環保型液體示蹤流量測井解釋校正方法

(中石油大慶油田有限責任公司測試技術服務分公司，黑龍江 大慶 163453)

環保型液體示蹤流量測井有效利用137Cs—137mBa放射性核素發生器設備，無放射性污染[1]，能克服固體同位素載體沾污嚴重以及注聚井測試困難等問題[2]，應用前景較好。但是，環保型液體示蹤劑受流體質量濃度等因素影響[3]，示蹤峰形態較復雜，給解釋工作帶來較大困難[4]，且經常出現首測點流量與井口流量、油管流量與環套空間流量不一致的情況[5～8]。前人未進行過環保型液體示蹤劑在注聚井中的標定試驗，不確定其在井中的響應規律，也不確定其在清水中的解釋方法是否適用于注聚井。為此，筆者利用模擬井進行了環保型液體示蹤劑在清水和不同質量濃度聚合物中的標定試驗。

1 試驗概況

在實驗室中，將38mm外徑環保型液體示蹤儀器放入13m垂直模擬井中進行標定試驗，通過環保型液體示蹤劑在不同井況、不同注入介質中的標定試驗，實現不同條件下對環保型液體示蹤儀器的校正解釋。具體試驗條件如下：①井況分別為套管、油管、環套空間；②介質分別為清水和聚合物(質量濃度500、1000、1500、2000、2500mg/L)；③流量范圍1～200m3/d。

共計選取了580個測點進行試驗。

2 儀器響應規律分析

分別在套管、油管和環套空間進行標定，得到儀器在不同聚合物質量濃度下的示蹤流量測井譜峰圖(見圖1)，可以看出，隨著聚合物質量濃度的增加，示蹤峰的形態變化很大，并出現拖尾峰和雙峰現象。圖2為套管中不同流量的測井譜峰圖，可以看出，隨著流量的增加，渡越時間逐漸減小。

3 液體示蹤流量測井解釋方法

環保型液體示蹤流量測井求解流量時主要求解示蹤劑的移動速度，而示蹤劑流經的距離(儀器源距)由儀器參數已知，用儀器源距除以渡越時間得到流速，然后乘以介質所在空間的橫截面積得到計算流量：

(1)

式中：Q為介質流量，m3/s；v為介質流速，m/s；S為介質流經管柱的橫截面積，m2；k為流量校正系數，1；L為儀器源距，m；τ為渡越時間，s。

圖1 不同聚合物質量濃度測井譜峰圖

圖2 套管中不同流量的測井譜峰圖

由式(1)可知，環保型液體示蹤流量測井解釋的關鍵在于確定τ，其求解方法主要有峰值法和非對稱性廣義高斯分布函數擬合法。

3.1 峰值法

峰值法是示蹤流量測井解釋中最常用的方法，適用于峰值較為明顯的測井曲線。環保型液體示蹤劑在經過2個探測器時，會分別出現2次尖峰，所對應的時間差即為τ：

τ=t2-t1

(2)

式中：t2、t1分別為2個探測器探測到的示蹤峰最大值位置所對應的時間，s。

3.2 非對稱性廣義高斯分布函數擬合法

由環保型液體示蹤流量測井儀器在不同介質中的譜峰圖可以看出，環保型液體示蹤流量測井的譜峰大多具有拖尾現象。為了較好地處理該非對稱情況，引入類似于非對稱的高斯模型方法，定義左、右方差變量2個二階參數，利用譜峰的左、右寬度代替左、右方差得到非對稱性高斯模型[9]，再用τ替代均值，建立非對稱的廣義高斯模型：

(3)

式中：yb為描述伽馬背景的函數；y0為譜峰的峰高；t為伽馬時間；α為形狀因子；βl、βr分別為左、右尺度參數，反映廣義高斯分布函數的峰寬；σl、σr分別為譜峰的左、右寬度參數；Γ(·)為伽馬函數。

非對稱性廣義高斯模型能較好地描述譜峰不對稱情況，消除譜峰不對稱、拖尾峰等因素影響，從而提高τ的計算準確程度，因此，該次標定試驗選用非對稱性廣義高斯分布函數擬合法求解τ。

4 流量校正解釋

在標定試驗中，已知的流量為標準流量，根據在標準流量下測得的示蹤峰計算得到的流量為計算流量，依據計算流量和標準流量的關系做出流量校正解釋圖版(見圖3)，利用該解釋圖版可以對下一次的計算流量進行解釋回歸。

圖3 儀器在套管中的流量校正解釋圖版

但是，在實際測量解釋中，利用解釋圖版計算Q耗時較長，因此需要經過計算將解釋圖版轉化為函數解析式。圖4為儀器在環套空間中的流量解釋圖版(聚合物質量濃度1500mg/L)，將該解釋圖版轉化為函數解析式，對k進行回歸，得到k與τ的關系式：

k=-0.0002τ3+0.0037τ2-0.0287τ+0.0639

(4)

利用式(4)和式(1)可進一步計算得到Q，同時可知道Q與τ之間的關系(見圖5)。

圖4 儀器在環套空間中的流量解釋圖版 圖5 Q與τ關系圖(聚合物質量濃度1500mg/L)

以油管為例，圖6為校正前后不同聚合物質量濃度條件下的計算流量與標準流量關系圖版，可以看出，校正前的計算流量與標準流量不一致；經過校正后，計算流量與標準流量基本一致，校正效果較好。

圖6 校正前后的流量解釋圖版對比(油管)

5 應用實例

圖7 注聚井管柱示意圖

環保型液體示蹤流量測井在油田應用較為廣泛，但經常出現首測點流量與井口流量不一致的情況[10]。圖7為一口注聚井，井口流量為36m3/d，分別在油管和環套空間中對示蹤劑進行測量，結果如下：

1)油管中的測點1，用原解釋方法(峰值法)解釋流量為41.2m3/d，首測點流量與井口流量不一致；用非對稱廣義高斯分布函數擬合法解釋流量為37.2m3/d，將k的函數解析式代入，校正后的流量為36.1m3/d，與井口流量基本一致。

2)環套空間中的測點2，校正前的流量為33.2m3/d，與測點1的流量相差較大，經校正解釋后的流量為35.8m3/d，與油管解釋流量基本一致。由此可見，采用環保型液體示蹤流量測井解釋校正方法能夠解決注聚井中首測點流量與井口流量不一致、油管流量與環套空間流量不一致的情況。

6 結論

1)環保型液體示蹤劑的示蹤峰在同一流量下隨著介質濃度的變化譜峰形態變化很大，在同一介質中隨著流量的增大渡越時間逐漸減小，且在聚合物中經常出現峰不對稱和拖尾峰現象。

2) 使用非對稱廣義高斯分布函數擬合法能消除峰不對稱、拖尾峰等因素影響。

3) 依據計算流量和標準流量建立了流量解釋圖版，對流量校正系數進行回歸，得到流量校正系數與渡越時間的關系式，實現了對環保型液體示蹤流量測井流量校正系數的修正。

4) 利用環保型液體示蹤流量測井對注聚井進行測井解釋，能夠解決注聚井中首測點流量與井口流量不一致、油管流量與環套空間流量不一致的情況，應用效果較好。