提高同位素吸水剖面精度研究.docx

1、開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)提高同位素吸水剖面精度研究李曉霞(大慶油田有限責(zé)任公司測(cè)試技術(shù)服務(wù)分公司黑龍江大慶)摘要：同位素吸水剖面資料是油田動(dòng)態(tài)分析和注水調(diào)整的重要依據(jù)，資料的準(zhǔn)確性受到地層條件、井下管柱結(jié)構(gòu)、測(cè)井工藝等諸多因素影響。文章根據(jù)大量的測(cè)井資料和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，對(duì)同位素沾污、大孔道、井口防噴裝置、井下管柱結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行探討，找到一些可有效控制影響因素的具體方法，提高了同位素吸水剖面測(cè)井資料的精度和應(yīng)用效果。關(guān)鍵詞：吸水剖面；沾污；大孔道；精度中圖法分類號(hào)：P631.8+4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1004.9134(2012)02-0024.04第一作者簡(jiǎn)介：李曉霞，女，1984年生，助理工程師，2006年

2、畢業(yè)于長(zhǎng)江大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)，現(xiàn)在在大慶油田有限責(zé)任公司測(cè)試技術(shù)服務(wù)分公司第三大隊(duì)從事測(cè)井解釋工作。郵編：163416同位素測(cè)井與采油X廠106測(cè)試及全井吸水量對(duì)比，三者結(jié)果相符的有11井次，占68.75%,不符的有5井次，占31.25%。針對(duì)試驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題，根據(jù)大量的測(cè)井資料和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，對(duì)同位素沾污、大孔道、井口防噴裝置、井下管柱結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行探討,找到一些可有效控制形響因素的具體方法，提高同位素吸水剖面測(cè)井資料面精度和應(yīng)用效果。1同位素吸水剖面精度的影響因素及對(duì)策1.1同位素污染影響沾污就是在地層吸水同時(shí)，注水管柱、井下工具也濾積了,3,Ba微球顆粒，使得地層的吸水量與同位素濾積量、放射性

3、強(qiáng)度之間的正比關(guān)系遭到破壞，造,成在同位素曲線上產(chǎn)生一些與注水量無(wú)關(guān)的假同位素異常?？刂仆凰卣次鄣挠行Х椒?) 使用表面活性劑消除沾污：對(duì)于稠油附著井,使用堿性表面活性劑，對(duì)稠油膜表面起乳化作用，形成親水極化層，防止載體沾污；對(duì)于礦化度較高和污水回注井，使用中性表面活性劑，起到破膜和絡(luò)合作用；對(duì)于長(zhǎng)期污水回注井，使用酸性表面活性劑，具有較弱的酸性和腐蝕性。2) 通過(guò)洗井消除沾污：對(duì)嚴(yán)重沾污、的井進(jìn)行反洗井，洗井排量應(yīng)達(dá)到30m3/h,洗井一天，洗井后再進(jìn)行同位素測(cè)井。3) 同位素沾污面積的歸位計(jì)算方法示蹤劑在井下開(kāi)始分配后示蹤劑在井下工具處和管柱上存在沾污，地層吸水量、同位素濾積量及放射性強(qiáng)

4、度三者之間的正比關(guān)系被破壞，為提高解釋精度，必須對(duì)校正過(guò)的沾污面積再進(jìn)行歸位計(jì)算。(1) 沾污消除校正系數(shù)沾污消除校正系數(shù)是指用儀器測(cè)出不同類型沾污形成的響應(yīng)曲線面積與相同放射性源在井壁處對(duì)儀器的響應(yīng)曲線面積之比。引入該參數(shù)即是將管壁、井下工具處的沾污換算到井壁上，以消除距離等因素的干擾。根據(jù)理論推導(dǎo)、試驗(yàn)和測(cè)井資料解釋的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出各類沾污校正系數(shù)見(jiàn)表1。表1各類型沾污校正系數(shù)表(2)沾污面積歸位模型及計(jì)算方法沾污類型校正系數(shù)備注油管接箍?jī)?nèi)臺(tái)階沾污0.07/油管接箍外臺(tái)階沾污0.13/偏心配水器沾污0.13/套管內(nèi)壁沾污0.32無(wú)水泥環(huán)0.23有2.5cm水泥環(huán)按水流方向及吸水能力將校正后的

