連續(xù)渦輪流量測井技術(shù)在商河地區(qū)的應(yīng)用

高小榮，任小慶,，董文斌*，井陽陽，路學(xué)明，許勇，劉小育，衛(wèi)聰聰

(1.中石化綠源地?zé)崮荛_發(fā)有限公司，河北 雄安 071800；2.中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 能源學(xué)院，北京 100083)

0 引言

地?zé)崽飫討B(tài)開發(fā)過程中，要做到科學(xué)合理地開發(fā)地?zé)峋⒊掷m(xù)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。為實現(xiàn)上述目的，需對地?zé)峋矁?nèi)不同熱儲層位進(jìn)行求產(chǎn)，識別出不同深度熱儲各小層的產(chǎn)水能力大小。在油田中借助產(chǎn)液剖面來了解各層對產(chǎn)液量的貢獻(xiàn)情況，同樣在地?zé)衢_發(fā)過程中，也可以借助產(chǎn)液剖面識別不同熱儲層對產(chǎn)液量的貢獻(xiàn)。

在地?zé)崽镩_發(fā)過程中，可以通過對地?zé)峋M(jìn)行產(chǎn)液剖面測試，反映熱儲層的產(chǎn)液能力、分析評價熱儲層在縱向上產(chǎn)能的差異、評價地?zé)崽锏拈_發(fā)效果等。科學(xué)地分析應(yīng)用產(chǎn)液剖面資料是了解熱儲層變化、進(jìn)行地?zé)崽镩_發(fā)分析的一種新方式，是指導(dǎo)地?zé)崽镩_發(fā)、進(jìn)行方案部署的重要環(huán)節(jié)。目前，砂巖熱儲地?zé)豳Y源占據(jù)地?zé)衢_發(fā)的主要部分，但是在開發(fā)過程中只是籠統(tǒng)地知道井口的產(chǎn)量，對地層中不同深度各小層產(chǎn)出水量尚無法量化，直接影響后期地?zé)峋畹牟贾谩㈤_發(fā)層位的確定以及對熱儲層的整體評價。

張曉玉[1]通過對過環(huán)空集流傘產(chǎn)出剖面測井和示蹤流量計產(chǎn)出剖面測井兩種工藝的影響因素闡述來對比這兩種工藝，體現(xiàn)各自的優(yōu)缺點。李震等[2]提出利用產(chǎn)出剖面資料確定剩余油飽和度方法，并將其適用條件推廣到缺少取心資料的儲層。林永江[3]運用產(chǎn)出剖面組合測試技術(shù)對地?zé)峋M(jìn)行了分層流量測試，得出地?zé)峋a(chǎn)出剖面結(jié)果，分析主要的出水層位，為下一步布置地?zé)峋坝行ч_發(fā)利用提供依據(jù)。張大朋[4]采用產(chǎn)出剖面四參數(shù)組合測井技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)出剖面測井，與井溫資料、歷史資料對比分析后獲得更精確的解釋結(jié)果，更加充分地反映地層的產(chǎn)出狀況，為油田產(chǎn)出剖面測井提供一種新的思路。方偉[5]設(shè)計了一種地?zé)峋a(chǎn)出(吸水)剖面測試井口裝置，可滿足地?zé)峋谡９┡a(chǎn)過程中開展產(chǎn)出(吸水) 剖面測試需求，為地?zé)峋M(jìn)一步有效開發(fā)利用提供技術(shù)支撐。閆正和[6]為實現(xiàn)水平井段沿程產(chǎn)出剖面及油水兩相持率的連續(xù)監(jiān)測，從電學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)等角度開展研究，形成了水平井產(chǎn)出剖面光纖監(jiān)測方法。邸德家[7]對當(dāng)前水平井產(chǎn)液剖面測試采用的生產(chǎn)測井技術(shù)、分布式光纖監(jiān)測技術(shù)和智能示蹤劑監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行總結(jié)梳理，并提出了對應(yīng)的發(fā)展建議。

鑒于上述實際問題，有必要采用連續(xù)渦輪流量測井技術(shù)對熱儲層產(chǎn)液(吸水)剖面進(jìn)行研究，定量刻畫熱儲層產(chǎn)液(吸水)剖面出水情況，其研究方法、試驗搭配組合以及應(yīng)用都將為地?zé)峋茖W(xué)開發(fā)及地?zé)峋?xì)化管理提供技術(shù)支撐。

1 產(chǎn)出剖面測試原理

地?zé)峋械牧黧w為單相介質(zhì)，適用于連續(xù)渦輪流量計測井，其通過流體中渦輪的轉(zhuǎn)速來反映流量的大小。利用測井儀器錄取地?zé)峋聹囟取⒌責(zé)峋聣毫Α⒌責(zé)崃黧w溫度、持率、地?zé)崴俊⒋哦ㄎ缓妥匀毁ゑR等井下參數(shù)，采取4種不同速度測速，在上下目的層段分別測取8條流量曲線，通過解釋軟件的計算，細(xì)分出每層的出水量。

在地?zé)峋Ｉa(chǎn)情況下測量沿井筒的各參數(shù)，通過不同電纜測速及方向(上測、下測各4次，共8次)進(jìn)行流速測量，根據(jù)渦輪響應(yīng)特征計算出沿井筒的混合流體視速度，然后根據(jù)各相持率及井下流型選擇適用的垂直管流模型計算出各相的表觀速度，以計算出井下各相流體的井下產(chǎn)量，并根據(jù)井下產(chǎn)量換算成地面產(chǎn)量。

