注二氧化碳井綜合找漏測井方法研究與應(yīng)用

張晶宇，董憲鵬，白玉勝，王 璇，關(guān) 浩，王筱曄

（1.中國石油集團(tuán)測井有限公司長慶分公司，陜西西安 710200；2.中國石油長慶油田分公司第五采油廠，陜西西安 710201）

姬塬油田黃3 試驗(yàn)區(qū)位于黃3 井區(qū)長8 油藏西北部，試驗(yàn)區(qū)一線油井37 口，注氣井9 口，注氣前平均單井日產(chǎn)液2.00 m3，單井日產(chǎn)油0.78 t，綜合含水率55.7%，屬于低產(chǎn)低效單元。該區(qū)塊實(shí)施二氧化碳驅(qū)油技術(shù)后，直接將二氧化碳引入原油的生產(chǎn)系統(tǒng)，使得采油井井筒內(nèi)形成了高含水率、高含二氧化碳、高礦化度的腐蝕環(huán)境。其結(jié)果造成井筒油套管完全暴露在惡劣的腐蝕環(huán)境中，造成油套管不同程度和不同形態(tài)的局部腐蝕現(xiàn)象，比如鋼材腐蝕穿孔、開裂等現(xiàn)象，這些情況都會(huì)嚴(yán)重影響井筒的完整性，而采油井井筒作為原油自儲(chǔ)層流至地面的唯一通道，井筒的完整性直接決定著油田正常生產(chǎn)。因此，對(duì)于實(shí)施二氧化碳驅(qū)的油田，檢測井筒完整性并進(jìn)行找漏找竄是油田開發(fā)中必須要解決的問題[1-5]。

目前，常規(guī)的井下油套管漏點(diǎn)檢測方法主要有多參數(shù)測井、脈沖中子氧活化測井、多臂井徑測井等，但是每種測井方法都有一定的局限性，單一測試無法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)找漏。通過一系列的技術(shù)攻關(guān)與現(xiàn)場試驗(yàn)，大力發(fā)展噪聲測井等新技術(shù)，綜合應(yīng)用固井、套損、多參數(shù)、脈沖中子氧活化、噪聲、井溫測井技術(shù)，建立完善的測井施工方案，可以實(shí)現(xiàn)精確找出注二氧化碳井油套管漏失點(diǎn)。

1 精準(zhǔn)找漏測井技術(shù)

1.1 脈沖中子氧活化測井技術(shù)

目前二氧化碳注入井井下管柱為分層配注或喇叭口下入目的層位以下，測試結(jié)果顯示目的層位二氧化碳相態(tài)均為超臨界流體，其物理性質(zhì)密度與液體相似，黏彈性與氣體相近。常規(guī)注入剖面測井技術(shù)中的同位素、電磁流量、示蹤、渦輪等方法無法滿足二氧化碳驅(qū)測井的需求，注入剖面的測井方法只能采用脈沖中子氧活化測井方式。

脈沖中子氧活化測井判斷井筒漏失的原理為：當(dāng)含有氧原子的流體經(jīng)過中子發(fā)生器周圍時(shí)，被快中子活化，被活化的流體在流動(dòng)過程中發(fā)生衰變放射伽馬射線。在流體的流動(dòng)方向上，有多個(gè)伽馬射線探測器，能記錄活化流體到達(dá)探測器所經(jīng)歷的時(shí)間，結(jié)合源距便可計(jì)算出流體速度。在已知測試井筒截面的情況下，通過流體速度可計(jì)算出流量。脈沖中子氧活化測井儀通過測量中子伽馬射線活化的時(shí)間譜來算出流體速度，進(jìn)而計(jì)算流體流量，來反映油管內(nèi)、環(huán)型空間、套管內(nèi)水的流動(dòng)狀況，通過對(duì)水流狀況的分析來判斷是否存在漏失。

1.2 噪聲測井技術(shù)

