利用变流量与变压力相关流量测井研究吸水剖面变化

黄辉雄，吕翠艳，耿立英，孟宪军，陶婧，张雪琴

（1.华北油田公司开发部，河北任丘062552；2.华北油田公司第一采油厂，河北任丘062552；

3.华北油田公司地球物理勘探研究院，河北任丘062552；4.渤海钻探公司测试分公司，河北廊坊065000）

利用变流量与变压力相关流量测井研究吸水剖面变化

黄辉雄1，吕翠艳2，耿立英3，孟宪军2，陶婧4，张雪琴4

（1.华北油田公司开发部，河北任丘062552；2.华北油田公司第一采油厂，河北任丘062552；

3.华北油田公司地球物理勘探研究院，河北任丘062552；4.渤海钻探公司测试分公司，河北廊坊065000）

在华北油田高阳油田Y63断块开展不同注入压力和不同日注入量条件下的相关流量测井试验。论证了注水井注入压力与日注入量增加导致吸水层吸水量按线性关系或非线性关系增加、不吸水层吸水、主吸水层发生改变的现象。分析了吸水剖面多样性变化的不可预知性及其对注水开发效果的影响。提出了规范测井工艺以避免吸水剖面不可预知多样性变化现象发生的技术对策。应用变流量变压力相关流量测井取得的认识，指导Y63断块调整注水井配注量，控制优势注水方向上油井含水上升速度，对连通程度好压力保持水平较高的油井及时进行调参等措施。截至2010年底，累计增油达3 764 t，取得了良好的增产增油效果。

生产测井；相关流量测井；变流量；变压力；吸水剖面；措施效果

0 引 言

注水井注入压力和日注入量的变化会导致吸水剖面变化，这种变化对油田注水开发效果会产生一定影响。这个问题一直未见有理论方面系统的论述，也未得到过现场测井和室内实验的证实。

2010年，华北油田在高阳油田Y63断块的Y63 -5井、Y63－11井开展注水井变流量与变压力相关流量测井试验，较好地解决了注入压力和日注入量变化导致吸水剖面变化的系列认识问题，并在油田注水开发中取得了良好的应用效果。

1 变流量与变压力相关流量测井设计

1.1 井的基本情况

Y63－5井、Y63－11井是高阳油田Y63断块下第三系沙河街组砂岩油藏的2口注水井，2009年1月开始笼统注水，油管下过注水层段，日配注量均为30 m3。Y63断块储层平均孔隙度16.1%，平均渗透率68.1×10－4μm2，注入压力均达到20 MPa以上。

1.2 测井方法的选择

相关流量测井［1］是吸水剖面测井方法中的一种，适合在日注入量小于100 m3的注水井测井，且不存在氧活化测井末端流量大的影响及普通同位素微球易出现放射性粘污和同位素进入地层大孔道的影响［2－3］，因此，选择相关流量测井方法进行变流量与变压力吸水剖面测井试验。

1.3 变流量与变压力测井设计

变流量与变压力相关流量测井通过现场调节注水井注入压力和日注入量的大小，实现在不同注入压力和日注入量条件下的吸水剖面测井。变流量与变压力相关流量测井设计的关键，就是要设计好测井的次数及每次测井时注入压力和日注入量的大小。测井设计中注水井注入压力的变化虽然难以掌握，但其与日注入量变化密切相关。因此，设计好每次测井时的日注入量，现场测井中就会得到1个与之对应的注入压力数值。Y63－5井依据对注水井储层物性以及生产动态的分析与对比，并充分考虑注水站对应注水泵注水能力的大小，设计了4次测井，每次测井日注入量分别为30、45、50 m3和80 m3。Y63－11井的地质条件及注水情况均与Y63－5井相似，而且在Y63－5井试验取得成功基础上进行测井，因此，Y63－11井设计了2次测井，每次测井日注入量分别确定为30 m3和55 m3。

2 变流量与变压力相关流量测井

2.1 相关流量测井方法

测井中采用单探头追踪法（见图1）在液体同位素释放后，通过测井仪器在井内的上下移动，追踪示踪剂在井内运移的轨迹（示踪曲线）、时间及深度变化，计算吸水层间相邻示踪曲线间相对位移的距离及发生相对位移的时间，并运用公式（1）计算示踪剂运移的速度［4－5］

图1 相关流量测井原理示意图

式中，ΔH为相邻示踪曲线间相对位移的距离（峰值的深度差）；Δt为相邻示踪曲线间发生相对位移所需时间；N为Δt、ΔH取值的次数。最后通过计算得到的各吸水层间示踪剂运移速度，最终计算各吸水层的绝对和相对吸水量。

