CHDT技术在超深复杂水淹油藏中的应用

肖承文, 柳先远, 周波, 田隆梅, 王华伟, 李新城

(中国石油塔里木油田分公司勘探开发研究院, 新疆 库尔勒 841000)

0 引 言

随着勘探开发的深入,塔里木油田部分老油气田进入中高含水期,原始的油水界面和水驱前缘不复存在,水驱油田测井解释作为石油开发中的重要环节就显得愈来愈重要[1]。准确确定剩余油分布是提高采收率的基本要求,也是剩余油饱和度测井的重要任务。塔里木油田现有的套后饱和度监测技术主要是中子寿命测井系列、碳氧比测井以及过套管电阻率测井,而在高含水阶段,单井纵向上剩余油挖潜的主要对象是孔隙度偏低的差油层(≤10%)和薄储层(≤1 m)。

塔里木油田的应用表明,中子寿命测井技术在塔里木油田中高孔隙度(孔隙度大于10%)、高矿化度地层(矿化度大于100 000 mg/L)以及低电阻率油层识别发挥了重要的作用,取得了良好的应用效果[2],但是其无法识别淡水水淹层;碳氧比测井不受矿化度影响,但是对孔隙度要求较高(孔隙度大于15%)[3-4],且现有碳氧比仪器指标不能满足塔里木油田部分储层的温度要求(≥120 ℃);过套管电阻率测井纵向分辨率在1 m以上[5],且难以建立起分区分层系的储层流体判别标准,影响了该项技术的推广应用。经过10余井次的应用,套管井地层动态测试器(CHDT)在其他技术手段无能为力的复杂水淹层评价中彰显了其独特的优势,取得了良好的生产效果。

1 仪器原理

套管井地层动态测试器(CHDT)利用柔性钻轴穿透套管、水泥环和地层,钻一个小孔进行预测试,包括压降、流动压力及压力恢复,通过石英和应变压力计测量压力,如果符合测试要求,则可以进行泵抽采样。在采样过程中利用实时电阻率和可组合的流体性质分析模块直接进行流体性质和流体组分的分析,以判断水淹状况;根据测试需要,也可选择进行PVT取样。流体分析模块主要包括LFA和CFA。LFA(Live Fluid Analyzer)模块应用透射光谱分析和反射光谱分析的方法实现取样过程中对流体性质的检测,通过对流线中流体的透射光谱分析,可以确定流体性质和流体的相对含量;对反射光谱的分析可以指示流线中是否有气体存在以及气体相对含量。而CFA(Composition Fluid Analyzer)则是利用红外光谱和激发荧光的测量方法来确定气体组分含量和识别流体类型,在区分气藏和凝析气藏中有较好的应用[6]。

与其他套管井测井仪器不同,单点测试结束之后,CHDT需要用机械堵塞器密封套管内的钻孔,形成双向均可承受68.9 MPa压差的有效堵塞,从而把地层与井眼封隔开,而且孔塞高度防腐,不妨碍套管平滑。CHDT技术可方便地对多个储层直接进行流体性质和产能评价,而不必进行射孔作业和复杂的挤水泥作业,极大地节约了作业时间和成本[7-8]。CHDT技术就是在MDT[9]基础上,增加了钻孔和堵孔的功能。

表1 CHDT仪器性能指标表

*非法定计量单位,1 ft=12 in=0.304 8 m,下同

2 应用实例分析

2.1 CHDT在清污混注油藏中应用,准确确定纵向剩余油分布和压力保持程度

A油田东河砂岩油藏是块状底水构造油藏,是塔里木油区埋藏最深的砂岩油藏,储层为一套巨厚海相石英砂岩,砂岩成熟度高,以细砂岩和粉砂岩为主,岩石成分组成总体上表现为石英含量高、岩屑和长石含量低的特征,平均石英含量72%。油藏温度达到145 ℃,压力达到64 MPa,自上而下分为7个砂层组,平均孔隙度为13.5%,为中孔隙中渗透储层,地层水矿化度23.4×104mg/L。油藏纵向上隔夹层非常发育,各个砂层组采出程度差异较大,导致剩余油分布极为不均衡,早期油藏清污混注,淡水水驱前缘和分布规律不清,地层水矿化度不明,给套后饱和度测井带来极大的困难。

