同井网上返开发停注层封堵效果评价方法优化

2022-04-01侯文斌杜东旭邓亨建

石油管材与仪器 2022年2期

侯文斌，杜东旭，邓亨建

(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)

0 引言

SII油层开发是某油田首个二类油层聚驱上返[1]试验区。对注入井，充分利用原来开发S II油层的井网，射开上部新开发层系，用分层注入管柱分隔上部油层和下部油层，并对下部原开发层系投死嘴堵塞器停注[2]。在开发过程中，停注层段的机械封堵效果直接影响上部油层的开发效果。检测分层注入井层段之间密封性的方法主要有测压验封法和注入剖面测井法。测压验封法，如堵塞式压力计验封、密封段验封，利用验封工具上下压力变化来判断封隔器的密封性[3-6]。注入剖面测井法测量油管内外流量和分层吸水量，也能判断封隔器的密封性，还能检验死嘴堵塞器处是否过水[7-9]。结合现场井况，综合考虑试验区对下部油层停注效果检测和上部油层吸水状况评价的整体需求，对比分析了几种常用注入剖面测井技术的适应性，优化制定了配套的监测方案。实施该方案后，检测出有些井的原开发油层仍吸水，采油厂对这些井及时采取了治理措施，有效改善了试验区二类油层聚驱开发效果。

1 试验区概况

1.1 地质概况

该试验区聚驱布井面积8.46 km2，开发层系平均有效厚度7.3 m，孔隙体积1 707×104m3。采用五点法面积井网开发，井距150 m，2019年4月投注，目前处于注聚合物前的注水阶段。

1.2 分层注入工艺

分层注入管柱主要由油管、可洗井封隔器、偏心配水器等组成。用多个封隔器密封油管与套管之间的环形空间、把射孔层分隔成若干层段，在每个层段的油管上安装一个配水器，注入水从油管中通过配水器进入油套管环形空间，再进入射孔孔眼，用安装在配水器上的堵塞器调配层段注水量，停注层段由于死嘴堵塞器和封隔器的封堵作用不再吸水。停注层段也可能会由于死嘴堵塞器与配水器间密封不严、可洗井封隔器洗井阀打开[10]等原因而吸水。

1.3 监测需求

试验区开发中，首先应确保停注层被完全封堵，其次要确保各开发层段按设计合理配注。因此，注入剖面测井需求包含两个方面，一是排查停注层段的密封性，二是认识开发层段的吸水状况。

2 监测方案优化

2.1 停注失效原因分析

一是停注层段上、下封隔器的洗井阀打开。正常注水时，油管内的高压水使封隔器中的洗井阀关闭，封隔器下方的水流不能通过封隔器进入上部环形空间，从而实现上下层段的封隔。而洗井时，洗井液从井口进入环形空间，由于压差的作用，洗井液推开封隔器中的洗井阀，穿过各个封隔器，再由油管底部球座进入油管，返到井口，达到反洗井的目的。洗井结束时，如果洗井阀受井内砂粒等杂质影响无法归位，就会导致封隔器失效。

二是死嘴堵塞器与配水器间密封不严。堵塞器主要依靠其外部密封圈实现封堵，如果密封圈有残缺甚至缺失，或者配水孔的内壁不光滑，都会导致死嘴封堵失效。

2.2 测井技术对比

目前常用的注入剖面测井技术主要有同位素五参数注入剖面测井、脉冲中子氧活化测井、示踪相关流量测井、电磁流量测井等技术[11]。根据试验区的监测需求，从测井原理、停注效果评价方法、适用条件三方面进行了技术对比，见表1。

表1 常用注入剖面测井技术对比情况

2.3 监测方案

根据试验区监测需求，首选同位素五参数注入剖面测井为普查技术，而脉冲中子氧活化测井作为封隔器和死嘴不密封的验证技术。

在制定该试验区注水阶段注入剖面测井方案时，还做了如下技术要求：

1)试验区内所有具备测试条件的注入井都要进行同位素五参数注入剖面监测。

2)施工设计中要明确对停注层段吸水状况进行检测。

3)对于同位素五参数注入剖面测井发现停注层吸水的井，要采用脉冲中子氧活化测井进行验证。

4)找出停注层段吸水原因后，要立即采取相应的治理措施；对封隔器封堵失效井要进行二次坐封，对死嘴封堵失效井要更换死嘴堵塞器。

5)治理结束后，应再次进行同位素五参数注入剖面测井，或者进行脉冲中子氧活化测井验证停注效果。

3 监测资料应用分析

应用同位素五参数注入剖面测井技术对全区注入井进行了停注层停注效果检测和吸水状况评价。根据评价结果，对发现停注层吸水的58口井采取了治理措施，其中45口井见到效果，治理成功率77.6%。

