動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)在油田開發(fā)中的應(yīng)用與發(fā)展

石海峰

摘要：我國(guó)油田開發(fā)過(guò)程中由于開發(fā)后期面臨含水量高、油層分布不集中、等問(wèn)題，使得開采情況復(fù)雜，產(chǎn)量低。動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠?qū)﹂_采過(guò)程中的變化參數(shù)進(jìn)行采集，從而指導(dǎo)油田開發(fā)過(guò)程。文章主要就過(guò)套管地層測(cè)試、過(guò)套管油藏飽和度監(jiān)測(cè)、微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)三大技術(shù)在油田開發(fā)過(guò)程中的應(yīng)用和發(fā)展過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)的研究，為有效的監(jiān)控開發(fā)過(guò)程，合理調(diào)整開采計(jì)劃，提高產(chǎn)率節(jié)約成本，為加強(qiáng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)提供參考。

關(guān)鍵詞：動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù);油田開發(fā);應(yīng)用;發(fā)展

中圖分類號(hào)：P631.4;TE144文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-5922（2019）11-0043-05

由于缺乏統(tǒng)一的管理，以及對(duì)油田多年的開發(fā)，我國(guó)很多油田已經(jīng)面臨開發(fā)后期，其特點(diǎn)是高含水或特高含水，這就代表著平面和層間儲(chǔ)層均已高度水淹，致使余油分布不集中、層內(nèi)水洗厚度增加，對(duì)油田開發(fā)的難度逐漸增大，另外，我國(guó)油田地下注水流線也經(jīng)常有變化，導(dǎo)致油田油層分布不均勻，使得開采情況日益復(fù)雜。在油田開發(fā)過(guò)程中，對(duì)于油水井實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)可以實(shí)時(shí)把握油井狀態(tài)，給油田開采過(guò)程帶來(lái)很大的便利，亦可以作為施工過(guò)程的重要依據(jù)，在開采過(guò)程中實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)出現(xiàn)問(wèn)題可以及時(shí)解決問(wèn)題，有效提高工作效率，對(duì)油田開發(fā)過(guò)程安全進(jìn)行保障。在日益復(fù)雜的油田開發(fā)過(guò)程中，對(duì)開采技術(shù)要求也越來(lái)越高，只有進(jìn)一步發(fā)展我國(guó)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)，才能滿足我國(guó)對(duì)于油田開發(fā)工作的需要，使我國(guó)的油田開發(fā)事業(yè)得到進(jìn)一步的提升。然而目前我國(guó)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)依然面臨著很多嚴(yán)峻的問(wèn)題，主要在生產(chǎn)測(cè)井技術(shù)和開發(fā)試井技術(shù)2個(gè)方面。

1生產(chǎn)測(cè)井技術(shù)和開發(fā)試井技術(shù)

1.1生產(chǎn)測(cè)井技術(shù)需要提升的方面

1）低滲透率油田注產(chǎn)剖面測(cè)井技術(shù)還不能滿足生產(chǎn)需求，急需改進(jìn)。

2）聚合物驅(qū)注產(chǎn)剖面測(cè)井技術(shù)依然不成熟，達(dá)不到開采要求，有待提高。

3）對(duì)于油田中剩余油量的評(píng)價(jià)技術(shù)的解釋精度不夠準(zhǔn)確。

4）對(duì)于生產(chǎn)測(cè)井技術(shù)中的集成和定量需要進(jìn)一步加強(qiáng)，深層氣井、水平井和三元復(fù)合驅(qū)測(cè)試工藝技術(shù)有待提高。

