孔慶東

(中石油長城鉆探工程公司國際測井公司 北京 100101)

0 引 言

油田開發(fā)中后期，地層水淹和層間干擾嚴重，剩余油分布不清是困擾各個油田的嚴重問題[1]。弄清出水層位，探測剩余油分布范圍，提高采收率是我們首先要解決的問題。在現(xiàn)有的生產(chǎn)井測井技術中，油井產(chǎn)液剖面測量應用比較廣泛，可以有效識別各個層位的產(chǎn)液情況以及層間干擾狀況[2-3]，但是在實際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，完成產(chǎn)液剖面的測量后，測量結果有時存在多解性，比如某些生產(chǎn)時間較長的老井，高產(chǎn)水層可能是由于水淹引起的，也可能是由于管外竄槽或者套管損傷引起的；無貢獻層剩余油的潛力可能較小，也可能仍然較大，只是受層間干擾的影響而無法產(chǎn)出，這些情況都使生產(chǎn)測井儀(PLT)測量結果具有很大的不確定性，從而無法對每個生產(chǎn)層的狀態(tài)做出準確的判斷。為了解決老井中產(chǎn)液剖面多解性的問題，可以采用聯(lián)合作業(yè)的方式，即在測井前進行固井質量(SBT)的測量，確認有無竄槽，同時測量套后電阻率(RLAC)以及脈沖中子-中子(PNN)來評價儲層當前的剩余潛力，最終結合多種方法的測量結果，綜合分析各個生產(chǎn)層的實際生產(chǎn)狀況，為油井生產(chǎn)提供合理的技術處理措施以及有利的生產(chǎn)層位信息。

1 生產(chǎn)測井產(chǎn)液剖面生產(chǎn)方式探討

對于絕大多數(shù)的油田，隨著開采時間的增長，地層壓力會逐漸降低，大部分生產(chǎn)井不能依靠地層自身壓力來生產(chǎn)，都需要采油機或者電泵對地層流體進行舉升。蘇丹G油田大部分油井都是使用電潛泵(ESP)或者螺桿泵(PCP)來進行生產(chǎn)，這對產(chǎn)液剖面PLT測量提出了限制，因為在電泵的生產(chǎn)過程中PLT儀器無法在井內起下，而把電泵以及井下管柱取出后，油井又不能正常產(chǎn)液。

目前常見的產(chǎn)液剖面測井技術工藝中，通?？刹捎肶-tool和ESP泵組合生產(chǎn)、氣舉生產(chǎn)或者射流泵生產(chǎn)的方式來保證產(chǎn)液狀態(tài)下PLT的測量。從產(chǎn)量穩(wěn)定性、作業(yè)安全性、作業(yè)可操作性、產(chǎn)量可控性以及是否需要第三方配合等方面對比了這3種生產(chǎn)方式，具體見表1，認為Y-tool和ESP泵組合技術更具優(yōu)勢，本文亦采用這種生產(chǎn)方式進行產(chǎn)液剖面的測量。

表1 三種產(chǎn)液剖面測井技術工藝對比

2 Y-tool工具簡介

Y-tool工具以形狀類似Y型而得名，上部直接與油管相連，下部有2個旁通，如圖1所示。垂直對應的為Bypass孔，儀器從Bypass孔下入井下，旁邊的旁通孔用于安裝電潛泵(ESP)。測量時，Y-tool工具與電潛泵隨油管一起下入井下射孔層上部，并開泵生產(chǎn)，模擬正常生產(chǎn)狀態(tài)，PLT儀器從Bypass孔下入目的層測量。地面可以調節(jié)輸入電壓的頻率，改變ESP泵的排量變化，從而可以模擬不同產(chǎn)量的生產(chǎn)狀況。進行ESP+Y-tool測井作業(yè)時，需要通過變頻調速控制系統(tǒng)對機組運轉速度進行調節(jié)，達到機組在不同排量下穩(wěn)定工作的目的。為保證機組適用于不同油井的測井需要，機組應通過變頻，在盡量大的排量及揚程范圍下工作[4]。因為電機直徑較小，增大揚程和排量主要受電機額定功率限制。因此，選用4節(jié)額定功率為15.8 kW的95系列潛油電機串聯(lián)使用，總額定功率為63.2 kW，60 Hz下功率為75.8 kW。

圖1 Y-tool+ESP測井工藝管注縱剖面和橫截面示意圖

3 聯(lián)合作業(yè)測井工藝實例分析

蘇丹G油田S-1井于2006年12月16日完鉆，在Aradeiba和Bentiu組分別有2個主力產(chǎn)層，投產(chǎn)初期測試都為純油。在本次聯(lián)合作業(yè)之前，由于含水率升高較快，分析認為Bentiu層底部的第4號產(chǎn)層已經(jīng)水淹，對該層進行封堵后，含水率下降。至2011年7月，地面多相流量計(MPFM)測試結果顯示日產(chǎn)油122 bbl (1 bbl = 0.159 m3)，產(chǎn)水745 bbl，含水率將近86%。面對該井出水嚴重的問題，需要首先弄清楚以下幾個問題：

