注釓中子壽命測井在找漏找竄中的應用

牛　朋，笱順超，劉東明，馬煥英，陳彥竹

(1.中海油田服務股份有限公司　河北　廊坊　065201; 2.中國石油測井有限公司　陜西　西安　710021)

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注釓中子壽命測井在找漏找竄中的應用

牛朋1，笱順超2，劉東明2，馬煥英1，陳彥竹2

(1.中海油田服務股份有限公司河北廊坊065201; 2.中國石油測井有限公司陜西西安710021)

摘要:由于壓裂后地層連通性發生改變，海上油田部分采油井壓裂后出水異常，出水層位及竄層情況較難識別。注釓中子壽命測井在識別淡水淹層及低孔、低滲砂巖儲層中確定剩余油飽和度方面取得了好的效果，但在壓裂井找漏找竄中應用較少。該方法能直觀評價射孔井段內地層的可動水含量，劃分水淹級別，并且能通過俘獲截面離差評價壓裂井的出水層位和竄層情況。

關鍵詞:注釓中子壽命;找漏;找竄;剩余油飽和度;產水相關系數

0　引言

油田開發后期，不少井都存在不同程度的管外竄流現象，這是造成高含水的主要原因之一，尤其是壓裂井，存在壓裂層竄流的可能性較大。目前找漏找竄的方法有很多，如同位素吸水剖面測井、氧活化測井、相關流量測井，井溫測井、中子壽命測井等。由于釓溶液具有水溶性和微觀俘獲截面大的特點，而且不存在對地層的污染，注釓中子壽命測井方法可以很好的判斷水流特征，不但可以準確的求取地層含油飽和度，還可以評價壓裂井的出水層位和竄層情況［1－3］。

1　注釓中子壽命測井原理

注釓中子壽命測井以傳統中子壽命測井的為基礎，通過測量熱中子被俘獲時放出的伽馬射線強度，進而計算地層的熱中子壽命和地層對熱中子的宏觀俘獲截面(Σ)，從而了解地層的性質，定量求取有關參數［4］。其剩余油飽和度求取方法如式(1)和式(2)。

式中，ΔΣ為注釓酸后測得的兩條地層俘獲截面曲線的幅度差，c.u.;Σwg為釓酸的俘獲截面，c.u.;Σwf為注釓前可動水的俘獲截面，c.u.;Σt1為注釓前測得的宏觀俘獲截面，c.u.;Σt2為注釓后測得的宏觀俘獲截面，c.u.; Swi為束縛水飽和度，％ ; So為含油飽和度，％ ;φ為地層總孔隙度，％。

注釓中子壽命測井的優點是釓酸具有水溶性而不具有油溶性，且釓酸溶液的俘獲截面值要高出地層水很多，具體見表1所示，配置較低溶度的釓酸溶液就可以滿足測試需要。

表1　部分元素的熱中子微觀俘獲截面

2　注釓中子壽命測井找漏找竄實例分析

目前注釓中子壽命測井方法大都用在水淹層解釋上，在找漏找竄中還未得到廣泛的應用。當存在管外竄流時，注釓中子壽命曲線前后測量值會有明顯的離差顯示。對于壓裂規模較大的井，較容易存在竄流現象，竄流層滲入釓溶液后，其中子壽命俘獲截面會相應增大，可很好的判斷管外竄流。先就長慶油田水淹層井的管外竄流現象做以下分析:

A1井為1998年投產的采油井，開采7年后進行注釓中子壽命測井。該井第1、2、5號儲層水淹程度較低，但在3號儲層段的注釓中子壽命曲線向上有明顯離差顯示，4射孔層向下有明顯離差顯示，說明該井的3號層存在向上管外竄流的現象，4號儲層有存在向下管外竄流的現象，綜合解釋3、4儲層為高水淹，A1井中子壽命測井處理成果圖如圖1所示。對3、4號層實施封堵措施，日產油由2方上升到5.1方，含水由90％下降到60％左右，增油降水效果明顯。

圖1　A1井注釓中子壽命測井處理成果圖

3　找漏找竄及判斷出水貢獻

3.1引入參數

對于正常生產的油氣井，單層產水主要與儲層的巖性、物性、含油性相關，且壓裂的規模呈正相關。為了用數據直觀的顯示單井的壓裂出水異常，本文引進了“產水相關系數”，充分考慮單井產水的各個因素。

產水相關系數=壓裂規模系數×吸水層厚×孔隙度×滲透率×含水飽和度/(泥質含量)

假設目標井的壓裂規模一樣，相同的物性和巖性條件下，產水量應該與產水相關系數正相關，因此運用該方法可以單井出水異常與否。

針對該項方法選取陸上油田井做數據分析。選井要求為統一油田區塊同一地質層位，且未受地層注水影響的生產井，生產動態資料均為初投產時產量，完井解釋結果可信度高。對符合條件的19口井做了分析，受長慶油田區塊低產的制約，統計井產水量均在5 m3以下。

統計圖2分析表明，產水相關系數受產液量的影響較大，隨著產量的增加，產水量與產水相關系數的對應性越好，在產量大于1 m3時，產水量和產水相關系數能顯示較好的相關性。依次類推，當單井產量大于5 m3時，產水量與產水相關系數成很好的正相關性。對于單井產量普遍大于5 m3的海上油田，用該方法分析壓裂井出水異常是可行的，通過軟件亦可實現批量壓裂井的出水異常識別。