2.2 变流量与变压力测井

2010年8月26至27日和9月10日，Y63－5、Y63－11井分别进行了变流量与变压力相关流量测井试验。Y63－5井分别在4个不同注入压力和日注入量条件下进行了相关流量测井试验。图2是Y63－5井变流量与变压力测井第4次相关流量测井成果图。Y63－11井分别在2个不同注入压力和日注入量条件下进行了相关流量测井。图3是Y63－11井变流量与变压力测井第2次相关流量测井成果图。

（1）Y63－5井吸水剖面变化情况。图4和表1是Y63－5井4次相关流量测井的解释结果。

图2 Y63-5井第4次相关流量测井成果图

图3 Y63-11井第2次相关流量测井成果图

图4 Y63-5井相关流量测井绝对吸水量柱状图

第1次测井，当注入压力21.3 MPa、日注入量30.1 m3时，6个射孔层中，上部4个射孔层不同程度吸水，下部2个射孔层不吸水。

第2次测井，虽然注入压力上升到21.6 MPa，日注入量上升到43.3 m3，上部4个射孔层吸水量相应也有不同程度的增加，下部2个射孔层仍然不吸水。

第3次测井，当注入压力上升到22.1 MPa、日注入量上升到53.6 m3时，上部4个射孔层吸水量仍有不同程度的增加，但下部原来不吸水的16号层和17号层，由于测井时的注入压力已达到或超过了它们自身的的门槛压力（即启动压力）变成了吸水层。

第4次测井，注入压力上升到22.8 MPa，日注入流量也上升到76.4 m3，此时6个射孔层吸水量继续得到不同程度的增加。

（2）Y63－11井吸水剖面变化情况。图5和表2是Y63－11井2次相关流量测井的解释结果。

图5 Y63-11井相关流量测井绝对吸水量柱状图

第1次测井，当注入压力21.4 MPa、日注入量33 m3时，5个射孔层中，上部3个射孔层不同程度吸水，下部2个射孔层不吸水。

第2次测井，当注入压力上升到22.5 MPa、日注入量上升到55.5 m3时，上部3个射孔层吸水量相应有不同程度的增加，但下部原来不吸水的2个射孔层，18号层仍然不吸水，19号层变为吸水层（测井时注入压力超过19层自身的门槛压力），绝对吸水量达到9.4 m3／d，相对吸水量达到16.9%。

3 注入压力及日注入量变化对吸水剖面的影响

3.1 注入压力及日注入量变化会导致吸水剖面发生改变

注入压力与日注水量的大小，是油田地质人员根据注水井地质情况及注水开发的技术需求所设计的，它是注水井正常注水的依据和尺度，不可随意改变。注水井生产或现场测井中，若注入压力与日注入量发生改变，那么不仅注水井已吸水层的吸水量将发生变化，而且注水井吸水剖面也将随之发生改变，就如同Y63－5井变流量测井，每次注入压力和日注入量发生改变，其吸水剖面都发生了改变（见图4和表1）。

表1 Y63－5井变流量测井数据表

表2 Y63－11井变流量测井数据表

3.2 注入压力及日注入量变化会导致吸水剖面多样性变化

变流量与变压力测井表明，注水井注入压力与日注水量发生改变时，注水井吸水剖面会发生4种改变。

（1）注入压力与日注水量增加较小时，注水井吸水层数将不发生改变，但各吸水层吸水量将会随着注入压力与日注水量的增加而增加，而且它们都是按照基本相同的线性关系而成比例的增加（见图4）。Y63－5井第1次、第2次测井，当注入压力由21.3 MPa上升到21.6 MPa、日注入量由30.1 m3／d上升到43.3 m3／d时，已吸水的11号层、12号层、13号层、14号层，各层绝对吸水量虽然均有所增加，但各层相对吸水量基本未发生改变（见图6）。

（2）注入压力与日注水量增加较大时，原来的不吸水层将会由于注入压力已达到或超过自身的门槛压力（即启动压力）而开始吸水，原有各吸水层吸水量性线增加的平衡关系也将打破，此时注水井吸水剖面，即各层绝对和相对吸水量都将发生根本的改变。Y63－5井第2次、第3次测井，当注入压力由21.6 MPa上升到22.1 MPa、日注入量由43.3 m3／d上升到53.6 m3／d时，原来不吸水的16号层、17号层变成了吸水层（见图4和图6）。

