音叉密度在西部油气田的应用

王现兵，李 丽

（胜利石油工程有限公司测井公司，山东东营 257096）

在西部油气田生产过程中，为保证持续稳产、高产，需要对油气井进行动态监测，了解各个生产层段的实时动态，便于采取后续措施。由于井深、油稠、产出流态复杂等特点，动态监测进行的产液七参数测井施工仪器包括音叉密度测井仪，测得的密度曲线结合涡轮流量曲线、持水率曲线、井温等综合分析，能准确识别出产层的油气水性质。目前在西部油气田进行了20余口的产液剖面测井解释，得出油层、气层及油水层在音叉密度曲线的测井响应特征，为西部油气田动态监测提供了技术支持[1-4]。

1 仪器结构及测量原理

音叉密度仪主要由电子线路组件和传感器组件两部分组成，后者由音叉体、固支体、温度传感器和压电晶体管等组成（见图1）。

图1 FDI探头示意图

仪器根据音叉探头浸入到被测流体中，使它的附加质量发生改变，导致它的振动频率发生变化，然后通过拾取该振动信号得到附加质量后音叉探头的振动频率。根据振动原理及公式变换，所测流体密度ρ可以根据公式（1）求出：

式中：ρ-所求流体密度；k-密度仪器的比例因子，出厂时为已知；f-所测得附加质量后音叉探头的振动频率；mg-音叉质量；V-被测流体体积。

求出所测流体密度值，只与附加质量后的音叉探头振动频率有关，不受流体性质、井温压力井斜等其他条件影响，保证了所测资料的准确性。

2 油、气、水的密度测井响应特征

图2 THXX井产出剖面测井成果图

由于油、气、水自身物理性质不同，并且在产出时流速、状态及黏稠等性质各异，使得纯油层、气层和油水层的密度测井响应特征各不相同。

对于油层，由于自身黏稠性，纯油在流动时比较平稳，所测密度曲线相对平滑些；当存在底部积液时，产油井段与积液井段之间存在较大密度差异，反应在密度曲线上则十分明显，密度值一般从1.1 g/cm3左右减小到0.9 g/cm3左右（见图2）。

对于气层，气体产出时一般流速很大，且在底部积液中向上运移，或者产出时为凝析状态，向上移动、当压力减小到泡点压力时变为气态。气体在高压流动中不稳定，因此使测得的密度数值忽大忽小，在密度曲线上呈现脉冲毛刺状（见图3）。由于产气层密度低、非产气层密度大，并且气体在液体中滑脱，使密度值相对变大，尤其当密度值相对变大井段对应某一射孔层时，易造成“水增多”的假象。

对于油水层，密度曲线在产出层与积液井段之间一般无较大变化（见图4），或根据产出层含油不同与层间之间稍有变化，一般需要与持水率、井温、压力等曲线结合，综合分析，得出解释结论。

图3 YDXX井产出剖面测井成果图

3 音叉密度在西部油气田的应用

3.1 音叉密度在油井中的应用

THXX井是一口正常生产的井，测前日产液量46.7 m3，日产油量 46.3 m3，日掺稀油 26 m3，日产混合液量72.7 m3。为了解该井目前具体产出层段，为后期措施案提供依据，所以对该井进行产出剖面测井施工。

图4 TKXX井产出剖面测井成果图

图2显示所测该井的涡轮流量、持水率、密度（紫红线）、井温曲线在深度为5 909 m井段上下有变化。根据磁性定位曲线和管柱数据可判断该井喇叭口位置位于5 909 m。这一深度附近涡轮流量变化可能受到喇叭口上下的井径变化影响；但音叉密度仪所测得的密度不受此影响，流体密度从5 909 m的1.177 8 g/cm3减小到5 908 m的0.888 6 g/cm3，变化十分明显，结合此处的持水率、示踪流量及地质数据等综合分析得出该井产出层段为5 908 m～5 909 m。图2显示在5 909 m以下测密度值接近底水密度；在5 908 m以上的油管测密度值接近原油密度（受其他影响密度有所偏差）。

3.2 音叉密度在气井中的应用

YDXX井为一口正常生产的气井，产少量油和水。为了解该井的产出情况，于2017年12月对该井进行七参数产液剖面测井施工。测井时，日产气量33 816 m3，日产油量52 m3，日产水量0.4 m3。

该井测量井段位于套管内，套管内涡轮流量不稳定。所以在划分油气产层顶底界面时，所测得的密度（紫红线）曲线显示出它的优点。如图3所示，在5 347.5 m～5353m井段密度数值从下向上由1.0607g/cm3减小到1.001 8 g/cm3，变化不大，较缓，考虑到井中受高矿物质影响，所测密度偏高，与持水率结合分析，得出该井段为产油层段。

在5 345 m～5 347.5 m井段，密度数值从下向上由1.001 8 g/cm3减小到0.552 9 g/cm3，密度数值陡然下降，并且由平滑的曲线变为毛刺状的曲线，这都是由于这一井段产出大量气喷射出迅速稀释了井中的油水混合液，使其密度猛地变小，同时气体在流体中不稳定，因此测得的密度忽大忽小，呈脉冲毛刺状。

在5 336.3 m～5 340 m井段，涡轮流量偏转小，持水率（从下向上）从67.81%增到79.14%，密度从0.752 5 g/cm3增到0.852 6 g/cm3，并且与射孔层间井段5 340 m～5 345 m的变化趋势一致，是由于气体在流体中滑脱，造成“水增多”的假象，分析得出该井段非产出层。

在5 334 m～5 336.3 m井段，涡轮流量稍有偏转，持水率（从下向上）从77.80%减小到18.36%，密度从0.837 5 g/cm3减小到0.534 3 g/cm3，密度数值陡然下降，结合持水率变化，分析认为这一井段为产气层。

3.3 音叉密度在油水井中的应用

TKXX井为一口正常生产的油水自喷井，测前日产液量27 m3，日产油量10.26 m3，含水62%。为及时了解地层产液情况，为后期油井管理提供依据，所以于2014年11月对该井进行产液剖面测井施工。

TKXX井的解释层段共三层：分别为5 446 m～5 459 m、5 469 m～5 487 m 和 5 490 m～5 492 m。

每层的产液量由涡轮流量计和定点示踪确定出来，各层含水率由相应持水率及音叉密度计算出。

如图4所示，5 469 m～5 487 m和5 490 m～5 492 m井段的持水率和密度曲线基本无变化，认为相应储层产出以水为主，计算得出含水率为64.8%～77.8%。在5 446 m～5 459 m井段，持水率从约100%减小到90%，音叉密度值从1.1 g/cm3减小至0.98 g/cm3～1 g/cm3，密度曲线略呈弧形显示，认为该层产出以油为主，计算得出含水率为38.5%。本井油水产层由于受井筒中积水影响，所测得的密度曲线变化较小。

图4显示在5 469 m～5 487 m井段密度曲线略变小，说明音叉密度仪能准确识别出该层的油水性质，在实际中得到很好的应用效果。

4 结论

通过进行多井次产出剖面测井施工，应用效果非常好，总结出音叉密度仪具有如下特点：

（1）音叉密度仪测量数值稳定、灵敏度高，产出层位变化反映准确，尤其对产气层反应比较明显，有利于对产气井段的判断。

（2）音叉密度随测井速度大小变化而变化，一般以10 m/min向上测量所得的密度曲线为准。

（3）通过大量现场经验得出，音叉密度仪可以在产油井、产气井及油气水三相井等井中进行密度测量，能准确识别出油水性质。