溫度測(cè)井在海上油田的特殊應(yīng)用

李良文

(長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北武漢430100 中國(guó)石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司北京分公司，北京100085)

侯振永，周良文

吳樂(lè)軍，楊志華

(中海油田服務(wù)股份有限公司油田技術(shù)事業(yè)部，河北 燕郊 065201)

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溫度測(cè)井在海上油田的特殊應(yīng)用

李良文

(長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北武漢430100 中國(guó)石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司北京分公司，北京100085)

侯振永，周良文

吳樂(lè)軍，楊志華

(中海油田服務(wù)股份有限公司油田技術(shù)事業(yè)部，河北 燕郊 065201)

[摘要]溫度測(cè)井是產(chǎn)出、注入剖面測(cè)井中的常規(guī)測(cè)量項(xiàng)目，普遍認(rèn)為其在解釋過(guò)程中起到了輔助作用，但是經(jīng)過(guò)近幾十年海上生產(chǎn)測(cè)井解釋經(jīng)驗(yàn)的積累，在某些特殊情況下溫度測(cè)井起到了決定性作用。在簡(jiǎn)要介紹溫度測(cè)井解釋原理的基礎(chǔ)上，采用開(kāi)關(guān)井溫度對(duì)比、流溫梯度變化分析和溫度模型建立等方法總結(jié)了溫度測(cè)井的特殊應(yīng)用，成功解決了油藏動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的疑難問(wèn)題。

[關(guān)鍵詞]溫度測(cè)井；生產(chǎn)測(cè)井；流溫梯度；溫度模型

溫度測(cè)井由于受井筒流動(dòng)擾動(dòng)小，測(cè)量穩(wěn)定，是生產(chǎn)測(cè)井行業(yè)中一種常規(guī)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，其測(cè)量對(duì)象是地溫梯度和局部溫度異常，反映井的長(zhǎng)期行為。20世紀(jì)30年代溫度測(cè)井開(kāi)始應(yīng)用于生產(chǎn)測(cè)井，探測(cè)油氣層位[1]。一直以來(lái)，普遍認(rèn)為溫度測(cè)井在解釋過(guò)程中起到了輔助判定產(chǎn)出/吸入層位的作用，常規(guī)應(yīng)用主要有提供產(chǎn)出剖面測(cè)井解釋模型的基礎(chǔ)參數(shù)、定性判定產(chǎn)出剖面測(cè)井的產(chǎn)出層位、定性分析注入剖面的吸水層位[2]等。但是，經(jīng)過(guò)近幾十年海上生產(chǎn)測(cè)井解釋經(jīng)驗(yàn)的積累，在某些特殊情況下溫度測(cè)井在解釋過(guò)程中起到了決定性作用。

1溫度測(cè)井理論基礎(chǔ)

圖1　井筒內(nèi)溫度分布

溫度隨深度變化的規(guī)律為地溫梯度，在無(wú)擾動(dòng)的情況下，溫度曲線即與地溫剖面相同[1]。當(dāng)井筒內(nèi)有流體加入時(shí)，原始地溫場(chǎng)受到擾動(dòng)破壞，偏離正常地溫而形成井溫異常[1,3,4]。

溫度測(cè)井的解釋方法主要有2種：定性分析和定量計(jì)算。在生產(chǎn)井中，產(chǎn)出流體的井溫曲線在產(chǎn)出層上部出現(xiàn)正異常，即井溫高于地?zé)釡囟龋蝗舢a(chǎn)氣時(shí)，由于氣體膨脹吸熱冷卻，使溫度下降，井溫曲線通常產(chǎn)生負(fù)異常；在注入井中，一般注入水的溫度低于儲(chǔ)層溫度，因此井溫曲線負(fù)異常[3～7](見(jiàn)圖1)。

井溫曲線影響因素較多，主要有流體、流量和地層的物性以及完井結(jié)構(gòu)等。Ramey在井筒流動(dòng)、地層不流動(dòng)、流體具有不可壓縮性的情況下[1]，建立了井筒內(nèi)生產(chǎn)或注入條件下的溫度分布特性，是溫度曲線定量解釋的基礎(chǔ)。對(duì)于注入層位和生產(chǎn)層位，焦耳-湯姆遜效應(yīng)明顯，采用能量方程和傅里葉導(dǎo)熱定律進(jìn)行計(jì)算。Ramey模型是經(jīng)典、簡(jiǎn)單、實(shí)用的井筒傳熱模型，在產(chǎn)出井的條件方程[1]為：

