陳英超

(中國(guó)石化西北油田分公司雅克拉采氣廠 新疆 庫(kù)車 842017)

0 引 言

雅克拉、大澇壩、輪臺(tái)3個(gè)凝析氣藏(以下簡(jiǎn)稱雅-大-輪)屬于邊底水、背斜層狀砂巖、中低孔中滲、中高等凝析油含量的凝析氣藏[1]，主要生產(chǎn)層位為古近系的蘇維依組和白堊系的巴什基奇克組、亞格列木組，采用衰竭式開發(fā)情況下，地層壓力下降快。當(dāng)?shù)貙訅毫Φ陀诼饵c(diǎn)壓力時(shí)，凝析油從氣體中析出，地層中出現(xiàn)油氣兩相流，邊水的侵入使地層呈現(xiàn)油氣水多相滲流，同時(shí)大幅度降低氣相滲透率，造成氣鎖，導(dǎo)致氣井停噴，因此亟需監(jiān)測(cè)地層中的氣水分布情況，為措施挖潛提供指導(dǎo)。

1 飽和度測(cè)井基本原理及現(xiàn)狀

目前剩余油飽和度測(cè)井技術(shù)以核測(cè)井為主、電法測(cè)井為輔，基本上形成了以脈沖中子-中子測(cè)井(PNN)、熱中子成像系統(tǒng)(TNIS)、脈沖中子衰減譜測(cè)井(PND)、儲(chǔ)層監(jiān)測(cè)(RMT)、過(guò)套管電阻率測(cè)井等為代表的多種測(cè)井系列[2-6]。

飽和度測(cè)井主要通過(guò)測(cè)量地層中不同時(shí)刻經(jīng)減速形成的熱中子的數(shù)量，求取地層的宏觀俘獲截面及儲(chǔ)層的含氫指數(shù)，分辨近井地帶的油水分布，劃分水淹級(jí)別[3-5,7]。

2 飽和度測(cè)井技術(shù)優(yōu)選

雅-大-輪凝析氣藏主要應(yīng)用的測(cè)井技術(shù)有PNN、RMT、PND、TNIS，共進(jìn)行了48井次飽和度測(cè)井，結(jié)果符合率為70.8%，各類測(cè)井儀以TNIS和PNN符合率最高，分別為80%，75.8%，見表1。

表1 雅-大-輪凝析氣藏近年飽和度測(cè)井符合率統(tǒng)計(jì)表

2.1 RMT和PND測(cè)井應(yīng)用評(píng)價(jià)

RMT、PND的俘獲模式主要是測(cè)量中子俘獲后釋放出的伽馬射線，結(jié)果可靠性受地層本底伽馬、活化伽馬等因素影響較大，對(duì)砂巖氣藏應(yīng)用效果較差。

YK25井在完井前進(jìn)行RMT的C/O模式測(cè)井，評(píng)價(jià)砂巖氣藏的適用性，結(jié)果顯示氣水界面與原始界面基本一致(下氣層頂部)，而裸眼測(cè)井解釋結(jié)果顯示氣水界面比原始界面抬升15 m(中氣層頂部)，與前期認(rèn)識(shí)一致。兩者解釋結(jié)果差別較大。為驗(yàn)證RMT測(cè)井結(jié)果，對(duì)中氣層底部5 348～5 351 m(RMT解釋為油氣層)進(jìn)行射孔完井，射孔后未能建產(chǎn)，分析認(rèn)為RMT測(cè)井C/O模式不能排除巖石中骨架碳的影響，造成含油飽和度異常升高，有待研究相應(yīng)的校正方法[8]。

2.2 PNN和TNIS測(cè)井應(yīng)用評(píng)價(jià)

2.2.1 不同生產(chǎn)階段解釋結(jié)果與生產(chǎn)情況相符

YK2井2013年2月見地層水，通過(guò)連續(xù)3次縮嘴控水，含水控制到10%，氯根17 760 mg/L，但持續(xù)時(shí)間較短。2014年11月含水上升到87%，氯根99 003 mg/L，該井停噴前含水達(dá)到97.5%，氯根87 227 mg/L。

