CO2驱注入剖面测井方法及应用

吴华磊，王卫国

（1.大庆油田有限责任公司测试分公司，黑龙江 大庆 163514；2.大庆榆树林油田开发有限责任公司，黑龙江 肇东 151100）

0 引 言

为研究低渗透率、裂缝不发育的扶杨油层有效开发技术，大庆油田于2002年底在宋芳屯油田南部开展了扶余油层CO2驱油现场试验，并见到一定效果。2007年扩大试验区，CO2驱试验投入开发井数逐年增加。目前，注CO2驱油井芳××试验区有14口，榆树林油田树×××试验区有7口，海拉尔油田贝××试验区有9口，总井数达到30口。

油田为评价CO2驱开发效果，提高采收率，迫切需要了解各生产层是否吸入及吸入量。大庆油田测试技术服务分公司分析了现有注入剖面测井技术的特点和现场适应性，结合CO2驱井的特殊性，开展了相应的注入剖面测井方法研究和现场应用。

1 CO2驱井的特点

CO2驱井与一般注水井相比，在管柱结构、注入介质以及施工安全方面存在3个方面的特点。

（1）完井管柱结构不同。试验初期CO2驱井均采用笼统注入方式，分2种情况：一种是完井管柱置于井底；另一种是完井管柱位于油层上20m左右，2种结构如图1所示。

图1 注CO2驱井管柱结构示意图

（2）注入介质特性不同。根据CO2的相态图，CO2临界压力（pC）为7.39MPa，临界温度（TC）为31.06℃。因此，在正常注入条件下，CO2在井筒内的相态只有液态与超临界流体2种相态（见图2）[1]。CO2具有腐蚀性，其对钢丝的腐蚀速率受温度影响较大，当实验温度为60℃～120℃时，腐蚀速率随着温度的上升而增大，当温度超过120℃，钢丝的腐蚀速率随着腐蚀温度的升高而下降。因此，要求测井电缆应具有抗腐蚀性。

图2 CO2相态图

（3）测井施工安全要求不同。在CO2驱测井施工中温度压力的变化使其相态发生变化，极易形成水合物，将测井电缆、仪器“冻”住，如判断和操作不当，会造成仪器掉落等施工事故。为保证CO2驱井测井施工安全，防喷、防冻是必须解决的问题。

2 CO2驱注入剖面测井方法

2.1 测井施工工艺

密闭措施：分析应用 GSG-35和 GSFP6-70高压防喷装置。GSG-35防喷装置主要由密封头和防喷管组成，密封钢丝直径为2.4mm，防喷管通径为50mm，工作压力为35MPa，密封方式手动密封。GSFP6-70防喷装置主要由防喷盒、防喷管、防喷器、捕捉器组成，密封钢丝直径为2.4～2.8mm，防喷管通径为62mm，工作压力为70MPa，密封方式采用手动密封和注脂液压密封2种方式。

防冻措施：在测试时准备甲醇或柴油，测前先加入防喷管内，防止液体CO2返入防喷管，能有效降低水合物形成的概率，为防止冻井，现场是用注脂泵向防喷管内注入柴油。

2.2 测井技术优选

分析注入介质特性，对现有的注入剖面技术进行综合对比，优选出五参数吸气剖面测井、脉冲中子氧活化测井2项技术。

（1）五参数吸气剖面测井。由于CO2具有腐蚀性，测试钢丝、电缆应具有防腐蚀性能，结合气井测试防腐手段，首先考虑应用试井工艺解决测井问题，为此在注入剖面测井中首次引入了五参数吸气剖面测井技术。该仪器能测量温度、压力、流量、自然伽马、磁定位等5项参数，从而得到完整的注入剖面资料。仪器由高能电池供电，温度测量采用PT1000作为传感器；压力测量采用静压传感器，流量测量采用涡轮流量计测中心流速的方法。

（2）脉冲中子氧活化测井技术。脉冲中子氧活化测井技术作为在用的成熟的注入剖面测井方法，能够取得丰富的注入剖面信息。结合注入井完井管柱，对于管柱下入位置位于井底以及分层配注的情况，在CO2驱注入剖面测井中首次应用了脉冲中子氧活化测井技术。一次下井可完成氧活化测井的上下水流测井、井温测井及压力、自然伽马、套管接箍等参数的测量。