图6 Y63－5井相关流量测井相对吸水量柱状图

（3）注入压力与日注水量增加很大时，注水井吸水层数将不再发生改变，但此时各层绝对和相对吸水量都将会随着注入压力与日注水量的增加而按照各自非线性的变化规律而增加。Y63－5井第3次、第4次测井，当注入压力由22.1 MPa上升到22.5 MPa、日注入量由53.6 m3／d上升到76.4 m3／d时，6个吸水层的各层绝对和相对吸水量又发生了不同的变化（见图4、图6）。

（4）注入压力超过原来不吸水层门槛压力，日注水量增加很大时，不吸水层可能变为主吸水层。Y63－11井第1次、第2次测井，当注入压力由21.4 MPa上升到21.6 MPa、日注入量由33 m3／d上升到55.5 m3／d时，原来不吸水的19号层（厚度达到了9 m）开始大量吸水，绝对吸水量达到了9.4 m3／d，相对吸水量达到了16.9%（见图5和表2）。由此可以推断，若19层厚度很大时，其将变成主吸水层。

4 吸水剖面多样性变化对注水开发效果的影响及对策

4.1 吸水剖面的多样性变化往往难以掌握

（1）在变流量与变压力测井试验情况下，它所产生的吸水剖面多样性变化，只是对正常注水条件（按地质设计注入压力和日注入量）下吸水剖面的一种比对和验证，是为油田地质人员所认识和掌握的。

（2）注水生产中，由注入压力与日注入量瞬间或短时间变化所生产的吸水剖面多样性变化，它不为油田地质人员所认识和掌握的，但由于是瞬间或短时间的变化，不会对注水开发效果产生实质性的影响。

（3）吸水剖面测井过程中，长时间关停注水或随意加大日注水量，其所测量的吸水剖面不是正常注水条件下的吸水剖面，它所产生的吸水剖面多样性变化很随意，是不可比对和验证的，因而也是不可预知的。这种多样性变化为测井所记录下来，但它又不是对注水井正常注水情况的真实反映，而且测井和油田地质人员都难以对这种多样性的变化予以认识和掌握。

4.2 吸水剖面多样性变化对注水开发效果的影响

注入压力与日注入量的非正常变化（如测井过程中长时间关停注水井或加大日注水量）导致不可预知的吸水剖面多样性变化，会使注水开发效果分析与认识走入误区，其对注水开发效果的影响主要会表现在以下2个方面。

（1）注入压力与日注入量非正常加大，导致正常注水条件下的不吸水层吸水以及吸水层吸水量加大，会使注水开发效果分析认为注水层注水已见效或者注水层注水效果很好，而实际注水效果可能会相差甚远。如果这种认识被长期延续下去，而注水井吸水剖面实质上得不到改善，那么注水井注水效果自然会差。

（2）注入压力与日注入量非正常加大，导致非正常注水条件下的主吸水层与正常注水条件下的主吸水层相矛盾，会直接导致注水调整措施的失效。如原本正常注水条件下的主吸水层可能已造成对应连通油层水淹，但由于被误认为是非正常注水条件下非主吸水层，这样，注水可能不但得不到控制，反而可能会被加强，从而会加剧连通油层水淹；反之，原本注水效果不太好的连通油层，由于被误认为与所谓的主吸水层连通而被控制注水，致使注水效果越来越差。

4.3 规范测井工艺避免吸水剖面不可预知多样性变化及其影响

开展变流量与变压力相关流量测井，其最终目的是避免吸水剖面不可预知多样性变化现象的发生，使油田地质人员能够运用真实可靠的吸水剖面测井资料准确分析和认识注水开发的效果。因此，按照地质设计的注入压力和日注入量进行吸水剖面测井，测量到真实反映注水井正常注水条件下的吸水剖面，需要规范以下2个技术环节。

（1）注水剖面测井仪器下井前，注水井不能长时间关停注水，不能以该方式测量静温（关井井温）曲线。静温曲线要在吸水剖面所有测井曲线测量完成后，最后关井测量。否则，先关井测静温曲线后，注水井注入压力往往恢复不到正常的注入压力，这时所测吸水剖面将会失真。

（2）注水剖面测井中不能随意改变或加大注水井注入压力和日注入量。同位素测井过程中，放射性微球释放后不能以加大日注入量的方式来提高微球上返到吸水层的速度。若由于技术方面原因，需要改变注水井注入压力或日注入量时，也要经过油田地质技术人员认可，并在合理范围内进行改变。