5、沾污面積，分配給受沾污影響的吸水層，從而將同位素載體在向吸水層內(nèi)分配時(shí)未分配到地層的部分重新分配，使其接近理想條件下的分配。在籠統(tǒng)井中，校正后的沾污面積只分配給其后的吸水層；在配注井中，校正后的沾污面積只在其所在的配注層段中的各層間分配，不影響其它配注段的解釋，下面以籠統(tǒng)反注井為例。首先根據(jù)不同的同位素沾污類型，選用不同的校正系數(shù)。，如圖1所示。沾污S2校正后的面積乙.2=。月.2,這部分面積只分配給1號(hào)層,即Z.2=Z】-2；沾污S2.3校正后的面積Z2.3=OS2.3,這部分面積應(yīng)分配給1號(hào)層S和2號(hào)層S2；曷.3=QXS3曷.3=QXS3s】+zL+勿-3S+Z.2+S2+Z).3+Z五

6、3S2+Z%3Si+Z1_2+S2+Zj-3+Z%3沾污面積校正后，重新計(jì)算總吸水面積和分層相對(duì)吸水面積如下：（沾污校正前后解釋結(jié)果對(duì)比見(jiàn)表2）S=(S)+Z.2+Z.3)4-(5*2+z.3)+S3B=S】+ZZj.3sX100%Pl=S2+Z$.3S-X100%以此類推，注入水從油管底部上返到油套環(huán)形空間后，自下而上分配給各個(gè)吸水層。圖1籠統(tǒng)井沾污校正示意圖表2x.l井吸水剖面沾污校正前后解釋結(jié)果對(duì)比表層號(hào)校正前吸校正后吸校正前吸校正后吸校正前后相對(duì)水面積水面積水量/%水量/%吸水最差值/%G18521.42683.7719.5819.820.23G191105.041449.1141.5

7、042.000.50G215458.25582.6717.2116.890.32G216331.17421.0912.4412.20-0.23G217(3)246.67313.659.269.09-0.17總和2662.553450.28100100/1.2井口溢流量的影響有效控制井口溢流量，能夠保證測(cè)井過(guò)程在穩(wěn)定的注入狀態(tài)下進(jìn)行，對(duì)于測(cè)井資料的準(zhǔn)確性、有效性十分重要，測(cè)井技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求溢流量小于2n）3/d。目前的井口溢流裝置，在測(cè)試前，防噴盒內(nèi)的防噴墊全部更換，測(cè)井初期防噴盒密封效果能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，但是隨著電纜的起下運(yùn)動(dòng)，電纜對(duì)防噴墊地磨損非常嚴(yán)重，等到測(cè)量同位素面積曲線時(shí)溢流量將達(dá)到68

8、m3/d.研制新型防噴盒控制井口溢流量由于電纜表面的螺紋鋼絲，密封件要承受電纜徑向壓力和軸向摩擦力，磨損速度很快，要求防噴盒有以下要求：能夠?qū)崿F(xiàn)測(cè)井過(guò)程中可靠密封；更換密封件方便快捷；盡量減慢密封件的磨損速度。1）增加儲(chǔ)油艙：用于儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，在電纜運(yùn)動(dòng)時(shí)潤(rùn)滑電纜減少摩擦。2）增加密封艙級(jí)數(shù)：密封艙由兩級(jí)增加到四級(jí),提高密封效果。3）改進(jìn)阻流管材質(zhì)：取消鐵質(zhì)防噴墊，增加耐磨性聚氨酯材質(zhì)阻流管，降低鐵質(zhì)防噴墊對(duì)電纜磨損.4）改進(jìn)密封盤(pán)根：密封盤(pán)根的密封性能主要與它的回彈性和磨損率兩個(gè)參數(shù)有關(guān)系，目前注入剖面測(cè)井使用的盤(pán)根材質(zhì)有橡膠和聚氨酯兩種，改進(jìn)了密封盤(pán)根的材質(zhì)，應(yīng)用后耐磨性能提高兩倍以上。1.

9、3大孔道的影響由于層段內(nèi)各吸水層的滲透性差異較大，有些區(qū)塊由于注水的長(zhǎng)期沖刷和地層壓力的下降，井腔周圍的沖刷帶變大，在注入的同位素粒徑比較小的情況下，注入的同位素微球推向了地層深處，造成注入層井壁附近濾積的同位素微粒大大減少，使吸水層同位素異常幅度變低，甚至主吸層沒(méi)有異常幅度.2011年6月20日采用300呻600呻同位素源對(duì)X-2井進(jìn)行同位素測(cè)試，該井的G24-7層和G14-8層為后期補(bǔ)孔層，地層有效厚度分別是9.0m和5.7m,有效滲透率高，測(cè)量未發(fā)現(xiàn)同位素異常，懷疑存在大孔道。7月6日采用600呻900呻大顆粒源復(fù)測(cè)，兩層都發(fā)現(xiàn)了同位素異常。采用有效方法降低大孔道影響1）同位素用量設(shè)計(jì)為

