固体同位素+示踪流量注入剖面测井技术研究应用*

王成荣，刘春辉，孟学军，崔红珠，刘志敏，史 阳，李晓强

(1.中国石油测井有限公司吐哈分公司 新疆 哈密 839009；2.中国石油测井有限公司生产测井中心 陕西 西安 710201；3.中国石油吐哈油田公司工程技术研究院 新疆 哈密 839009)

0 引 言

吐哈油田鲁克沁区块储层井下流体粘度大，地下原油粘度达280～520 mPa·s[1]。该区块目前采用多层分注开发方式，分层注水管柱(油管接箍和分层配水工具)结构复杂[2]。常规固体同位素注入剖面测井时，原油粘度高、污水回注、注入井内高压地层返吐等问题极易导致同位素沾污，测井资料品质差，注入剖面测井解释精度不能满足油田需求。鲁克沁区块还面临“大孔道”识别难题[3-4]，传统同位素注入剖面测井用的同位素试剂易进层，滤集在射孔层段的同位素颗粒减少，不能准确反映相应地层的注入量，出现“强吸弱显”现象，从而降低传统同位素注入剖面的解释准确性。这些不利因素降低了同位素注入剖面的可靠性，需要借助其它测井方法组合测井综合解释，提高解释准确性[5]。近年，吐哈油田为了提高超深稠油采收率，在鲁克沁稠油区块大力开展精细注水、注气现场试验。相对应的注入剖面测井技术需要进行技术配套。吐哈分公司经过一年多技术攻关，以传统三参数注入剖面测井技术为基础，通过增加适合稠油区块的电磁流量计，并采用示踪追踪[6]的方式进行测井，形成了一套适合稠油区块的注入剖面测井和评价技术，在实际稠油注入剖面测井中取得较好应用效果。

1 固体同位素+示踪流量注入剖面测井技术

1.1 井下仪器配置

该测井技术选择伽马、磁定位、温度、流量4个测井参数以及释放器作为主要测井系列。磁定位曲线测量油管接箍，通常用于深度校正。温度曲线测量井筒内流体温度，并在关井期间测静温，主要用于定性评价储层吸水情况。伽马曲线测量井筒内放射性强度，主要用于校深和应用幅度异常计算分层吸水量。对于分注井，流量曲线用于精确计算配水嘴进水量；对于笼统正注井，流量曲线用于计算分层吸水量。

1.2 固体同位素四参数测井

在吐哈油田稠油区块，单纯应用传统同位素测井资料计算分层吸水量，存在较大的误差。吐哈分公司在原注入剖面三参数测井系列基础上，增加流量计参数(根据井况、流体特点可优选涡轮、电磁流量、超声波流量等流量计)，提高水嘴进水量的解释精度，四参数测井系列示意图如图1所示。常用的涡轮流量计无法实现对稠油区块注入流量的测量，选用不受砂卡、流量大小和流体粘度影响的示踪流量测井技术[7]，解决稠油区块注入流量测试的难题。

图1 四参数测井系列示意图

1.3 同位素追踪测井

吐哈分公司在传统同位素注入剖面测井工艺基础上，增加同位素追踪测量测试环节，降低同位素沾污对测井资料的影响。其测井原理是示踪剂通过释放器释放到井筒中，示踪剂呈聚集的形式随井液流动，通过探测器时，在特定深度和时间，计数率会有明显的变化，从而确定出示踪剂计算出流体的流速，结合井筒的横截面积即可计算出流体的流量，进一步提高同位素注入剖面的解释精度。同位素追踪测井原理如图2所示。

图2 同位素追踪测井原理

2 固体同位素+示踪流量注入剖面解释方法

2.1 四参数固体同位素注入剖面解释方法[8-9]