5 变流量与变压力相关流量测井后的措施效果

根据Y63－5井、Y63－11井变流量与变压力相关流量测井结果及其取得的认识，在Y63断块采取动态配水调整，控制优势注水方向上油井含水上升速度，对连通程度好压力保持水平较高的井及时进行调参措施。

Y63－5井在确定了优势注水方向后，于2010年9月份开始将日注水量由30 m3逐渐下调20 m3，对应的一线油井Y63－12井含水也由81%最低下降到65%，日产液、日产油也由15.8、13.2 t分别上升到年底的16.2、17.1 t，见到了较好的调水增油效果（见图7）。

图7 Y63-12井采油曲线（注水井Y63－5）

对注水见效较好的井，如Y63－24X井（见图8），抓住见效时机继续进行调参提液后，日产液、日产油也由13.3、11.2 t分别上升到17.7、15.4 t并一直保持稳定，油井产能得到了进一步提高。截止到2010年底，该井所在井区通过水量调整及对应5口油井实施调参，累计增油达3 764 t，取得了良好的增油效果。

图8 Y63-24×井采油曲线（注水井Y63－11）

6 结 论

（1）Y63－5井、Y63－11井变流量与变压力相关流量测井是国内吸水剖面测井一项新的尝试，它是认识注入压力与日注入量变化（增加）导致注水井吸水剖面变化的有效方法。

（2）注水井注入压力与日注入量增加，可导致吸水剖面中吸水层吸水量按线性关系或非线性关系增加，可导致不吸水层吸水，主吸水层发生改变。

（3）注水剖面测井记录的注入压力与日注入量非正常变化导致的注水井吸水剖面多样性变化，它不是正常注水条件下真实吸水剖面的反映，如果用于注水效果分析，势必会对地质人员的认识产生误导，最终会给油田注水开发带来负面的影响。

（4）注水剖面测井必须按照地质设计的注入压力与日注入量进行，测井过程中不得长时间关停注水井，关停注水后要等注入压力与日注入量恢复到正常情况下再进行测井，不得随意改变和加大注入压力与日注入量。

［1］ 中国石油天然气股份公司勘探与生产公司.测井监督［M］.北京：石油工业出版社，2007.

［2］ 赵培华.油田开发水淹层测井技术［M］.北京：石油工业出版社，2003.

［3］ 姜文达.放射性同位素示踪注水剖面测井［M］.北京：石油工业出版社，1997.

［4］ 吴锡令.生产测井原理［M］.北京：石油工业出版社，1997.

［5］ 施仑贝尔公司.生产测井解释及其参数换算［M］.陆凤根，马贵福译.北京：石油工业出版社，1983.

On Injection Profile Interpretation with Variable Flowrate and Variable Injection Pressure Related Flowrate Logging

HUANG Huixiong1，LU Cuiyan2，GENG Liying3，MENG Xianjun2，TAO Jing4，ZHANG Xueqin4
（1.Production Department of Huabei Oilfield Company，Renqiu，Hebei 062552，China；2.No.1 Oil Production Factory of Huabei Oilfield，Renqiu，Hebei 062552，China；3.Geophysical Exploration Institute of Huabei Oilfield Company，Renqiu，Hebei 062552，China；4.Well Testing Sub－company of Bohai Drilling Engineering Company，Langfang，Hebei 065000，China）

The related flowrate logging under different injection pressure and different daily injection rate had been tried out in fault block Y63.Demonstrated are such phenomena，caused by the increase of injection pressure and daily injection rate of water injection well，as the linear or nonlinear augmentation of water intake of injection intervals，conversion from non－water－absorbing to water－absorbing intervals and shift of principal water－absorbing intervals.Analyzed are unpredictability of the multiple variety of injection profile and its influence on the effect of water flooding development.Put forward is technical strategies to avoid the occurrence of these unpredictable varieties through regulating well logging technology.With the new understanding from the variable flow rates and injection pressure related flow rates logging，a series of measures are carried out in fault block Y63，including the allocation of water injection，control of water cut increasing velocity of oil producers in the preponderant water flooding direction，adjustment of production parameters of oil producers with good connectivity of reservoirs and high pressure.Up to the end of 2010，the increased oil production reaches 3 764 t，indicating an obvious augmentation in oil production.

production Log，related flowrate logging，variable injection flowrate，variable injection pressure，injection profile，measures effect

1004－1338（2011）06－0609－06

P631.84

A

黄辉雄，男，1960年生，高级工程师，主要从事油田开发动态监测及相关科研管理。

2011－06－21 本文编辑 王小宁）