1)所產(chǎn)油和水都分別來自于哪個層位？

2)每個層油和水的產(chǎn)量分別是多少？

3)哪個層位還有剩余油分布，并存在開采潛力？

4)如何降低含水率和提高采收率？

為解決以上的問題，我們應用Y-tool與ESP泵組合的方式進行產(chǎn)液剖面測量，同時進行多項目聯(lián)合作業(yè)，綜合分析判斷出水層位以及出水原因，并檢測剩余油分布范圍，從而采取相應的修井作業(yè)措施，來降水增產(chǎn)[5-6]，作業(yè)項目包括SBT-RLAC-PNN-PLT-MPFM。

3.1 固井質量評價

分區(qū)水泥膠結儀器(SBT)用于評價水泥膠結質量和判斷是否有竄槽發(fā)生。該儀器包含6個測量臂，每個測量臂都與一個極板連接，測量時6個極板與井壁貼合，分別測量6個60°扇區(qū)的聲波衰減幅度。

SBT測量結果顯示，在目的層段SBT成像圖整體呈現(xiàn)深黑色，指示第一界面膠結好，無竄槽；同時變密度圖(VDL)顯示無套管波且地層波清晰，指示第二界面固井質量好。通過對SBT的測量結果的分析，可以確認地層的固井質量優(yōu)良，發(fā)生竄槽的可能較小。同時好的固井質量結果也表明當前井況具備測量套后電阻率的條件，套后電阻率測量結果受水泥環(huán)影響的可能性較小。

3.2 水淹程度和剩余油分布評價

套后電阻率(RLAC)測井是一種測量電阻率的方式，能夠在套管井中測量套管外面的地層電阻率。套后電阻率測井能夠有效地評價地層受泥漿污染程度、確定油水界面、識別水淹層和監(jiān)測剩余油飽和度[7-9]。套后電阻率解釋成果如圖2所示。

圖2 套后電阻率解釋成果圖

在處理井段，結合常規(guī)測井數(shù)據(jù)解釋結果，劃分了9個儲層。根據(jù)套后電阻率計算結果，第1層目前電阻率為6.2 Ω·m，平均含水飽和度為52.3%，常規(guī)電阻率為5.2 Ω·m，含水飽和度為54.6%，二者比較接近，認為第1層仍然為油層。第2層目前電阻率為6.8 Ω·m，平均含水飽和度為47.4%，常規(guī)電阻率為9.7 Ω·m，平均含水飽和度為37.7%，含水飽和度稍有增加，認為第2層仍然為油層。第3層和第4層目前電阻率分別為23.7 Ω·m和24.9 Ω·m，平均含水飽和度分別為86.4%和86.5%，常規(guī)結果的電阻率分別為54.6 Ω·m和242.9 Ω·m，平均含水飽和度分別為45.1%和36.4%，分析結果認為第3和第4層為強水淹[10]。其它層段套后電阻率和常規(guī)結果都顯示為水層，不做研究。

脈沖中子-中子測井儀器(PNN)，是由奧地利HOTWELL公司生產(chǎn)的，通過遠、近2個He-3計數(shù)管探測熱中子，由熱中子的時間譜求出地層的宏觀俘獲截面，進而求取含水飽和度的套管井儲層評價測井儀器[11-14]。 PNN解釋成果如圖3所示。

圖3 PNN解釋成果圖

由圖3可知，第1層PNN計算的含水飽和度為65.2%，常規(guī)處理結果含水飽和度為54.6%，認為第2層輕度水淹。第2層PNN計算的含水飽和度為38.6%，常規(guī)處理結果含水飽和度為37.7%，認為第2層仍為油層。第3層和第4層PNN計算的含水飽和度都大于70%，這兩層常規(guī)處理結果含水飽和度為35%～45%，很明顯這兩層已經(jīng)強水淹。

3.3 產(chǎn)液剖面PLT測量和評價

根據(jù)RLAC和PNN的結果，可以評價出剩余油潛力；產(chǎn)出剖面測井可以了解各產(chǎn)層的分層產(chǎn)液情況、出水層段和出氣口等，由此可確認當前主力產(chǎn)油層是否為剩余油潛力較大的層段。如果二者一致，則直接封堵強水淹層，保留主力產(chǎn)油層，如果二者不一致，則需進行進一步分析，弄清每個產(chǎn)層的實際狀態(tài)，為采取增產(chǎn)措施提供科學依據(jù)。

