邱金權, 張洪, 雷剛, 王盛強, 謝飛, 甘常建

(1.青海油田測試公司, 青海 茫崖 816499; 2.青海油田采油二廠, 青海 茫崖 816499)

0 引 言

流體在一定壓差下不論由地層流入井筒或由井筒流入地層以及油套管漏失、封隔器漏失或管外竄槽等工程問題都將產生一定頻率的噪聲。注水井頻譜噪聲測井技術利用井中流體流動所產生的自然聲場,通過現代聲音傳感監(jiān)測技術獲取自然聲場信息[1]。通過對這種信息的分析,達到檢測套管外流體竄槽位置、油套管漏失位置、流體相類型、管內流量或射孔層位流量以及注水井注入剖面等目的。

1955年曾用測聲儀在井下探測從漏失點傳出的噪聲峰值,以后又用噪聲探測器估測氣井的分層產量[2-3]。近年來各油田引進了俄羅斯的TSH型噪聲測井儀[4]。大慶、中原油田同其他研究單位合作,在高分辨率小直徑環(huán)空測試噪聲儀器研制方面進行了嘗試。中原油田開發(fā)了GZC-1型高分辨率噪聲測井儀[5-6];大慶油田開發(fā)了TPH型環(huán)空噪聲測井儀并在青海油田應用了9井次[7]。2種噪聲測井儀都首次采用頻譜測井技術,可實現過油套環(huán)空測試,能檢測到壓差低、流量小的噪聲。通過測量井下噪聲及對噪聲頻譜進行分析,可以有效解決諸多工程問題,但缺點是均采用測井絞車下放儀器,存在噪聲信號的衰減;同時,測量井段不能過長,其噪聲探測器采用自動記錄100 m的數值計算,如超過100 m繼續(xù)測量,儀器將會自動復位重新計算。

青海油田針對油田動態(tài)監(jiān)測需求,從國外引進了噪聲頻譜測井技術,首次采用存儲式噪聲測井技術,井下儀器中自帶電源,測量井段長,可測量頻率235 Hz～30 kHz的聲波數據,分辨率非常高。與傳統(tǒng)噪聲測井技術不同,采用了成像顯示,結果更加清晰直觀。通過現場22井次應用,準確診斷了注水井井下生產狀況,為全面掌握注水井存在的油套管漏失、管外竄槽、封隔器漏失等工程問題提供了豐富的數據信息,豐富了油田工程測井系列。

1 測井原理及儀器

湍流流動所產生的噪聲強弱與流體的動能損耗成正比,即與流量q以及流體經過位置的壓差Δp成正比?？梢杂迷肼暦鹊拇笮《ㄐ源_定流量,根據噪聲頻率確定流體流動的類型。線性低頻率噪聲是液體沿油管和套管流動的結果,該頻率噪聲級的相對變化取決于液體流速;流體流經射孔段炮眼、油套管損壞部位和固井水泥中的裂縫通道一般將出現中等頻率噪聲;儲層流動的噪聲頻率屬于高頻帶[8-9](見表1、圖1)。

表1 各類型流動噪聲頻率范圍表

圖1 各類型噪聲的頻率及幅度響應圖

儀器結構由連接帽、外管接頭、保護外殼、電池筒、連接座、電路部分、接收探頭、減震器等部分組成。儀器性能指標見表2。

儀器響應是噪聲頻譜儀分析的關鍵要素,不同的巖石類型、不同的流體類型、不同的流速分別有不同的噪聲結構[10]。

表2 儀器性能指標

儀器特點[10]:①可捕獲儲層流動噪聲深度2～3 m,通過油管、套管和水泥膠結而捕獲儲層流動噪聲;②可區(qū)分致密和裂縫性儲層流動所產生的噪聲;③可清晰直觀地通過噪聲頻率和幅度圖顏色判斷流動類型和流量大小;④鋼絲存儲式測井可避免電纜傳輸信號所引起的信號衰減;⑤存儲容量大,一次下井測試時間長。

2 測井工藝

噪聲頻譜測井采用鋼絲下放儀器;井下儀器自帶電源;測試數據采用井下存儲模式。測井工藝分為關井測試、環(huán)空壓力釋放測試以及注水測試。測井時以連續(xù)穩(wěn)定速度下測溫度曲線和磁定位曲線,目標層段測井速度控制在5 m/min;再采用定點靜止測量方式進行噪聲測井,依據測試目的確定深度采樣間隔,一般為1～3 m,儀器下到目的測點靜止一段時間(一般2 min),待儀器和鋼絲完全靜止進行噪聲測量,每點采集時間至少40 s。