井筒內(nèi)流體或氣體通過阻流位置時(shí)將產(chǎn)生壓力降，流體的動(dòng)能在阻流部位轉(zhuǎn)換成熱能和聲能。因此，在阻流位置附近可探測到噪聲，噪聲強(qiáng)度的大小隨著流體與氣體流速變化而變化。通常，流體速度變化可以發(fā)生在產(chǎn)出口、泄漏口、注水位置、竄槽或套管縮徑等處。通過對(duì)井內(nèi)這種非人工激發(fā)的、由流體流動(dòng)而產(chǎn)生的自然聲場的測量，并研究其頻率和幅度特征，同時(shí)結(jié)合井筒管柱、射孔位置等相關(guān)信息，就可以確定地質(zhì)參數(shù)和井筒的工程狀況。

噪聲測井通過對(duì)流體在管內(nèi)或管外水泥環(huán)孔道流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的噪聲幅度及頻率的測量判斷流體的類型及方位（圖1），結(jié)合井溫、流量測井等方法，有利于提高找漏、找竄準(zhǔn)確性及成功率。該方法廣泛適用于油、氣、水井。

圖1 噪聲測井響應(yīng)特征圖

1.3 多參數(shù)測井技術(shù)

二氧化碳在溫度高于31.26 ℃，壓力高于7.38 MPa時(shí)，會(huì)成為超臨界流體。隨著深度增加，溫度、壓力逐漸升高，密度逐漸變小，持水率值不變。多參數(shù)測井主要通過測量井筒溫度、壓力、流量、密度、持水率等參數(shù)，確定注入井的注入剖面即分層注氣、注水等情況。

其測試目的和意義主要為確定注入剖面，檢查分層配注效果；識(shí)別地層大孔道，揭示層間、層內(nèi)矛盾，調(diào)整注入剖面；檢查套管漏失部位；判斷停注段死嘴漏失、封隔器漏失；檢查改造措施效果。

1.4 套損測井技術(shù)

目前套損測井主要運(yùn)用多臂井徑與電磁測厚組合測井技術(shù)。井徑基本測量原理是通過物理接觸的方式，將井筒內(nèi)徑的變化經(jīng)由儀器轉(zhuǎn)換裝置傳遞到位移傳感器，位移傳感器將位移的電信號(hào)變化以電磁感應(yīng)的方式表征，然后通過刻度換算成井徑的變化，MIT 多臂井徑測井儀為典型的井徑測井儀器，多與電磁測厚測井儀組合使用。

電磁測厚的理論基礎(chǔ)是法拉第電磁感應(yīng)定律，通過對(duì)電磁感應(yīng)原理進(jìn)行運(yùn)用，利用金屬套管在電磁作用下表現(xiàn)出的物理特性來對(duì)套管在井內(nèi)的損傷、形變、穿孔、腐蝕、壁厚等情況進(jìn)行評(píng)估。典型的電磁測厚測井儀器為MTT 電磁測厚測井儀，其主要由接收系統(tǒng)和發(fā)射系統(tǒng)構(gòu)成，其運(yùn)作方式為發(fā)射信號(hào)、電磁感應(yīng)、接受信號(hào)。

2 綜合找漏測井實(shí)例

塬X 井于2018 年11 月15 日開始注二氧化碳，目前累計(jì)注二氧化碳10 136 t。2019 年4 月停注，復(fù)注后油壓漲到19.50 MPa。2020 年11 月壓力由14.20 MPa降至8.30 MPa。當(dāng)前注入壓力6.90 MPa，懷疑井下漏失。

該井油壓壓力系統(tǒng)發(fā)生明顯變化，且前期已經(jīng)注入10 000 t 二氧化碳，注入壓力的減少說明該井非注入低壓力層位套破，導(dǎo)致注入壓力下降。分析泄漏的可能途徑是油管腐蝕穿孔后，注入的高壓氣體從油管穿孔處進(jìn)入環(huán)空，由環(huán)空進(jìn)入套管破損處低壓力層位。根據(jù)井況，采用脈沖中子氧活化、多參數(shù)、噪聲測井等方式綜合找漏，檢測該井可疑漏點(diǎn)，為下步措施提供資料支持。