本井PLT測量使用ESP泵和Y-tool儀器結合的方法，使用ESP泵模擬3個不同泵速(頻率)下的生產(chǎn)狀態(tài)，測量產(chǎn)液剖面，主要目的是確定射孔層段之間是否存在交叉流動；確定每個射孔層段的油水分布；得到流動和關井狀態(tài)下的井底壓力和溫度；確定儲層壓力[5，15]。

圖4為泵速在48 Hz狀態(tài)下產(chǎn)出剖面解釋成果圖。第1道為自然伽馬(GR)曲線道；第2道為套管接箍磁定位曲線(CCL)；第3道為深度道；第4道為層位標記道，綠色為儲層，紅色為射孔層，棕色為射孔后封閉層位，黃色為刻度層，灰色為計算層；第5道為PLT解釋中用到的測量曲線；第6道為4上4下測量的8條籠式全井眼流量計曲線(CFB)；第7道為CAT儀器成像圖，是12個傳感器加權平均后的組合圖(Combined)；第8道為單層產(chǎn)量(QZI)；第9道為基于下部每個產(chǎn)層的累積產(chǎn)量(QZTR)。

由圖4可知，2號層和4號層基本沒有貢獻，3號層主要產(chǎn)水，1號層油水同出，但該層為油產(chǎn)量的主要貢獻層。為了檢驗PLT測量結果的可靠性，在PLT測量過程中，地面一直保持MPFM的計量，記錄同一時段的產(chǎn)量數(shù)據(jù)。一段時間內不同生產(chǎn)泵速下多相流量計計量結果如圖5所示，對比48 Hz頻率狀態(tài)下PLT計算的產(chǎn)量與MPFM記錄的產(chǎn)量，產(chǎn)水量大概為1 400 bbl/d，產(chǎn)油大概為130 bbl/d，二者結果一致性很好，在38 Hz和57 Hz頻率下，PLT測量結果與MPFM計量結果也都一致，間接驗證了PLT測量結果的準確性。

圖4 泵速48Hz狀態(tài)下產(chǎn)液剖面解釋成果圖

圖5 一段時間內不同生產(chǎn)泵速下多相流量計計量結果

4 聯(lián)合作業(yè)測井資料綜合應用

綜合RLAC和PNN的背靠背處理結果，第1層的處理結果稍有偏差，RLAC結果顯示該層仍為油層，PNN結果顯示該層輕度水淹，其他層位二者結果完全相同，第2層依然為油層，第3和第4層已經(jīng)強水淹，第4層的解釋結果也與之前的分析和作業(yè)結果一致。再結合PLT的處理結果，1號層產(chǎn)油87.6 bbl/d，產(chǎn)水236.9 bbl/d，該結果與PNN結果一致，說明1號層已經(jīng)輕度水淹。PLT結果顯示1號層和3號層為產(chǎn)液的主要貢獻層，而2號層沒有產(chǎn)液，所以無法通過PLT結果確定2號層的當前地層狀態(tài)。但是通過RLAC和PNN結果，我們可以確認2號層目前仍然為油層，該層很可能因為層間干擾而造成無法產(chǎn)液。同時通過SBT結果可以確認該井目的層段目前固井質量良好，排除了產(chǎn)液剖面結果受到竄槽等因素影響的可能， MPFM計量結果也間接驗證了PLT測量結果的準確性，說明PLT結果反映地層真實的產(chǎn)出情況。

根據(jù)以上測量結果，制定了相應的作業(yè)措施，在3號層頂部打橋塞進行封堵，保留1號層和2號層繼續(xù)生產(chǎn)。作業(yè)后效果非常好，增油降水效果明顯。

5 結論

1)采用Y-tool聯(lián)合作業(yè)這種新的技術，通過對多個項目測井資料的綜合分析，可以彌補單個項目的不足，綜合靜態(tài)和動態(tài)數(shù)據(jù)分析來排除多解性的影響，能夠更加準確地提供剩余油分布層次信息，以便為后續(xù)生產(chǎn)制定合理的技術措施。

2)通過3種生產(chǎn)方式下產(chǎn)液剖面測量的對比，認為Y-tool與ESP組合的形式具有產(chǎn)量穩(wěn)定、安全性高、產(chǎn)量可控性強等優(yōu)點，更具技術優(yōu)勢。

3)在G油田的S-1井中，綜合分析了聯(lián)合作業(yè)中各個項目的測量結果以及相互印證關系，確定了該井地層的實際產(chǎn)出狀態(tài)以及剩余油分布情況。

4)根據(jù)聯(lián)合作業(yè)結果而采取的后續(xù)修井措施效果良好，表明聯(lián)合作業(yè)能夠全面分析油井和儲層狀態(tài)，可信度較高。