測井的過程其實是渦輪流量現(xiàn)場刻畫的過程。利用產(chǎn)出剖面測井資料，可以獲得各產(chǎn)層所產(chǎn)流體的產(chǎn)量、性質(zhì)、溫度、壓力特性等，主要測量參數(shù)曲線有地?zé)峋聹囟取⒌責(zé)峋聣毫Α⒌責(zé)崃黧w溫度、持率、地?zé)崴俊⒋哦ㄎ缓妥匀毁ゑR等井下參數(shù)。渦輪流量計是應(yīng)用流體動量矩原理實現(xiàn)流量(流速)測量的，其運動方程為式(1)，理想的響應(yīng)方程為式(2)。

連續(xù)渦輪流量測量實際是一個現(xiàn)場刻度的過程，利用式(2)，通過電纜不同測速Vl，可用最小二乘法求出Va(視流體速度)，其計算過程與步驟如下：

(1)計算各解釋層視流體速度；

(2)選用解釋模型，計算各解釋層產(chǎn)量；

漂流模型：

均流模型：

(3)上下解釋層相減，即為各層產(chǎn)量。

2 現(xiàn)場施工與應(yīng)用

該井所下濾水管外徑為φ177.8 mm，鋼級為N80，壁厚為9.19 mm。打眼、包網(wǎng)60目，纏絲。濾水管總長度為206.64 m，有效長度為187.14 m。濾水管下入井段為1319.64～1342.16 m、1353.07～1493.93 m、1526.64～1569.90 m。

本次現(xiàn)場施工儀器采用連續(xù)渦輪流量測井，用于熱儲層內(nèi)產(chǎn)能檢測，適用于測總產(chǎn)量和測多級分層產(chǎn)出水量，可用于地?zé)崴a(chǎn)出介質(zhì)條件下的產(chǎn)液剖面測量。采用單芯組合編碼方式傳輸信號，井內(nèi)參數(shù)在測繩同一下放速度或同一上提速度下一次采集，便于用戶精準(zhǔn)解釋和詳細(xì)評價地?zé)峋姆謱赢a(chǎn)水量。通過測量地?zé)峋魃a(chǎn)層位的產(chǎn)水量和總產(chǎn)水量，劃分并分析地?zé)峋漠a(chǎn)液剖面，進(jìn)一步確定每個生產(chǎn)小層的生產(chǎn)動態(tài)，分析在地?zé)峋a(chǎn)中的出水層、不出水層和倒水層，為地?zé)峋扇≡霎a(chǎn)措施提供依據(jù)[8-14]。

磁定位、溫度、伽馬、壓力等測井項目組合成測井單元，其試驗現(xiàn)場設(shè)備儀器參數(shù)如表1所示，然后連接渦輪流量計，流量計后端也可連接配重裝置，針對不同井況處理。組成的儀器串可以完成磁定位、溫度、壓力、自然伽馬、流量的五參數(shù)測井，通過單芯電纜收集原始數(shù)據(jù)并將其傳輸至地面儀器，滿足對地?zé)峋畬崟r觀測和存儲的需求。

表1 試驗現(xiàn)場設(shè)備儀器參數(shù)

2022年9月2日在現(xiàn)場開展試驗，排量約為40、80 m3/h，測速分別為600、900、1200、1800 m/h，下測、上測自然伽馬曲線GR、磁性定位曲線CCL、壓力曲線PRE、流量曲線FLOW。

3 實例分析

針對山東地區(qū)砂巖地?zé)峋卣鳎M(jìn)行產(chǎn)液剖面現(xiàn)場測試，結(jié)合地?zé)峋奈镄詤?shù)，分析砂巖熱儲層在不同深度的產(chǎn)水情況。商河盛景城3號井產(chǎn)液剖面測井解釋成果如表2所示，山東商河某地?zé)峋a(chǎn)液剖面如圖1所示。

圖1 山東商河某地?zé)峋a(chǎn)液剖面

根據(jù)測試結(jié)果可得出以下結(jié)論，靜止液面為69 m；排量約為80 m3/h時，動液面折算為125 m；存儲電磁流量計顯示1250 m(垂深1139 m)，壓力10.14 MPa。通過計算結(jié)果表明，在排量為80 m3/h時，1330～1340 m井段為主要產(chǎn)水層段，日產(chǎn)水量為445.7m3，相對產(chǎn)水量為63.2%；1320～1330 m、1340～1350 m為次要產(chǎn)水層段，日產(chǎn)水量分別為108.9、23.8 m3，相對產(chǎn)水量為15.4%、3.4%。根據(jù)新近系館陶組的分層數(shù)據(jù)，確定主力產(chǎn)水層。

4 結(jié)論

連續(xù)渦輪流量測井技術(shù)可明確山東商河區(qū)域砂巖儲層各層位的產(chǎn)水能力，主力產(chǎn)水層位位于新近系館陶組的中部，該層位地?zé)崴勺鳛橹髁嵩从糜诨どa(chǎn)。

根據(jù)產(chǎn)液剖面測試結(jié)果，確定合理的地?zé)峋斫Y(jié)構(gòu)和合理的產(chǎn)能，并將該地?zé)崮苡糜诨どa(chǎn)中，極大程度降低了化工生產(chǎn)成本，并避免了環(huán)境污染問題。