為了解地層剩余油分布變化，2013年10月、2014年11月、2015年3月分別對(duì)該井進(jìn)行了PNN測(cè)試，3次的測(cè)試結(jié)果與生產(chǎn)情況基本相符。

2.2.2 PNN與TNIS對(duì)比解釋結(jié)果基本一致

YK21井2012年5月引入新的飽和度測(cè)井方式TNIS，為加強(qiáng)資料對(duì)比和后期的效果評(píng)價(jià)，同年8月進(jìn)行了常規(guī)的PNN測(cè)試。從2次的測(cè)試結(jié)果可以看出，對(duì)于當(dāng)時(shí)5 321～5 325 m生產(chǎn)段2種測(cè)井方式均解釋為強(qiáng)水淹層，根據(jù)解釋結(jié)果上返5 331～5 334 m生產(chǎn)(解釋為氣層)，成功獲得高產(chǎn)油流，開井后該井以6 mm油嘴生產(chǎn)，油壓17.2 MPa，日產(chǎn)油15.4 t，日產(chǎn)氣9.4×104m3，含水1.27%。

PNN、TNIS測(cè)井直接探測(cè)熱中子數(shù)量，不受本底伽馬的影響，避免了由本底伽馬與活化伽馬所帶來(lái)的測(cè)量誤差，雅-大-輪砂巖凝析氣藏地層水礦化度高，孔隙度中低，因此測(cè)井資料符合率高，優(yōu)選PNN和TNIS測(cè)井監(jiān)測(cè)地層油氣分布情況。

3 飽和度測(cè)井技術(shù)改進(jìn)

從整體來(lái)看，PNN、TNIS測(cè)井在雅-大-輪砂巖凝析氣藏現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果較好，但是部分井也存在與實(shí)際不符合或出現(xiàn)偏差的問題，其主要原因有3個(gè)：

1)因脈沖中子測(cè)井探測(cè)深度較淺，當(dāng)儲(chǔ)層受泥漿、修井液侵入或?qū)娱g干擾等影響時(shí)，造成結(jié)果與實(shí)際儲(chǔ)層不符；

2)儲(chǔ)層內(nèi)巖性存在較大變化，比如泥礫、泥質(zhì)團(tuán)塊、礫石等都會(huì)引起俘獲截面取值的變化，解釋模型本質(zhì)上不能滿足解釋需求；

3)受俘獲截面值選取人為因素影響造成解釋結(jié)果出現(xiàn)偏差。

3.1 利用TNIS測(cè)井消除井周干擾影響

S3-8H井2021年8月份修井過(guò)程中采用水力輸送方式[9]進(jìn)行TNIS測(cè)井，通過(guò)熱中子成像變量消除修井液侵入和儲(chǔ)層巖性的影響(與之對(duì)比，PNN測(cè)井只能半定量消除)，測(cè)試結(jié)果顯示5 550 m以下為強(qiáng)水淹層，封堵后補(bǔ)射低水淹層5 183～5 296 m、5 372～5 393 m，投產(chǎn)后油壓20.4 MPa，日產(chǎn)油8.5 t，日產(chǎn)氣5.3×104m3，含水29.4%。

3.2 定量化俘獲截面值

技術(shù)思路：剩余油飽和度測(cè)井主要是通過(guò)體積模型解釋出含水飽和度。對(duì)于含泥質(zhì)的油氣儲(chǔ)層，根據(jù)體積模型有[10]：

(1)

式(1)中：Sw為含水飽和度，%；φ為地層孔隙度，%；Vsh為泥質(zhì)含量，%；∑為地層熱中子宏觀俘獲截面,c.u.(1 c.u.=10-3cm-1)；∑w為地層水熱中子宏觀俘獲截面，c.u.；∑h為烴類流體熱中子宏觀俘獲截面，c.u.；∑ma為巖石骨架熱中子宏觀俘獲截面，c.u.；∑sh為泥質(zhì)熱中子宏觀俘獲截面，c.u.。

因此如何準(zhǔn)確確定∑w、∑h、∑sh、∑ma是剩余油飽和度解釋的關(guān)鍵，而這幾種物質(zhì)的典型俘獲截面值只是范圍值，見表2。因此需要確定適合雅-大-輪的標(biāo)準(zhǔn)值，防止因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)值選擇的不同，造成解釋結(jié)果的誤差。

表2 幾種物質(zhì)的典型俘獲截面值∑ c.u.