A1井是A油田2007年投产的1口开发井,完井测井解释油层44 m,中-高水淹层86.5 m,投产油层段×798.0～×801.0 m、×823～×825.5 m,2013年8月高含水关井,进行了常规中子寿命测井和RST测井(见图1),中子寿命测井俘获截面曲线值为13 c.u.*非法定计量单位,1 c.u.=1×10-3 cm-1,下同左右,局部高值和低值均是泥质和钙质的响应;FCOR为剥谱法计算的远探测器碳氧比曲线,FWCO为窗口法计算的远探测器碳氧比曲线。在×837 m以下,岩性、物性均没有明显的变化,但是FWCO和FCOR均呈现明显的高值,呈现出含油的特征,与静态资料认识的高水淹、中水淹相矛盾,无法为该井下一步的措施作业提供可靠的挖潜层位。

图1 A1井测井曲线回放图

为了落实纵向上剩余油分布,促进该井剩余油的动用,2014年该井进行了CHDT测试。在×813 m钻进2.98 in,泵抽后很快出油,实时观测含水率在10%以下,从CFA可见为黑油,测试地层压力为51 MPa,较原始油藏亏损14 MPa,说明该层能量补充不足。在×833 m钻进3.41 in之后泵抽也很快出油,实时观测含水率逐渐稳定在75%左右,从CFA可见为黑油,测试地层压力位58 MPa,说明该层段注水受效,能量比较充足。对×812.5～×816.0 m井段进行深穿透射孔投产,日产油16.8 t,水2.6 t,含水13.4%,与CHDT测试结论基本相符。

该井经过CHDT多点的测试,不仅明确了纵向上各个剩余油的分布,为下一步挖潜提供了可靠的措施层位,还落实了各层压力保持程度,为井组注水受效关系的调整提供了有力的技术支持。

2.2 CHDT在薄砂层中应用,准确确定水淹层水淹级别,落实区块油藏潜力

B油田纵向发育2套储集层,上层为中泥岩段薄砂层,下层为东河砂岩。其中薄砂层主要发育3套薄砂层储层,厚度分布在0.6～1.8 m,平均厚度为1 m左右,储层物性以中孔隙度中渗透率为主,平均孔隙度为13%,油藏温度113.86 ℃,油藏压力54.02 MPa,地层水总矿化度23.2×104mg/L。

图2 B1井测井曲线回放图

B1井是B油田构造西北边部位的1口水平井,目的层是东河砂岩,薄砂层位于大斜度段(见图2),井斜为60°,完井测井解释差油层4.9 m/3个层。由于该区域没有投产或者测试过薄砂层,导致对该区域薄砂层油藏潜力认识不清。因此,进行了CHDT测试,测试结果如表2所示,1、3号解释层均已高水淹,2号解释层CHDT测试压力恢复极慢,结合完井测井GR曲线以及导眼井三孔隙度曲线分析,该层泥质重,物性差,综合定性为干层。

CHDT技术在B1井中的应用,克服了各向异性和大斜度井身结构的影响,准确确定了各个薄砂层水淹级别,落实了区块剩余油的分布状况,为滚动开发区块的优选提供了可靠的决策依据,同时3个点完美封堵,也展现了CHDT技术在超深复杂管柱结构下作业能力。

表2 B1井CHDT测试成果表

B2井是B油田构造高部位的1口直井开发井,目的层是东河砂岩。薄砂层完井测井解释3 m/2个层,平均孔隙度13.5%,2口邻井对薄砂层油藏进行开采,已经高含水,累计生产原油280 000 t,为落实该井薄砂层剩余油分布情况,2014年对该井×015.6 m进行了CHDT测试,测试点开始泵抽后很快出油,且无水侵显示。从CFA可见为黑油,测试地层压力为33.8 MPa,表明该井薄砂层储层虽然未水淹,但是邻井开发已经波及该井,压力亏损严重,急需补充地层能量。