5）對(duì)于特殊或者復(fù)雜的油井使用軌跡檢測(cè)和套損檢測(cè)技術(shù)的研究有待進(jìn)一步加強(qiáng)。

1.2開發(fā)試井技術(shù)面臨的技術(shù)難題

開發(fā)試井過(guò)程中面臨的問(wèn)題主要是資料錄井技術(shù)方面和試井評(píng)價(jià)技術(shù)這兩方面。資料錄井技術(shù)存在的問(wèn)題主要是使用的工具不配套、高端設(shè)備稀缺;試油、試采的工藝流程不夠綠色環(huán)保，達(dá)不到環(huán)境要求;油井下的無(wú)線傳輸技術(shù)差、儀表稀缺等。試井評(píng)價(jià)技術(shù)主要是沒(méi)有充分利用溫度資料;目前還沒(méi)有形成獨(dú)立的試井評(píng)價(jià)系統(tǒng);對(duì)于深層氣井配套解釋方法的研究欠缺;三元復(fù)合驅(qū)的試井解釋方法有待提升;分層測(cè)試技術(shù)的方法效率低等。

面對(duì)以上存在的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的挑戰(zhàn)及其問(wèn)題，長(zhǎng)時(shí)間的油田開發(fā)必定導(dǎo)致高含水井?dāng)?shù)量的上升、改進(jìn)方法不及時(shí)不足以解決問(wèn)題、產(chǎn)率和品質(zhì)下降等情形。因此，加強(qiáng)油田開發(fā)過(guò)程中動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作力度，深化對(duì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)在油天開發(fā)中的認(rèn)識(shí)，來(lái)有效指導(dǎo)開發(fā)實(shí)踐工作。

2動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)在油田開發(fā)中的應(yīng)用與發(fā)展

隨著油田開發(fā)事業(yè)的發(fā)展，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的種類越來(lái)越多，技術(shù)逐漸成熟，應(yīng)用于油田勘探、開采以及后續(xù)評(píng)價(jià)過(guò)程中。對(duì)油藏開發(fā)有著極其重要的決定作用。

2.1過(guò)套管地層測(cè)試（CHDT）

在油井中確定壓力和流體類型對(duì)于油藏的開發(fā)尤為重要，在套管井中得到的資料可以讓工作人員根據(jù)具體的開發(fā)情況更好的設(shè)計(jì)開發(fā)方案，指導(dǎo)工人的開采作業(yè)。CHDT作為一種新型的測(cè)試儀器，可以鉆過(guò)套管、水泥、花崗巖等，來(lái)測(cè)量油藏壓力并收集地層流體樣品。對(duì)孔洞的密封使得工作人員不再需要花費(fèi)大量精力來(lái)修復(fù)套管和水泥就可以繼續(xù)生產(chǎn)，提高了工作的便捷度和效率。

套管井?dāng)?shù)據(jù)可以有效的幫助油藏進(jìn)行管理，壓力數(shù)據(jù)是工作人員指定油藏管理計(jì)劃最為重要的參考數(shù)據(jù)。Aera公司使用過(guò)套管地層測(cè)試對(duì)油井進(jìn)行測(cè)試來(lái)確定5號(hào)井地層壓力以及流體情況。根據(jù)這些測(cè)試結(jié)果對(duì)預(yù)測(cè)情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)分析。在每個(gè)壓力測(cè)試深度具有良好的重復(fù)性，表明作業(yè)進(jìn)行的很順利，如圖1（左）。對(duì)壓力數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)分析幫助該公司評(píng)估開采情況，以此優(yōu)化開采計(jì)劃。如圖1（右）對(duì)四口井中測(cè)試的壓力剖面（藍(lán)色）和初始?jí)毫ζ拭妫t色）相比較并進(jìn)行分析之后為第5口井的二次開采計(jì)劃的制訂提供了很重要的參考信息，從而優(yōu)化了油藏的管理。