2.3 测井资料解释方法

从CO2相态图上可以看出，在井下CO2是以超临界流体的形式存在，五参数吸气剖面测井可直接解释。

对于氧活化测井解释，不同介质中氧原子的含量不同，测井曲线的响应也不同。密度为0.7g／cm3的CO2中氧原子的含量为0.193×1023个／cm3；密度为1.0g／cm3的H2O中氧原子含量为0.337×1023个／cm3。在实际测井过程中，相对于注水井，CO2注入井的氧活化测井曲线峰值会有所降低，但仍然可以被明显探测到，通过解释计算CO2在井内的流速，进而得到体积流量。

采用压力梯度求取密度的方法，对压力计实测得的所有压力数据进行了20m压差计算，求取得到了各深度点的密度值，对所取得的密度值进行回归分析，可以计算出每100m测井段的密度变化。

图3是某井实测资料密度随深度变化情况，该测量井段的密度变化每百米ρ为0.02g／cm3。

图3 CO2密度随深度变化情况

资料解释方法的关键是质量流量与体积流量的换算：质量流量＝测量体积流量×ρ。

3 现场应用情况

应用CO2驱注入剖面测井方法在芳××试验区及树×××试验区累计测井38井次，测井施工安全、成功率100%。从所测资料看，五参数吸气剖面测井技术井温曲线指示明显，结合温度拐点的情况，可定性分析吸气层；脉冲中子氧活化测井技术完全可以录取注液态CO2吸气剖面资料，反映井下信息更精细。

芳186-×××井是芳××试验区1口注CO2井，为了解该井分层注入情况，2009年4月、2009年7月分别进行了五参数注入剖面测井、脉冲中子氧活化测试。

3.1 五参数吸气剖面测井资料分析

芳186-×××井测井前已经连续配注入10个月，注入井状态稳定。为了解注气井压力、温度变化情况及各小层的吸气情况，2008年10月17日对芳186-×××井进行五参数注入剖面测试，测试期间总体动态情况为注入压力16MPa，注入量90m3／d，解释成果见图4。

从图4可以看出，芳186-×××井采用了完井管柱置于井底、射孔层上一配的笼统注入方式。此时所测压力响应正常，流量曲线除在一配处有明显拐点外，在射孔层处无明显响应，即仅凭流量曲线无法定量解释。分析温度曲线，发现对应射孔层井温响应明显，最后结合温度拐点的情况，定性分析认为FI42、FI61、FI7层吸气。

图4 芳186-×××五参数吸气剖面测井仪解释成果图

应用五参数吸气剖面测井仪进行了26井次的测试，发现在CO2呈超临界流体的条件下，在139.7mm套管内，井温曲线指示明显，结合温度拐点的情况，可定性分析吸气层；磁定位射孔层显示不清楚，无法作为校深依据；测试曲线显示起伏幅度大且重复性差，解释困难。

3.2 脉冲中子氧活化测井资料分析

2009年7月9日对芳186-×××井进行了脉冲中子氧活化测试，解释成果见图5。通过测试，得到了该井分层吸入量的定量解释结果，与五参数吸气剖面测井仪应用井温定性解释结果基本一致。

图5 芳186-×××脉冲中子氧活化测井解释成果图

应用脉冲中子氧活化测井仪进行了12口井的测试，发现在CO2呈超临界流体的条件下，在139.7mm套管内，高流量时成峰效果好；低流量时成峰较为发散，其峰位特征不完全符合正态分布，有轻微的拖尾现象；由于受仪器源距的限制，氧活化测井仪的测量下限为10m3／d。

4 结 论

（1）针对CO2驱井的注入剖面测井，首先应确保密闭，GSFP6-70防喷装置密封方式有手动密封和注脂液压密封2种方式能满足要求；在测试时准备甲醇或柴油，测前先加入防喷管内，防止液体CO2返入防喷管，降低水合物形成的几率。

（2）从目前试验初期来看，注入井皆采用笼统注入方式，脉冲中子氧活化测井技术完全可以录取注液态CO2吸气剖面资料，反映井下信息更精细，为资料的综合分析和解释提供了条件。

（3）从所测资料统计分析，五参数吸气剖面测井技术井温曲线指示明显，结合温度拐点的情况，可定性分析吸气层；脉冲中子氧活化测井技术可以定量给出各层的吸入量，但低流量时成峰较为发散，其峰位特征不完全符合正态分布，有轻微的拖尾现象由于受仪器源距的限制，氧活化测井仪的测量下限为10m3／d。

[1]余晓爱.超临界流体技术的原理及其应用[EB／OL].http：∥www.docin.com／p-496630655.html，2012-10-12.