3.1 停注层吸水治理效果评价

统计该试验区停注层吸水的58口井注入剖面资料，死嘴封堵失效的占14井，封隔器封堵失效的占44井。

1)死嘴封堵失效治理及评价

以图1所示A井为例，第1层段封隔器深度为1 039 m和1 071 m，对应上部SⅡ开发层段；第2层段封隔器深度为1 071 m和1 104 m，对应下部SⅢ停注层段。第3轨～第5轨为第一次同位素五参数吸水剖面解释成果，第7轨～第9轨为第二次同位素五参数吸水剖面解释成果。

图1 A井死嘴封堵失效治理前后测井成果对比情况

从第一次测井成果可以看出，第5道红色流量曲线显示在第一级配水器1 050 m之前流量为60 m3/d，在第二级配水器1 083 m之前流量为39 m3/d，之后流量为0 m3/d。说明油管内第1层段(生产层段)吸水21 m3/d，第2层段(停注层段)吸水39 m3/d，在停注层段的配水器处，死嘴封堵失效。在深度1 080～1 090 m井段处，第3道同位素与自然伽马曲线的叠合面积，与第4道井温曲线的变化，均证实停注层段地层吸水。为进一步验证结果的正确性，又进行了分层注水井调配测试，测试结果显示第1层段吸水20 m3/d，第2层段吸水40 m3/d，测试成果与注入剖面测井结果相符。

对这类井采取的治理措施是更换死嘴堵塞器及密封胶圈。更换后进行第二次同位素五参数注入剖面测井和注水井调配测试。从图1中第7轨至第9轨测试结果可以看出，第9轨红色流量曲线显示第1层段1 050 m之前流量60 m3/d，之后流量为0 m3/d。说明油管内第1层段(生产层段)吸水60 m3/d，第2层段(停注层段)吸水0 m3/d。在1 070～1 090 m井段处，第7道同位素与自然伽马曲线的叠合面积、第8道井温曲线均显示地层无吸水指示。注水井调配测试结果与注入剖面测井结果一致，说明治理措施见效。

2)封隔器封堵失效治理及评价

以图2所示B井为例，第1层段封隔器深度为974 m和1 006 m，对应上部SⅡ开发层段；第2层段封隔器深度为1 006 m和1 028 m，对应下部SⅢ停注层段。第3轨～第5轨和第7轨～第9轨为第一次和第二次同位素五参数吸水剖面解释成果。

图2 B井封隔器失效治理前后测井成果对比情况

从第一次测试成果可以看出，第五道红色流量曲线显示在第一级配水器986 m之前流量为41 m3/d，之后流量为0 m3/d。说明油管内第1层段(生产层段)吸水41 m3/d，第2层段(停注层段)吸水0 m3/d，在停注层段的配水器处，死嘴封堵有效。但在深度1 010～1 022 m井段处，第3道同位素与自然伽马曲线的叠合面积，与第4道井温曲线均有明显变化，说明停注层段地层吸水，1 006 m处封隔器失效。

针对这种情况，首先是利用死嘴将全井封堵，然后依次进行洗井、封隔器第2次坐封，坐封完再对封隔器的密封性进行同位素五参数注入剖面测井，评价封隔器的封堵效果，对封堵治理失败的井进行作业处理。按这种治理方式，对B井依次进行全井死嘴投堵、水泥车打压注水坐封、大排量反洗井、再打压注水坐封治理。在治理的过程中，均用双通道堵塞式井下压力计替代死嘴记录了全过程的压力变化，施工顺序为“投偏2-投偏1-水泥车打压-反洗井-注水坐封-捞偏1”。两个层段的压力对比如图3所示，偏1投堵前，偏1和偏2蓝色油管压力和红色套管压力曲线重合，偏1投堵后，油管、套管压力曲线同时分开，说明第二级封隔器失效，与第一次的测井、试井结果符合。经过反洗井，再次开注水坐封后，捞出偏1恢复注水，洗井通道成功关闭，此时第二层段的套管压力不受油管压力变化影响，说明第二级封隔器密封。

图3 B井封隔器失效治理过程压力测试对比图

治理后，进行氧活化测井验证，结果显示封隔器密封，注水正常。随着时间推移，3个月后进行同位素五参数注入剖面测井，测井结果表明该井停注层吸水为0 m3/d，注水符合开发需求。

3.2 试验区吸水状况分析

在该试验区开采层位注聚合物之前的注水阶段，完成同位素五参数注入剖面测井150井次。依据测井资料，统计分析了小层动用状况，见表2。在不同渗透率级别分类下，统计的吸水层数、砂岩厚度、有效厚度2次吸水比例均在99.75%以上，说明各层吸水状况较好，储层动用均衡，为将来注聚开发效果跟踪与评价奠定了对比基础。