3 注水井各流動類型噪聲頻率及幅度特征

(1) 油套管流動及漏失。圖2中,520 m處注水測試以及環(huán)空壓力釋放測試均有明顯油管泄漏噪聲,判斷為油管接箍處泄露。

圖2 油管泄露噪聲測井圖

(2) 封隔器及配水器流動。注水測試在頂封及一封處均采集到0.1～8 kHz的高幅度(紅色)頻率流體噪聲,表明該井頂封及一封不密封(見圖3)。

圖3 封隔器漏失噪聲測井圖

(3) 套管外流動及竄槽。關井/環(huán)空壓力釋放/注水測試在1 550 m至射孔層段均采集到頻率2～5 kHz的噪聲,且該段關井溫度曲線有明顯負異常,表明該深度段存在管外竄槽(見圖4)。

圖4 套管外流動及竄槽噪聲測井圖

(4) 吸水層位流動。注水測試在478～483 m段采集到全頻率的高幅度噪聲,且關井溫度曲線明顯負異常,表明該段為主要吸水層;514～518 m段采集到頻率10～20 kHz噪聲,判斷該段為吸水層段(見圖5)。

圖5 吸水層位流動噪聲測井圖

4 現場應用情況

注水井噪聲測井數據的綜合解釋是以噪聲測井的頻率及幅度響應為主要依據,以關井/注水溫度曲線為輔助,結合目的井的管柱結構、注水情況、井史數據以及吸水剖面、驗封、調配等動態(tài)監(jiān)測數據,判斷是否存在油套管漏失、管外竄槽、封隔器漏失以及主要吸水層位的定性分析,作出符合注水井井下流動狀態(tài)和井況的解釋,為注水井井筒工程狀況分析和下步治理方案提供科學依據。

青海油田切12油藏開采E31油藏為砂礫巖厚塊狀油層,巖石膠結類型為孔隙型和基底型?？紫额愋椭饕允Ｓ嘣ｉg孔為主,溶蝕孔占一定比例,見有少量微裂縫,為低孔隙度極低滲透率油藏,部分井組注采矛盾突出,對應差,大量油水井存在竄槽。完成10口井油藏噪聲測井,目的是了解儲層間竄槽情況,注水層位均為E31層系。解釋成果,管外均存在竄槽,同時向上下竄,部分水流從注水層位E31層系竄流至基巖(見表3、圖6),為深化油藏認識提供了資料依據。

4.1 層間竄槽

8號井根據噪聲測井判斷主要吸水層為射孔層下部基巖段,靜溫曲線也呈負異常顯示,存在管外向下的竄流。該井2011年10月固井,2011年11月和2016年6月2次RIB固井質量測井顯示,該段一二接口固井質量均變差;吸水剖面測井顯示,同位素在該段有反映,且靜溫曲線呈負異常顯示。在其他未進行噪聲測井的注水井同時驗證了由E31油藏竄槽至基巖的情況。在該油藏的11號井也有同樣類似情況,僅射開E31層段注水,2016年7月14日進行同位素注入剖面測井,在E31層段及下部基巖段關井溫度曲線均有大幅度的負異常,同位素明顯運移至下部基巖段且在該段與伽馬基線有較大的包絡面積,綜合分析為注入水從E31層段竄槽至下部基巖段。

表3 切12油藏噪聲測井情況統(tǒng)計表

圖6 部分井吸水及管外竄槽圖

4.2 厚層中部非射孔段吸水

10號井為一口混注井,喇叭口1 904 m,注水部位為E31層段大厚層的1 926～1 936 m、1 940～1 950 m的2個段各10 m的射孔層。噪聲測井關井溫度曲線在2個段射孔層之間有較大負異常,且注水噪聲在該段有高幅度的中頻噪聲顯示,判斷2個段射孔層之間部位由于竄槽吸水;注入剖面測井在2個射孔層之間層段關井溫度曲線也呈負異常顯示,且同位素在該段與伽馬基線有較大的包絡面積,綜合分析為注入水從2個射孔層段竄槽至該段(見圖7)。

圖7 10號井噪聲頻譜測井圖

5 結 論

(1) 噪聲頻譜測井技術測量范圍廣,探測深度深,通過噪聲頻率和幅度大小,能準確判斷流體性質和流體噪聲位置,在確定注水井油套管漏失、管外竄槽、封隔器漏失以及吸水層位方面具有較強優(yōu)勢。

(2) 噪聲頻譜測井技術采用存儲式鋼絲測井方式,可實現高壓密閉測井;存儲容量大,一次下井測井時間長;解釋結果成像顯示,具有清晰直觀的特點。但僅能進行點測,不能對注入水在各層之間的分配和竄槽作出定量解釋。

(3) 在青海油田6個油藏完成22口井現場測試,其中切12油藏進行了集中測試,取得了一些新認識,且與其他手段測試具有很好的一致性,為注水井井筒工程狀況分析和下步治理方案提供依據。

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