可以通過(guò)分析歷次剩余油飽和度測(cè)井資料，并結(jié)合相關(guān)的理論圖版依次確定出∑w、∑h、∑sh、∑ma[10-11]。

3.2.1 地層水俘獲截面∑w的確定

目前地層水俘獲截面∑w的確定方法主要有2種：

1)根據(jù)礦化度的經(jīng)驗(yàn)公式：

∑w= 22 + 0.341 3×C+0.000 25×C2

(2)

式(2)中：C為礦化度，g/L。

2)根據(jù)等效NaCl質(zhì)量濃度的經(jīng)驗(yàn)公式：

∑w= 22.1 + 0.34×M

(3)

式(3)中：M為質(zhì)量濃度，g/L。

根據(jù)2種經(jīng)驗(yàn)公式算得各區(qū)塊地層水的俘獲截面值，結(jié)果基本一致，見表3。

表3 雅-大-輪凝析氣藏地層水∑w值 c.u.

3.2.2 烴類流體俘獲截面∑h的確定

烴類流體熱中子宏觀俘獲截面∑h公式為：

∑h=∑m×(0.43+1.4γg)

(4)

式(4)中：∑m為氣體熱中子宏觀俘獲截面(計(jì)算時(shí)通常按甲烷俘獲截面計(jì)算)，c.u.;∑CH4為甲烷俘獲截面,c.u.;γg為氣體相對(duì)空氣密度，g/cm3。

求得雅-大-輪凝析氣藏?zé)N類流體俘獲截面值在12 c.u.左右，見表4。其中甲烷的俘獲截面主要是根據(jù)不同地層壓力和溫度曲線交匯確定，如圖1所示，然后根據(jù)式(4)計(jì)算烴類流體俘獲截面值。

表4 雅-大-輪凝析氣藏?zé)N類流體俘獲截面∑h

注：1 kpsi=6.89 MPa圖1 甲烷宏觀俘獲截面與地層溫度、壓力的關(guān)系

3.2.3 泥質(zhì)俘獲截面∑sh的確定

選取生產(chǎn)層段附近測(cè)井解釋泥質(zhì)含量Vsh盡可能高(≥90%)、孔隙度φ盡可能低(≤5%)的泥巖段，通過(guò)體積模型法求解，盡可能降低∑ma、∑w等值不確定帶來(lái)的影響。通過(guò)篩選，對(duì)YK1、S45和S3-1井3口井進(jìn)行了求解，最終確定泥質(zhì)的俘獲截面雅克拉取36 c.u.，大澇壩取40 c.u.，輪臺(tái)取35 c.u.。

3.2.4 巖石骨架俘獲截面∑ma的確定

首先選擇同一油水系統(tǒng)中的水層，在純水層作∑φ1～φ交會(huì)圖，如圖2所示。使測(cè)量點(diǎn)位于水線上，則φ=0和φ=1時(shí)所對(duì)應(yīng)的∑φ1值分別為骨架和水層的∑ma、∑w值。其中泥質(zhì)校正采用式(5)。 其次選擇目的層段的泥巖層作∑φ～φ交會(huì)圖，如圖3所示，在∑ma一定時(shí)可得到∑sh值。

圖3 泥巖層∑φ～φ交會(huì)圖

∑φ1=∑φ+Vsh×∑sh

(5)

式(5)中:∑φ1為純水含泥質(zhì)地層熱中子宏觀俘獲截面c.u.；∑φ為純水不含泥質(zhì)地層熱中子宏觀俘獲截面c.u.。

最終經(jīng)確定雅-大-輪凝析氣藏各單井測(cè)井結(jié)果顯示產(chǎn)層附近不存在純水層或純水層段厚度較小，難以通過(guò)∑φ1～φ交會(huì)圖確定出∑ma，需通過(guò)體積模型法反求，見表5。