当同位素沾污较重时，由同位素计算储层进水量误差较大，为减少这种误差，加测流量曲线。同位素示踪剂进入油管内，与注入水形成悬浮液。在后续注入水的推进下，进入配注层段。首先按配注层段配水嘴的大小，进行第一次分配，进入油管与套管环形空间；相继开始第二次按配注层段中各层的吸水能力分配吸水量，相对吸水量与放射性载体在地层表面的滤积量成正比。以流量曲线和同位素曲线为基础，将配水组作为解释单元，改进常规同位素注入剖面解释方法。同位素注入剖面测井原理如图3所示。

图3 同位素注入剖面测井原理

(1)

式中:Dm为第m水嘴进水量，m3/d；Qm为第m水嘴流量

计算进水量，m3/d;Q为测井时井口实际总流量,m3/d。

(2)

式中:Dmi为第m配水组第i个层位吸水量，m3/d；Dm为第m水嘴进水量，m3/d；Fmi为第m配水组第i个层位同位素异常幅度，API。

2.2 示踪流量注入剖面解释方法[10]

应用同位素幅度异常的方法评价储层进水量存在一定局限性。在原同位素测井工艺基础上，增加示踪流量环节，进一步减小同位素沾污、进层导致的误差。示踪剂在井筒中会逐渐发生扩散，同时也会出现同位素沾污以及峰值降低等不利现象，应用常规识别峰值来计算流体流速的评价方法，不适应低排量、沾污严重、复杂管柱注入井的注入剖面解释评价。为解决现有解释方法缺陷，对解释方法进行优化：1)用同向的测井资料计算流体流速；2)以成像方式显示示踪剂运移情况。该方法具有广泛的适用性、更强的抗干扰能力，能够较好地适用超深稠油注产剖面、稀油易砂卡井注产剖面等方面。

(3)

式中：Va为流体流速，m/s；b为T时刻示踪剂运移的井深，m;Di为相同形态对于深度点，m；ti为相同形态对于时间点，s，1≤i≤n。

Qf=Va×πr2×86 400

(4)

式中：Qf为注入井或产出井特定深度流体日注入量或产出量，m3/d；Va为流体流速，m/s；r为管柱半径，m。

该款解释软件基于Matlab运行环境编写，如图4所示。Matlab作为专业的数学软件，主要用于数据分析、深度学习、图像处理、信号处理等领域，在矩阵运算、常规算法方面具有独特的优势，采用该平台能节省开发时间，算法可靠[11-13]。

图4 示踪流量解释软件

在常规测井曲线显示基础上，增加测试时间维度(x轴代表时间维度；y轴代表测试深度；z轴代表测井数据)，更加直观、准确显示同位素在井筒中运移情况，从而达到准确识别同位素沾污、同位素进层和计算水量速度的目的。

3 固体同位素+示踪流量注入剖面测井实例

玉东2-51井是吐哈油田鲁克沁玉东区块的一口注水井，也是注水、注气交互驱替的试验重点井，该井T2K层位厚度大，纵向非均质强，经过长期注水，储层出现“大孔道”。为了准确评价储层各段吸水状况，吐哈分公司详细编制施工方案，优选了常规三参数+电磁流量测井系列，采用常规同位素测井+示踪流量相结合的施工工艺进行测井。2020年5月27日进行测井，测量井段2 500～2 650 m，取得了较理想的测井结果。解释成果图如图5所示，解释成果表见表1。

图5 玉东2-51井固体同位素+示踪流量注入剖面解释成果图

表1 固体同位素+示踪流量注入剖面解释成果表

本次测井显示，配1是主要吸水配水组，日吸水量24 m3，相对吸水量68.6%；配2次吸水，日吸水量11 m3，相对吸水量31.4%。2 612.8～2 620 m井段，日吸水量17 m3，相对吸水量48.6%，是本次测井的主要吸水井段；该井段储层孔隙度30.0%左右，储层物性较好，表明主要吸水井段与储层物性相一致。

4 结 论

在常规注入剖面三参数测井系列的基础上，通过增加流量计和同位素追踪测试环节，采用最新的“示踪成像”解释方法，编写相应的解释软件，有效降低了同位素沾污、注水量小对测井资料造成的不利影响，解决了超深稠油区块注入剖面流量测试行业难题，取得了较好的应用效果。