受围岩和低孔隙度的影响,中子寿命测井无法准确确定薄砂层水淹状况,CHDT技术在B2井中的成功应用,表明CHDT技术在薄砂层水淹层评价中具有直接准确的优势。

2.3 CHDT在低电阻率油层中应用,准确确定水淹级别

C油田纵向发育5套储集层,JⅣ油藏为东西走向背斜构造边水油藏,地层水矿化度201 688 mg/L,储层为高孔隙度中高渗透率储层,平均孔隙度为21%,油藏温度为105 ℃。完井油层电阻率0.45 Ω·m,与水层电阻率基本相当。油藏具有低电阻率油藏的特征,成因主要是高矿化度的束缚水饱和度较高,此外,砂岩储层中较多自生黄铁矿的存在也是引起电阻率低的重要原因[10]。

C1井是C油田1口水平开发井,目的层为三叠系TⅢ油组,侏罗系油藏位于直井段,由于工程原因,侏罗系完井未进行完井电测,目前三叠系油组高含水低产能,需要落实该井侏罗系储层流体性质。该井首先进行了过套管电阻率测井(CHFR),CHFR电阻率均在0.6 Ω·m以上,显示侏罗系油藏基本全为油层特征,鉴于该井侏罗系油藏水淹状况影响井组注采井网的完善,为了进一步验证CHFR测试结果,进行CHDT测试,CHDT测试结果如表3所示。表明侏罗系出现不同程度的水淹,其中顶部存在一定的剩余油,通过样品的化验分析结果和CHDT的实时监测结果对比表明,CHDT实时的流体分析技术是可靠的,同时也表明由于缺少区域过套管电阻率流体识别图版和经验,直接借鉴裸眼井的经验和流体识别图版,CHFR解释结果出现较大偏差。

表3 C1井CHDT与CHFR测试结果对比表

CHDT技术无需依赖完井电测资料,直接对储层流体性质进行精确评价,在缺少完井电测资料的井中,CHDT技术是套后水淹层评价的首选技术手段。

2.4 CHDT通过准确PVT取样,确定气藏类型

图3 C2井地层流体相态图

图4 C2井油气藏流体类型三角图

CHDT的PVT取样,不仅可以避免泥浆侵入的影响,更重要的是通过泵抽压力的控制,可以避免流线压力变化造成储层流体性质的变化,能够较准确地反映储层流体性质,在C2井的成功应用,为该气藏开发方案的制定提供了有力的技术支持。

3 问题分析

CHDT技术推广应用的过程也暴露了一些需要注意的问题。

(1) 在作业的27个点中,有3个点堵孔失败,有1个点取样失败,导致了复杂的工程作业善后,主要原因是地层出砂影响仪器的正常工作,在已知出砂井或者出砂层应用CHDT要慎重,避免测试失败或者堵孔失败,浪费监测费用和时间。

(2) 在27个作业点中,3个点测试失败,其中1个点确实是因为地层物性偏干所致,另外2个点都是因为测试点选取不当所致,在应用CHDT技术的过程中,一定要重视施工设计,根据不同的测试目的和地层特征,优选仪器模块组合,甄选层内物性好的点位进行测试,保证测试成功率。

(3) 确保固井质量,避免管外窜槽影响测试结果。

4 结 论

(1) CHDT技术通过钻穿套管水泥环对地层进行压力和流体性质分析,在塔里木油田水淹油藏水淹层评价中取得了良好的生产效果,特别是在低孔隙度、薄砂层、清污混注、低电阻率油层等复杂油藏中,在大斜度井、缺少完井测井资料井等复杂井况中具有直接准确的优势,成为塔里木油田套后饱和度监测的重要补充技术。

(2) CHDT技术通过LFA、CFA等模块,在井底实时进行流体性质和流体组分分析,分析结果准确可靠,为老井挖潜层位的优选提供了及时可靠的决策依据。

(3) CHDT技术在识别储层流体性质的同时,可以通过对地层反复的压力测试,落实储层压力保持程度,为井组注采关系的调整和隔夹层有效性的识别提供有力的技术支持。

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