表5 雅-大-輪凝析氣藏俘獲截面統(tǒng)計(jì)表

3.2.5 可信系數(shù)判別

可信系數(shù)用于反映油水層的∑響應(yīng)值的相對(duì)大小，一般情況下，當(dāng)可信系數(shù)大于0.5時(shí)，∑值定量計(jì)算結(jié)果才可靠；當(dāng)可信系數(shù)小于0.3時(shí)，只能對(duì)所分辨的油水層作定性判斷，其中可信系數(shù)[10]如下：

(6)

式(6)中：∑Sw=0%為孔隙內(nèi)全為烴的俘獲截面，c.u.;∑Sw=100%為孔隙內(nèi)全為水的俘獲截面，c.u.。假設(shè)雅-大-輪儲(chǔ)層孔隙度為定值，取儲(chǔ)層段泥質(zhì)含量最大值和最小值通過(guò)式1分別計(jì)算出∑Sw=0%和∑Sw=100%，帶入上式計(jì)算出雅克拉可信系數(shù)為0.551～0.634；大澇壩可信系數(shù)0.663～0.814；輪臺(tái)區(qū)塊可信系數(shù)0.366～0.390，即雅克拉、大澇壩區(qū)塊滿足定量解釋條件，輪臺(tái)區(qū)塊滿足半定量解釋，見表6。

表6 雅-大-輪凝析氣藏俘獲截面可信系數(shù)判別表

3.2.6 測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的二次解釋應(yīng)用實(shí)例

根據(jù)最終確定的雅-大-輪凝析氣藏的俘獲截面，對(duì)PNN和TNIS不符合實(shí)際情況的9口井進(jìn)行二次解釋，有 5口井的二次解釋符合實(shí)際情況，其余4口井用于指導(dǎo)措施作業(yè)，成功率100%。

油氣井生產(chǎn)過(guò)程中由于生產(chǎn)情況突變，為了了解剩余油分布變化，進(jìn)行的飽和度測(cè)井主要用于深化地質(zhì)認(rèn)識(shí)。二次解釋后PNN測(cè)試結(jié)果符合率由75.8%上升至87.9%，TNIS和PNN的措施成功率由72.4%上升至86.2%，見表7、表8。

表7 PNN二次解釋后符合率對(duì)比表

表8 PNN和TNIS二次解釋后措施成功率對(duì)比表

YK17井2016年10月依次進(jìn)行了產(chǎn)液剖面測(cè)井、剩余油飽和度測(cè)井。產(chǎn)液剖面測(cè)井解釋5 314～5 318 m井段為主產(chǎn)層，日產(chǎn)水14.1 m3，5 306～5 309 m為次產(chǎn)層，剩余油飽和度測(cè)井解釋結(jié)果2個(gè)井段為弱水淹層，結(jié)合該層段帶水生產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)且為主產(chǎn)層且生產(chǎn)半年后停噴的情況，認(rèn)為解釋剩余油飽和度偏高。利用調(diào)整后地層水和烴類流體俘獲截面重新解釋后，5 314～5 318 m井段為中高水淹，更符合實(shí)際情況，綜合分析認(rèn)為研究確定的俘獲截面具有一定的適用性，優(yōu)化解釋參數(shù)后含水飽和度變化見表9。

表9 YK17井測(cè)井含油飽和度數(shù)據(jù)表

4 結(jié) 論

1)雅-大-輪砂巖凝析氣藏優(yōu)選PNN和TNIS作為最佳的飽和度測(cè)井方式，井周干擾對(duì)測(cè)井結(jié)果影響大時(shí)則選用費(fèi)用高的TNIS測(cè)井。

2)采用雅-大-輪砂巖凝析氣藏優(yōu)化后的地層水、烴類、泥質(zhì)、巖石骨架等俘獲截面值，PNN測(cè)試結(jié)果符合率提高12.1%。

3)PNN和TNIS測(cè)井儀應(yīng)用29井次指導(dǎo)措施作業(yè)，二次解釋后措施成功率由72.4%上升至86.2%，對(duì)油氣藏開發(fā)后期措施挖潛具有重要的指導(dǎo)作用。