2.1 多參數(shù)-噪聲測井

以30 m3/d 注入量注二氧化碳，在該工況下對(duì)全井段進(jìn)行多參數(shù)-噪聲測井的連續(xù)測量。通過對(duì)塬X全井段井溫、壓力、流量測井曲線進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)曲線在1 823.00 m 處出現(xiàn)明顯異常，該處井溫曲線快速恢復(fù)到地溫，流量曲線值變?yōu)榱悖f明該井油管存在漏失（圖2）。

圖2 多參數(shù)測井成果圖1 823.00 m（1∶500 比例）

動(dòng)態(tài)方面驗(yàn)證：結(jié)合該井注氣油壓8.47 MPa，注氣套壓6.95 MPa，壓力系統(tǒng)異常，間接判斷油管存在穿孔泄漏的可能。在1 700.00 m 處井溫存在明顯負(fù)異常，其他曲線無異常，分析原因可能是該處存在氣體注入現(xiàn)象（圖3）。

圖3 多參數(shù)測井成果圖1 700.00 m（1∶500 比例）

噪聲的幅度與流量的大小有關(guān)系，一般流量越大，幅度就越大。而噪聲頻率與流體經(jīng)過的路徑有關(guān)系，通常情況下，低頻噪聲是沿著油管和套管流動(dòng)的結(jié)果；流體經(jīng)過射孔段、穿孔部位或者水泥環(huán)的裂縫通道一般出現(xiàn)中等頻率噪聲；儲(chǔ)層流動(dòng)一般屬于高頻噪聲。該井在開井注氣過程中，開井狀態(tài)下噪聲頻譜圖在1 823.18～1 824.80 m 處存在異常，油管存在漏點(diǎn)，與其他測井結(jié)論一致。1 817.34 m 以上存在高頻噪聲，可能存在氣體上竄現(xiàn)象（圖4）。

圖4 噪聲測井成果圖

2.2 脈沖中子氧活化測井

以30 m3/d 注入量注二氧化碳，測試結(jié)果顯示在1 823.00 m 處井溫存在異常，與多參數(shù)測量井溫顯示一致；流量計(jì)算總注入量26.97 m3，漏失16.4 m3，判斷油管在該處存在漏失（圖5）。另外，脈沖中子氧活化測井結(jié)果顯示，在環(huán)套空間1 713.15 m 處測得流量為32.77 m3，在環(huán)套空間1 693.35 m 處測得流量為0，分析該處套管存在漏點(diǎn)。

圖5 脈沖中子氧活化測井成果圖

2.3 測井綜合分析

（1）通過多參數(shù)測井分析，在1 823.00 m 處井溫異常，判斷油管存在漏點(diǎn)；在1 700.00 m 處存在井溫負(fù)異常，判斷該處套管漏失，氣體從該處漏失；（2）通過噪聲測井分析，噪聲頻譜圖在1 823.18～1 824.80 m 處存在異常，判斷油管存在漏點(diǎn)。在1 817.34 m 以上存在高頻噪聲，可能存在氣體上竄現(xiàn)象；（3）通過脈沖中子氧活化測井分析，在1 823.00 m 處井溫存在異常，在1 816.00～1 836.00 m 存在流量損失，判斷該深度區(qū)間存在油管漏失。

3 結(jié)論

通過多參數(shù)、噪聲、脈沖中子氧活化、套損等多種測井技術(shù)分析，結(jié)合動(dòng)態(tài)資料，可有效識(shí)別注二氧化碳井油、套管腐蝕及漏點(diǎn)。測試結(jié)果對(duì)油田后期措施可提供有力依據(jù)，下步通過更換油管、下封隔器等措施可有效解決管柱漏失問題。

結(jié)合目前現(xiàn)狀，大力發(fā)展噪聲測井、井下電視等新技術(shù)，綜合應(yīng)用固井、套損、多參數(shù)、脈沖中子氧活化、噪聲、井溫建立完善的測井施工方案，可實(shí)現(xiàn)注二氧化碳井精準(zhǔn)找漏。