除此之外，該技術(shù)還應(yīng)用在以下方面。首先，是對(duì)于儲(chǔ)氣井中的儲(chǔ)集層的識(shí)別;在井下條件較為復(fù)雜的時(shí)候作為一種風(fēng)險(xiǎn)極低且可以代替裸眼地層測(cè)試的測(cè)試方法，增加測(cè)試的安全性和可靠性;對(duì)于各種條件下的壓力動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，例如水驅(qū)，二氧化碳驅(qū)、蒸汽驅(qū)過(guò)的壓力情況。綜上所述，這些優(yōu)點(diǎn)使得過(guò)套管地層測(cè)試技術(shù)在油藏開發(fā)過(guò)程中得到了廣泛的使用，加強(qiáng)對(duì)地層壓力的監(jiān)控，幫助相關(guān)工作人員對(duì)油田開發(fā)工作進(jìn)行管理和作業(yè)。

2.2過(guò)套管油藏飽和度監(jiān)測(cè)（RST）

RST是油藏飽和度測(cè)井儀，斯倫貝謝公司生產(chǎn)的新一代的飽和度監(jiān)測(cè)產(chǎn)品。如圖3所示，RST儀器分為A、B、C、D 4種類型，分類依據(jù)為井眼的大小。雙探頭能譜系統(tǒng)是RST儀器中特有的，能夠同時(shí)記錄碳與氧及雙發(fā)射方式的熱中子衰減時(shí)間。通過(guò)碳氧比C/O的值來(lái)確定含油飽和度，因?yàn)镃/O值不受地層水礦化度的影響。當(dāng)?shù)貙铀V化度低或未知的情況下，使用C/O模式測(cè)定含油飽和度是比較適合的。但是當(dāng)?shù)貙铀V化度高，采用熱中子衰減（Dual-Burst）模式測(cè)量更適合。因?yàn)镽ST測(cè)量的碳/氧比值與地層水礦化度無(wú)關(guān)，因此與電阻率法或俘獲截面法不一樣，RST測(cè)量的碳/氧比值計(jì)算得來(lái)的剩余油體積與地層水礦化度沒(méi)關(guān)系。

與傳統(tǒng)的碳/氧儀器不同，斯侖貝謝新一代的雙探測(cè)器RST儀器的測(cè)量結(jié)果在以下2個(gè)方面更具有優(yōu)勢(shì)。

1）在ALPH處理時(shí)，將窗口法、剝譜法測(cè)定的碳氧比值結(jié)合起來(lái)比較，能夠消除泥質(zhì)含量對(duì)油藏飽和度的影響。

2）通過(guò)用ELANPLUS計(jì)算的體積分析結(jié)果逐點(diǎn)計(jì)算FCOR-NCOR交會(huì)圖中的四個(gè)極點(diǎn)，能夠有效消除井內(nèi)流體、地層巖性的影響。

結(jié)合這兩種測(cè)試方法能夠確定和量化原生水和注入水的礦化度差別，礦化度高以及在清污混注條件下存在的飽和度測(cè)定不準(zhǔn)確的問(wèn)題輕易解決。在實(shí)際應(yīng)用于測(cè)定深井飽和度時(shí)，在清污混注模式下，采出水礦化度變化范圍寬（1-3x10⁵mg/L），使得中子壽命飽和度測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確。通過(guò)RS了儀器的使用，結(jié)合以上兩種方法，克服了測(cè)試不準(zhǔn)確的難題。

實(shí)例分析：2018年9月，利用RST技術(shù)對(duì)A井進(jìn)行測(cè)井，通過(guò)對(duì)裸眼油井來(lái)解釋測(cè)定結(jié)果，發(fā)現(xiàn)1、2號(hào)井的飽和度基本沒(méi)變化如圖4所示，沒(méi)有水淹痕跡。從表1可以看出，2476m-2481處RST計(jì)算的飽和度值較大，為油層。2481m以下發(fā)現(xiàn)飽和度值逐漸下降，且水淹程度和飽和度值呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)結(jié)果。2482m處即有明顯的水淹現(xiàn)象。