10、了保證吸水剖面測(cè)井時(shí)使用的同位素用量合適，根據(jù)施工日期、日注水量、油壓、測(cè)量井段內(nèi)的射孔層厚度、同位素出廠強(qiáng)度、載體規(guī)范等情況，按照以下原則分4步計(jì)算同位素用量。計(jì)算吸水指數(shù)1w=0CPxH）。式中/w為吸水指數(shù)，m3/（dmMPa）;。為注水量，m3/d;P為注水井的流壓與靜壓之差，MPa；H為單井累計(jì)射孔層厚度，m。（2）計(jì)算每米用量系數(shù)通過(guò)大量吸水剖面測(cè)井歷史資料，繪制薩北油田區(qū)域性同位素用量圖版，計(jì)算出每米用量系數(shù)（3）計(jì)算同位素強(qiáng)度S=37，KxH。37為單位換算系數(shù)，1毫居里=37MBq。（4）計(jì)算同位素用量體積f=Sx1000/（/。x/）,/=/0*-。693響）。式中，丫為同

11、位素用量，ml；/o為出廠時(shí)的放射性濃度，MBq/ml；/為衰減百分?jǐn)?shù)；，為衰減時(shí)間，d7為所用同位素半衰期，ll.7d上述計(jì)算用量是一個(gè)重要的參考值，對(duì)于下列情況應(yīng)適當(dāng)增大用量：對(duì)于新轉(zhuǎn)注的注水井，由于長(zhǎng)期的采油或排液，井周圍虧空大；對(duì)于出砂或者孔隙結(jié)構(gòu)比較松散的注水井，井腔周圍可能有大的沖洗帶；對(duì)于存在大孔道的井，如果偏心水嘴未采用全網(wǎng)形式，在增大同位素用量的同時(shí)，應(yīng)采用大顆粒源測(cè)量。2）同位素多曲線選幅分析法高滲透層油層物性好，滲透率高，同位素異常面積相對(duì)其他層變化快，對(duì)于存在高滲透層的同位素井，一條同位素曲線不能準(zhǔn)確反映吸水剖面，應(yīng)采用多曲線選幅分析解釋，使同位素曲線應(yīng)用更合理，進(jìn)一步

12、提高同位素吸水剖面精度。下面介紹一下同位素測(cè)井多曲線選幅分析解釋法。一口兩級(jí)配注井,注水30min時(shí)偏一配注段內(nèi)的薩I1-2到薩13層的絕對(duì)吸水面積分別為514、300、753,偏二配注段內(nèi)的薩II14到薩III5+6層的絕對(duì)吸水面積分別為165、233、574、376。注水45min時(shí),薩I1-2到薩13層的絕對(duì)吸水面積為291、205、518,薩II14到薩III5+6層的絕對(duì)吸水面積為61.113、302、137。15min內(nèi)薩I12到薩I3層的絕對(duì)吸水面積變化量為&=（514+300+753）-（291+205+518）=553,吸水量變化速度為=553+15分=36.9/分；15mi

13、n內(nèi)薩II14到薩III5+6層的絕對(duì)吸水面積變化量為4=（165+233+574+376）一（61+113+302+137）=735,其吸水量變化速度為4=735+15分=49/分。二者變化速度的關(guān)系為右+外=49+22.7=1.33（倍）薩II14到薩III5+6層替注30min時(shí)的同位素變化量相當(dāng)于薩I1-2到薩I3層替注30x1.33=39.9min時(shí)的同位素變化量，解釋時(shí)，應(yīng)選取薩II14到薩III5十6層替注30min時(shí)的同位素曲線和薩I12到薩13層替注39.9min時(shí)的同位素曲線共同參與解釋。L4同位素分配時(shí)間的影響在某些射孔層上部注入量高，下部注入量低的井中，會(huì)發(fā)生上部射孔層

14、段同位素分層清晰時(shí)，下部仍未見(jiàn)同位素，等下部射孔層段同位素分層清晰時(shí)，上部同位素異常幅度降低或消失。如圖2是X.3井不同替注時(shí)間測(cè)量的同位素曲線。該井分三級(jí)配注，第一級(jí)配注量為100n?/d,第二級(jí)配注量為80m3/d,第三級(jí)配注量為30m3/d。測(cè)量結(jié)果顯示，替注量為3.8n?時(shí)，第一、二配注段有同位素顯示，第二配注段同位素約占全井的53.46%,層段分層不好，第三配注段幾乎無(wú)同位素顯示。替注量為5.7m3,第三配注段出現(xiàn)分層，第二配注段吸水仍占全井的50.2%,第一配注段吸水面積變小。隨著替注時(shí)間增加，第一、二配注段吸水量逐漸減少。替注量為10.1n?以上時(shí)，90%以上的吸水在第三配注段，