當(dāng)D?Z時(shí):

Tw(D,t)=gGD+Tb-gGZ=TG+gGZ

式中：Tw(D,t)為井眼溫度，℉(1℉=0.5556K)；D為深度，ft(1ft=0.3048m)；t為注入或生產(chǎn)時(shí)間，d；Tb1為產(chǎn)出深度處的地層溫度，℉；gG為地溫梯度，℉/ft；Ti1為產(chǎn)出點(diǎn)上部的流體溫度，℉；Tb是初始點(diǎn)處的流體溫度，℉；TG為地?zé)釡囟龋H；w為質(zhì)量流量，lb/d(1lb=0.4536kg)；Cpf為流體熱容，Btu/(lb·℉)；λ為熱傳遞率，Btu/(d·ft·℉)(1Btu=1055.06J)；α為巖石熱擴(kuò)散系數(shù)，ft2/d；r2為套管外徑，ft。

2特殊應(yīng)用實(shí)例

2.1開(kāi)關(guān)井溫度曲線對(duì)比判斷漏失位置

通過(guò)開(kāi)關(guān)井溫度對(duì)比可以定性判斷漏失位置。X1井為海上一口低溫注水井，共進(jìn)行了“四上四下”開(kāi)井及關(guān)井“五參數(shù)”測(cè)井。在開(kāi)井狀態(tài)下，從渦輪轉(zhuǎn)速曲線(圖2)上可以看出，在1372.5m處第1個(gè)Flowmaster沒(méi)有注入量，1467.7m處第2個(gè)Flowmaster有較大的注入量；但是關(guān)井溫度曲線在第1個(gè)Flowmaster處恢復(fù)緩慢，在第2個(gè)Flowmaster處恢復(fù)較快，反映出第2個(gè)Flowmaster注入量進(jìn)入到上部的射孔層中，1465.9m處的封隔器密封不嚴(yán)。為了驗(yàn)證封隔器的密封性，2015年5月進(jìn)行了活化水流測(cè)井，證實(shí)1465.9m處封隔器密封不嚴(yán)。

圖2　X1井測(cè)井曲線圖

2.2溫度梯度反映產(chǎn)出井層間竄流

圖3　X2井溫度梯度計(jì)算

一般情況下，產(chǎn)出井射孔層上、下的溫度梯度與地溫梯度近似，但是對(duì)于層間竄流，則流溫梯度異常小。X2井為一口產(chǎn)出井，在關(guān)井狀態(tài)下通過(guò)分析渦輪流量曲線，認(rèn)為關(guān)井狀態(tài)下存在竄流，流體從9號(hào)層產(chǎn)出進(jìn)入到5號(hào)層中。對(duì)該井及鄰井在相同層位的溫度梯度進(jìn)行了計(jì)算，射孔段以上溫度梯度為2℃/100m，射孔層之間溫度梯度為0.13℃/100m，射孔層以下為1.3℃/100m。分析表明，層間存在竄流時(shí)，溫度曲線幾乎為一條直線，溫度梯度接近于0(圖3)。

2.3溫度梯度與飽和度測(cè)井結(jié)合分析水淹層位

X2井在進(jìn)行產(chǎn)出剖面測(cè)井的同時(shí)也進(jìn)行了PNN(pulse neutron-neutron)飽和度測(cè)井。通過(guò)分析處理，5號(hào)層PNN飽和度測(cè)井計(jì)算的含水飽和度(Sw,PNN)為67.2%，與裸眼井計(jì)算的含水飽和度(Sw)相比上升了51.0%；9號(hào)層的Sw,PNN為91.0%，與Sw相比上升了85.1%。初步判斷9號(hào)層與5號(hào)層水淹(圖4)。結(jié)合溫度曲線分析，認(rèn)為5號(hào)層的水淹是由于井筒內(nèi)部的層間竄流造成，不是層底水錐進(jìn)。該井現(xiàn)象表明，PNN飽和度測(cè)井與溫度測(cè)井相結(jié)合更有利于水淹層分析。

