Y-tool与ESP组合的形式具有产量稳定、安全性高、产量可控性强等优点，更具技术优势。

3)在G油田的S-1井中，综合分析了联合作业中各个项目的测量结果以及相互印证关系，确定了该井地层的实际产出状态以及剩余油分布情况。

4)根据联合作业结果而采取的后续修井措施效果良好，表明联合作业能够全面分析油井和储层状态，可信度较高。