15、第一、二配注段幾乎無(wú)同位素異常，與流量結(jié)果矛盾。分析認(rèn)為，該井第三配注段吸水量少，同位素分層緩慢，使第一、第二配注段內(nèi)的同位素異常在較長(zhǎng)的分層時(shí)間內(nèi)逐漸降低或者消失，影響了測(cè)量的準(zhǔn)確性?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)井時(shí)，應(yīng)持續(xù)跟蹤測(cè)量多條同位素曲線，直至全井分層清晰，進(jìn)行綜合解釋。圖2X4井測(cè)井解釋成果圖1.5同位素源的釋放深度計(jì)算井內(nèi)流體在油管內(nèi)的注入速度，能夠計(jì)算出同位素釋放時(shí)的深度與第一個(gè)水嘴（對(duì)于籠統(tǒng)井則是喇叭口或者篩管）之間的最佳深度，釋放深度過(guò)深,同位素就會(huì)在目的層上部形成人為的管柱粘污；釋放深度過(guò)淺，同位素來(lái)不及在注入水中均勻分布就會(huì)在井底形成堆積。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)同位素在5min10min內(nèi)才能均勻分布

16、。假設(shè)儀器在井內(nèi)所測(cè)流量為1單位n?/d,油管規(guī)范為單位mm,則流體注入速度為：v=0.06782W5m/s其中油管規(guī)范。是常數(shù)。例如，假設(shè)某井所測(cè)流量為100m3/d,油管規(guī)范為62mm,根據(jù)公式（1）計(jì)算出同位素釋放深度距離第一個(gè)水嘴不能小于115m。同位素釋放時(shí)間應(yīng)在測(cè)完關(guān)井資料后，儀器停在目的層之上，待注水壓力平衡時(shí)，再打開(kāi)釋放器。合理掌握同位素釋放深度和時(shí)間是保證同位素載體均勻分布于注入水之中，使同位素得到合理分配的關(guān)鍵。1.6改進(jìn)注水管柱結(jié)構(gòu)1）籠統(tǒng)注水井。對(duì)于射孔井段不是很長(zhǎng)的井,將喇叭口提到射孔層段以上，避免喇叭口在射孔段底部同位素上返不到位的情況；當(dāng)射孔井段較長(zhǎng)時(shí),將喇叭口提

17、到射孔段中上部；將喇叭口提到特殊層上部，如有些層多次測(cè)試結(jié)果不變化；有些層解釋結(jié)果和動(dòng)態(tài)不符，把喇叭口提到射孔段上部，并參考溫度曲線綜合解釋。2）分層配注井。由于配水器、封隔器和油套管接箍處易形成沾污。針對(duì)它們的位置作以下改進(jìn):避免配水器對(duì)著射孔層，以無(wú)法區(qū)分究竟是沾污還是吸水面積；盡量把配水器放在每個(gè)層段的頂部,防止同位素源從水嘴流入上返時(shí)，有部分滑脫，形成沾污；在夾層厚度允許情況下，封隔器距離射孔層底部在3m以上。1.7壓力損失對(duì)流量的影響由于井口密封性和管柱壁、電纜以及水的粘滯力造成的阻力的影響，注水量由井口注入井下的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生壓力損失導(dǎo)致流量減小。通過(guò)計(jì)算得到，（上接第23頁(yè)）從圖

18、版中可以看出，各個(gè)流量點(diǎn)下持氣率響應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)含氣率基本呈正比例關(guān)系，液體中的油水比例對(duì)測(cè)量結(jié)果沒(méi)有直接影響。當(dāng)流量達(dá)到30m3/d以上時(shí),在含氣率一定的情況下，各流量點(diǎn)的響應(yīng)值隨流量的增加不再變化，各條曲線基本重合，儀器響應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)含氣呈近似正比例關(guān)系。4認(rèn)識(shí)及結(jié)論通過(guò)對(duì)光纖探針持氣率計(jì)試驗(yàn)樣機(jī)在模擬井做的氣水兩相和油氣水三相流持氣率試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，主要得出以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：隨著氣量的增加,各個(gè)流量下儀器響應(yīng)均與標(biāo)準(zhǔn)含氣率呈正比例關(guān)系。光纖傳感器對(duì)水和油有相同的響應(yīng)，液體中的油水井下?lián)p失0.1MPa,流量平均減小5m3/d,如一口井注入量lOOmVd,井口壓力12MPa,同位素測(cè)量壓力折算到井口11.7MPa,那么該井井下實(shí)注85m3/d.2結(jié)論1）同位素沾污是影響資料質(zhì)量的重要因素，采用注入表面活性劑和同位素沾污面積歸位計(jì)算方法等措施，降低同位素沾污影響。2）研