圖2　陸上油田產水量與產水相關系數關系圖

圖3　目標井產水量與產水相關系數關系圖

因此，選取海上油田三口氣井四段壓裂層位，其產水量都比較大，產水相關系數能反應出水異常情況。統計目標區域井的試驗井測井數據分析表、產水相關系數如表2和表3所示，根據圖3所示產水量與產水相關系數關系圖，X－2S井壓裂層明顯偏離兩者線性關系，分析認為X－2S井壓裂出水異常，壓裂可能竄通其他水層。經對比完井資料，壓裂層上方10 m處有一處氣水同層，分析認為壓裂竄通該層，造成產水量異常大。

表2　試驗井測井數據分析表

表3　產水相關系數分析表

3.2注釓中子壽命判斷找漏找竄及出水貢獻

判斷找漏找竄及出水貢獻流程圖如圖4，具體如下:

圖4　判斷層段出水貢獻圖

1)確定完井的泥質含量、孔隙度、滲透率等參數，對在相同的物性和巖性井，運用產水相關系數法初步判斷出水異常情況。

2)加測產液剖面測試，確定分層產量。對于需要油氣水組份分析的井需要測持水率、密度，該方法還可以確定出水產出層位，用以判斷地層出水情況。

3)中子壽命曲線的測量時間適當加長，特別對于壓裂后儲層串通井。為了更好的判斷串通層的產水貢獻情況，其注釓時間要更長一些。此時為了了解釓溶液的滲入情況，建議采用時間推移法測井，一次注釓多次測井工藝多錄取的資料，通過各層的Σ―t關系，分析滲流擴散規律，確定最佳擴散時間等施工工藝參數，選取每層最大俘獲截面值進行解釋［5］。

4)對于高壓層，根據地層高壓釓溶液難以注入的實際情況，注釓中子壽命測井往往需要采取加壓測井，多次注釓多次測井來確定地層的注釓情況，從而確定地層含水飽和度，判斷地層出水情況和竄流情況。

圖5是采用多級測注工藝記錄的曲線，該井1 868～1 871 m段在低壓注釓條件下未能達到理想的離差，而在適當增大了注釓壓力后曲線出現離差。為了研究低孔低滲儲層釓的滲吸規律，可每隔10～30 min測量一次。現場試驗還發現，隨著釓酸溶液的滲吸，井筒液柱壓力降低，地層產生反吐現象，使離差回縮，這是高壓層受釓的基本規律。如果采用一次注釓工藝，若注釓壓力低，則無法滲入高壓層，不能達到最大離差，若注釓壓力高，則會驅動低壓層的可動油。

圖5　多次注釓多次測井中子壽命測井曲線

4　結束語

隨著油田開發的不斷深入，壓裂竄層、注水竄層、固井質量不好引起的竄層等問題如今在各大油田都有出現，產水相關系數法能夠較好的判斷壓裂層的出水異常情況。針對壓裂后出水異常井，注釓中子壽命測井方法能很好的解決壓裂井中的找漏找竄問題，同時針對復雜井況或新區塊或新類型井的施工需要，可以采用一次注釓多次測井工藝和多次注釓多次測井工藝。

參考文獻

［1］鄭希科，韓玉堂，袁純予，等.測－滲－測中子壽命測井在大慶油田的應用［J］.測井技術，2004，28(1): 48－50.

［2］張雪芹，陶靖，劉鎮領，等.注硼中子壽命測井技術在華北油田的應用與發展［J］.測井技術，2001，25(6):423－437.

［3］劉東明，王卓，秦民君，等.釓中子壽命測井在長慶油田的應用研究［J］，國外測井技術，2004，19(5): 15－19.

［4］郭海敏.生產測井導論［M］.北京:石油工業出版社，2003: 574－596.

［5］趙國瑞，趙國杰，趙宇芳，等.注硼中子壽命測井的巖石物理實驗研究［J］.測井技術，2007，31(6): 503－510.

·標準化·

The Application of the Gd－injected Neutron Life Time Logging in Leakage and Channeling Detection

NIU Peng1，GOU Shunchao2，LIU Dongming2，MA Huanying1，CHEN Yanzhu2
(1.China Oilfield Services Limited，Langfang，Hebei 065201，China; 2.CNPC Logging Company，Xi'an，Shaanxi 710077，China)

Abstract:Because of the formation connectivity changes after fracturing，abnormal water outlet occurs in the well of offshore oil field，and it is difficult to identify the water－out layer and layer conditions.The Gd-injected neutron life time logging achieved good effect on identification of water flooded layer，and determination of residual oil saturation in the sandstone reservoir of low porosity and low permeability，but it is rarely used in finding leakage＆channeling in fracturing wells.This method can evaluate the moving water content of the formation within the perforating hole，divide the water level，and evaluate the water－out layer in fracturing wells through the capturing cross section deviation.

Key words:Gd-injected neutron life time logging; leakage detection; channeling detection; residual oil saturation; water production correlation coefficient

(收稿日期:2015－02－07編輯:屈憶欣)

第一作者簡介:牛朋，男，1984年生，工程師，2008年畢業于大慶石油學院資源勘查工程專業，現在中海油田服務股份有限公司油田技術事業部資料解釋中心從事生產測井解釋及研究工作。E-mail: niupeng@ cosl.com.cn

中圖法分類號:P631.8

文獻標識碼:A

文章編號:2096－0077(2015)06－0068－03