圖4　X2井飽和度解釋成果

2.4定量計(jì)算油氣水產(chǎn)量

產(chǎn)出剖面測(cè)井中，產(chǎn)出層段的產(chǎn)量通常通過(guò)渦輪流量計(jì)得出，如果渦輪流量計(jì)測(cè)井曲線的響應(yīng)質(zhì)量不好，將影響各產(chǎn)層的產(chǎn)量計(jì)算。X3井為海上油田一口產(chǎn)出井，產(chǎn)量較小，在800bbl/d左右(1bbl=0.1589873m3)，井斜為62.88～63.13°，進(jìn)行了“七參數(shù)”產(chǎn)出剖面測(cè)井。測(cè)井曲線顯示，全井眼渦輪流量計(jì)曲線全井段負(fù)轉(zhuǎn)，傘式流量計(jì)(DBT)基本負(fù)轉(zhuǎn)，無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算井筒流量；但是，溫度曲線在各產(chǎn)出層位變化明顯(見(jiàn)圖5)，因此采用溫度模型進(jìn)行定量解釋。

利用關(guān)井井溫曲線計(jì)算出地溫梯度曲線，選擇開(kāi)井井溫曲線作為參考曲線，同時(shí)輸入地溫梯度及巖石熱力學(xué)參數(shù)，采用Ramey方程對(duì)產(chǎn)層的產(chǎn)量進(jìn)行定量計(jì)算，地面產(chǎn)量為878bbl/d，與井口計(jì)量基本一致。

圖5　X3井測(cè)井曲線圖

3結(jié)語(yǔ)

溫度測(cè)井可以用來(lái)判斷漏失位置、產(chǎn)出井層間竄流等。建議飽和度測(cè)井與溫度測(cè)井進(jìn)行組合測(cè)井，可以對(duì)測(cè)井資料進(jìn)行綜合分析。溫度測(cè)井在流量計(jì)曲線質(zhì)量不好的情況下，可以用來(lái)進(jìn)行產(chǎn)量的定量計(jì)算。

[參考文獻(xiàn)]

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[3]吳春. 井溫測(cè)井在塔河油田超深井中的應(yīng)用[J]. 特種油氣藏，2005，12(1)：66～69.

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[5]閆來(lái)喜，孫玉環(huán). 井溫測(cè)井在疑難井中的應(yīng)用[J]. 測(cè)井技術(shù)，1999，23(2)：155～158.

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[7]李正魁，李俊舫，楊多順，等. 井溫曲線在吸水剖面測(cè)井解釋中的應(yīng)用[J]. 斷塊油氣田，1998，5(5)：34～36.

[編輯]龔丹

37 Special Application of Temperature Logging in Onshore Oilfield

Li Liangwen，Hou Zhenyong，Zhou Liangwen，Wu Lejun，Yang Zhihua

(FirstAuthor’sAddress：SchoolofPetroleumEngineering，YangtzeUniversity，Wuhan430100，Hubei，China；BeijingCompany，ChinaPetroleumEngineeringCo.Ltd.，Beijing100085，China)

Abstract:Temperature logging was a conventional logging item in production and injection profile logging, which was thought to be the assistant method in interpretation.However，based on the experience accumulated for several decades in production logging, temperature logging was critical in some special situations.On the basis of introduction of temperature logging, the special applications of temperature logging are summed up，such as shut-in and flowing temperature comparison，flowing temperature gradient and temperature model, by which the problem of reservoir performance monitoring is successfully solved.

Key words:temperature logging；production logging；flowing temperature gradient；temperature model

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號(hào)]1673-1409(2016)11-0037-04

[中圖分類號(hào)]P631.84

[作者簡(jiǎn)介]李良文(1976-)，男，碩士生，主要從事油氣田開(kāi)發(fā)方面的研究工作， llw19760814@163.com。

[收稿日期]2015-12-02

[引著格式]李良文，侯振永，周良文，等.溫度測(cè)井在海上油田的特殊應(yīng)用[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版),2016,13(11):37～40.