通過(guò)對(duì)這測(cè)試結(jié)果的分析，2號(hào)層具有較低的孔隙率（12%），能作為物理夾層，1號(hào)層進(jìn)行補(bǔ)孔補(bǔ)救。經(jīng)過(guò)改進(jìn)之后，每日產(chǎn)油43.9t（增加20.1t），含水量為4.7%（下降49.8%），效果突出如圖5所示。由此次實(shí)驗(yàn)，良好的驗(yàn)證了飽和度測(cè)試結(jié)果和A井動(dòng)態(tài)變化過(guò)程的吻合，因此RST技術(shù)應(yīng)用于測(cè)井過(guò)程的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)時(shí)合適的，應(yīng)得到廣泛的推廣。

2.3微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)

微地震是在開采地下礦井或者油田過(guò)程中發(fā)生巖石破裂而產(chǎn)生的小地震，此現(xiàn)象通常發(fā)生在裂隙的斷面上，當(dāng)斷面上的應(yīng)力受到生產(chǎn)活動(dòng)的影響時(shí)，新產(chǎn)生的裂隙就會(huì)產(chǎn)生新的應(yīng)力，集中在裂隙區(qū)域的應(yīng)力能逐漸增大，當(dāng)?shù)竭_(dá)上限的時(shí)候就使得缺陷區(qū)域發(fā)生變形，裂隙變寬，部分應(yīng)力能以聲波的形式釋放出來(lái)，從而形成了微地震。

微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)開始于1973年美國(guó)首先使用此技術(shù)用于地?zé)衢_發(fā)行業(yè)，1987H.R.Hardy成功地運(yùn)用聲發(fā)射技術(shù)進(jìn)行了地下水壓裂縫的定位研究，到了80年代初，此技術(shù)已經(jīng)能成熟的應(yīng)用于地?zé)嵝袠I(yè)，幫助監(jiān)測(cè)水動(dòng)力壓裂作業(yè)并模擬、追蹤流體的運(yùn)移，確定開發(fā)井的目標(biāo)及幫助描繪裂。由于微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)具有高分辨率覆蓋以及低成本高效率等優(yōu)點(diǎn)，逐漸應(yīng)用于油藏開發(fā)行業(yè)，解決了地震檢波器分辨率低的技術(shù)問(wèn)題，逐漸從試驗(yàn)研究階段轉(zhuǎn)向商業(yè)應(yīng)用。

微地震監(jiān)測(cè)根據(jù)監(jiān)測(cè)時(shí)間分為臨時(shí)性和永久性監(jiān)測(cè)，臨時(shí)性監(jiān)測(cè)周期短則幾小時(shí)長(zhǎng)則幾周，技術(shù)成熟應(yīng)用最多。永久性監(jiān)測(cè)對(duì)設(shè)備要求高因此不常用。根據(jù)監(jiān)測(cè)信號(hào)接收點(diǎn)的不同分為地面和井中監(jiān)測(cè)，地面監(jiān)測(cè)接受點(diǎn)在監(jiān)測(cè)對(duì)象周圍地面上，由于信號(hào)從地下傳播上來(lái)路線復(fù)雜信號(hào)有損，使得監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信背比低、可靠性低。井中監(jiān)測(cè)在目標(biāo)井中布置接受點(diǎn)，使得信號(hào)大大增強(qiáng)，因此應(yīng)用更廣泛。

圖6微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)包括3個(gè)方面：采集數(shù)據(jù)、震源成像、精細(xì)反演等。采集數(shù)據(jù)為監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)，左圖為數(shù)據(jù)采集過(guò)程的示意圖，壓裂設(shè)備和記錄設(shè)備的井間距離通常小于800m，采集過(guò)程中設(shè)計(jì)參數(shù)保持不變。在記錄前需要標(biāo)記檢波器的位置，測(cè)定地層速度。震源成像是對(duì)采集數(shù)據(jù)后的重要工作，根據(jù)采集到的不同信息有不同的方法來(lái)處理。震源成像方法主要有縱橫波時(shí)差法、Ceiger修正法、同型波時(shí)差法、偏振分析定位法、三圓相交定位法等五種方法。借助計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過(guò)這些方法來(lái)呈現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)成像。以上成像方法都說(shuō)設(shè)定速度均勻已知情況下計(jì)算得來(lái)的，為了得到真實(shí)情況需要進(jìn)行精細(xì)反演。多次迭代逐步求取模型修正，直到滿足要求為止。

