氧活化测井技术原理及在管外找窜中应用

常文莉 修春红 闫学红 杨士荣 韩 燕

(大港油田测试公司 天津)

氧活化测井技术原理及在管外找窜中应用

常文莉 修春红 闫学红 杨士荣 韩 燕

(大港油田测试公司 天津)

油田开发进入中后期的后,先期固井质量评价较好的油水井,受种种增油、增注措施和储层物性的影响[1],地层出砂严重,固井质量日趋变坏,管外窜槽非常普遍,直接影响开发方案的实施。本文基于核物理基础,介绍了氧活化测井原理及在大港油田管外找窜中应用情况,为油、水井解决窜槽问题提供技术支撑。

氧活化测井;管外窜槽;套管

0 引 言

大港油田储层为河流相沉积,胶结疏松,胶结物以泥质为主,松散的粘土矿物以分散的质点形式充填在粒间孔隙中,与碎屑颗粒附着力较小,在注水开发和高速采油的情况下造成油层出砂。大量的出砂导致油井附近地下砂体亏空严重,容易造成油井塌陷。据统计,目前大港油田含砂井占油井总井数的83.4%,这就导致了大部分油水井固井质量变坏,从而引发层间窜槽情况,进而影响油水井的正常生产、开发层系调整和注采方案完善。因此,准确确定管外窜槽位置意义非常重要。目前确定管外窜槽的方法很多,但相比之下,氧活化测井管外找窜较为简单、直观,开辟了管外窜槽检测的新途径。

2007～2008年大港油田利用氧活化测井技术共进行管外找窜12井次,措施8井次,测试结果符合率达100%,措施累计增油5200多吨,为油田卡堵水措施的实施提供了有力依据。

1 脉冲中子氧活化测量原理[1]

1.1 测量原理

脉冲中子氧活化测井物理基础是大于10百万电子伏特的脉冲中子通过(n,p)转移反应,可以活化氧元素,生成半衰期为7.13s的氮元素。氮元素随着β衰变,在衰变过程中,放射出6.13MeV的高能伽马射线,6.13MeV的高能伽马射线在井眼中能辐射20cm～30cm,可以射透井眼流体、油管、套管及固井水泥环。由探测器探测伽马射线的时间谱,伽马射线的时间谱可以反映油管内、油套环形空间及套管外含氧流体的流动状态,反应式:

当中子发生器发射一段时间后,仪器周围的氧元素被活化,含活化氧的水简称活化水。在水流动方向上设置三个伽马探测器,当活化水流经探测器时,该探测器计数率增大,通过测量活化时间谱,能计算出水流从中子源流到探测器的时间。因为源距已知,流经时间测出后,可以计算水流速度。在已知流动截面的情况下,通过水流速度可计算出水的流量。

1.2 仪器结构

氧活化测井仪器主要由:自然伽马测井仪、温度测量仪、压力测量仪、磁性定位器、上下两个中子发生器及D1-D4四个探测器组成,如图1所示。其中,自然伽马测井仪用于探测生产井中自然伽马射线,用于校深;温度测量仪主要用于测量油管及套管井的温度,可以间接反应流体的动态变化;压力测量仪用于测量井底压力;磁性定位器是用来探测井下套管、油管接箍。对于氧活化时间谱的测量是由中子发生器与四个探测器完成[2],当上中子发生器工作时,四个探测器接收到的是下水流氧活化时间谱;当下中子发生器工作时,四个探测器接收到的是下水流氧活化时间谱。

图1 氧活化测井仪器结构示意图

1.3 仪器指标

仪器外径:43mm

仪器长度:4.5m

仪器耐压:60MPa

仪器耐温:125℃

测量范围:

油管:3m3/d～20m3/d;允许测量误差:≤±8%

套管:8m3/d～20m3/d;允许测量误差:≤±8%

20m3/d～400m3/d;允许测量误差:≤±5%

400m3/d～600m3/d;允许测量误差:≤±10%

2 现场应用分析[2、3]

1)55K井为港东油田08年侧钻投产的一口新井,11月18日射开45号层(2030.5m～2033.3m)投产后产油为5.33t/d,产水 25.68m3/d,含水 82.8%,但20日产油降到2.1t/d,产水上升到53.27m3/d,含水96.2%。为了进一步落实含水突然上升的原因,对该井进行了氧活化管外找窜测井。本次测试采用注入法(用泵车向油井内注水的方法)进行管外找窜测试,测时注入量为45m3/d。从氧活化测试的谱线图分析:2012.8m处注入总流量为45.3m3/d,45号层以下2038m、2057.9m未射孔处测量点均有流量反映,直至2069.5m的48号层处测试流量为零,因此证明48号水层与45号层存在管外窜槽。如图2所示。

采油厂根据测试结果,对45号层进行管外封窜。08年12月12日该井措施开井后,产油7.49t/d,产液19.72m3/d,含水降为62%。

图2 55K井氧活化测井谱线图

2)G2井是大港油田油藏项目评价部的一口新井。该井射开17号顶部油层(1316m～1322m),投产仅6天的时间,日含水急剧上升。与其相邻的16、18号层均为水层,油藏项目评价部的技术人员怀疑该井存在管外窜,因此决定对该井进行氧活化管外找窜测试。本次测试采用气举法。由于该井17号层上、下部均为水层,所以对17号层上、下部都要进行管外窜槽的测试。测试过程中,在17号层下部未射孔处,即17与18号层(1336.5m～1350.3m)之间,进行氧活化上水流量打点测试,测试结果:1324.8m、1328.2m、1 335.8m处均有明显的流量反映,如图3所示,证明17与18号层存在管外窜槽。同理,在16号层(1280.7 m～1283.8m)与17号层之间进行下水流量测试,水量为零,证明16与17号层不存在管外窜槽,如图4所示。随后对G2井采取在17与18号层间堵窜及防砂措施,产油由原来的1.88t/d上升到4.8t/d,含水由72%下降到26.5%,措施效果显著。

图3 17与18号层层间氧活化测试谱线图

图4 16与17号层层间氧活化测试谱线图

3 结论及认识

1)利用氧活化技术进行管外找窜,测量结果比较直观,能够准确地确定管外窜槽位置。

2)测试成功率高,测井周期短,缩短作业周期。

3)测试方法灵活。可以通过注、采等工艺进行找窜。

4)窜流定量化存在着缺陷。由于管外窜槽水流通过的截面积无法确定,因此对于氧活化管外找窜而言,只能根据流速提供定性结果。

[1] 孙秀伟,孙秀梅.脉冲中子氧活化测井在工程监测中的应用[J].测井与射孔,2006,(1)

[2] 夏竹君,曾敏梅,庄 玮,等.脉冲中子氧活化测井仪在工程找窜中的应用[J].天然气技术,2008,2(2)

[3] 黄隆基.放射性测井原理[M].北京:石油工业出版社,1998

P631.8+1

B

1004-9134(2010)02-0067-02

2009-07-04 编辑:梁保江)

常文莉,女,1976年生,工程师,1996年毕业于大港石油学校,现大港油田测试公司从事测井解释与研究工作。邮编:300280