低滲透率儲(chǔ)層實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的必要手段為儲(chǔ)層壓裂。為地震監(jiān)測(cè)技術(shù)是目前儲(chǔ)層壓裂中最準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、信息量最大最準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)方法，通過(guò)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的微地震監(jiān)測(cè)（圖6為儲(chǔ)層壓裂過(guò)程的微地震監(jiān)測(cè)成像）可以及時(shí)的指導(dǎo)壓裂作業(yè)，及時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)，例如壓裂的范圍、方向、大小進(jìn)行調(diào)整、定位，考察壓裂作業(yè)的情況，對(duì)其他的生產(chǎn)或者進(jìn)一步的生產(chǎn)提出參考意見，進(jìn)一步提升開采的效率。

油藏驅(qū)動(dòng)也是實(shí)現(xiàn)油田穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的重要手段，目前很多油田都依靠注水注氣來(lái)保持高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。在這個(gè)過(guò)程中，流體壓力的移動(dòng)和變化將觸發(fā)微地震現(xiàn)象。微地震成像能對(duì)巖石內(nèi)部流體前緣實(shí)現(xiàn)3D成像，信息更加準(zhǔn)確更具有針對(duì)性，且成本低。通過(guò)對(duì)成像數(shù)據(jù)的分析，油田開發(fā)工作人員可以調(diào)整優(yōu)化開發(fā)方案，提高開采效率和收益。

雖然微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)入油田開發(fā)行業(yè)時(shí)間不長(zhǎng)，但是通過(guò)很多公司和科研機(jī)構(gòu)的努力，該方法在油田開發(fā)過(guò)程中具有高效率、低成本等優(yōu)勢(shì)，具有很大的應(yīng)用價(jià)值。且我國(guó)油田開發(fā)主要考?jí)毫选⒆⑺鈦?lái)實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，所以對(duì)微地震的需求很大。因此微地震技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展也會(huì)逐漸的更成熟。

3結(jié)語(yǔ)

本文主要對(duì)油田開發(fā)過(guò)程中動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展進(jìn)行了研究，主要設(shè)計(jì)的技術(shù)為過(guò)套管地層測(cè)試、過(guò)套管油藏飽和度監(jiān)測(cè)、微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)。過(guò)套管地層測(cè)試代替?zhèn)鹘y(tǒng)裸眼地層測(cè)試方法，更簡(jiǎn)便可靠。過(guò)套管油藏飽和度監(jiān)測(cè)在復(fù)雜條件下依然可以準(zhǔn)確測(cè)定油井飽和度，進(jìn)而分析水淹程度，及時(shí)調(diào)整計(jì)劃。微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)最為新型技術(shù)在低滲透率儲(chǔ)層、油藏驅(qū)動(dòng)方面具有很大的潛力。

油藏開發(fā)工作是我國(guó)發(fā)展中非常重要的基礎(chǔ)、決定性工作，一定程度上決定著我國(guó)的發(fā)展，因此必須提高油田開發(fā)過(guò)程中的工作質(zhì)量和效率。動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)過(guò)程對(duì)于油田開發(fā)有著至關(guān)重要的作用，應(yīng)利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)過(guò)程中的數(shù)據(jù)對(duì)開采計(jì)劃進(jìn)行合理的調(diào)整，制定科學(xué)的方案，減少能耗提高產(chǎn)率。對(duì)于動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)在油田開發(fā)過(guò)程中的應(yīng)用和發(fā)展應(yīng)當(dāng)引起人們的注意，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)在油田開過(guò)程中技術(shù)上依然還有待提升。