大慶油田注入剖面測井技術(shù)研究進(jìn)展.docx

1、第22卷第1期2009年2月同位素JournalofIsotopesVol.22No.1Feb.2009大慶油田注入剖面測井技術(shù)研究進(jìn)展鄭華，李軍，劉興斌，蔡兵（大慶油田有限黃任公司測試技術(shù)服務(wù)分公司，思龍江大慶163453）摘要：針對大慶油田持續(xù)開發(fā)給注水剖面測井帶來的新問題，采用新工藝制造了適用于低注入量井的注入剖面測井；開發(fā)了5參數(shù)組合測井儀,用管內(nèi)流量、靜態(tài)井溫、流動井溫與放射性同位素示蹤資料綜合解釋，提高了資料的準(zhǔn)確性和叮靠性；新研制的高町尊性脈沖氧活化測井儀和新開發(fā)的示蹤相關(guān)流量測井技術(shù)能基本滿足對注聚合物井進(jìn)行注入剖面測井的需要。大慶油田現(xiàn)已規(guī)模應(yīng)用了注入剖面測井新技術(shù)，并總結(jié)出

2、了優(yōu)選應(yīng)用方法。關(guān)鍵詞：注入制面測井；放射性同位素；示蹤,活化；組合測井中圖分類號：TE132文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1000-7512（2009）01-0048-06ProgressofInjectionProfilingTechnologyinDaqingOilfieldZHENGHua,LIJun,LIUXing-bin,CAIBing(Logging&TestingServicesofDaqingOilfieldCo.Ltd,Daqing163453,China")Abstract：Radioisotopemicroballtracerwhichwasproduced

3、bynewprocessisapplicabletoinjectionprofilinginlowinjectionratewells.Five-parametercombologgingtoolsweredeveloped,whichenhanceaccuracyandreliabilityoflogbyintegratinginterpretingflowratesinsidetubing,shut-inandflowingwelltemperaturesandtracingresults.Reliableimpulseoxygen-activationloggingtoolsandatr

4、acerloggingmethodwithcorrelationarithmeticweredevelopedtomeettheneedofprofilingpolymerinjectors.ThesenewtechniquesarewidelyusedininjectionprofileloggingatDaqingoilfield.Keywords：injectionprofilelogging；radioactiveisotope?tracing；activation；combolog收稿日期：200710-30»修回日期：2008-09-18作者簡介：鄭華（1967），刃（漢

5、族），黑龍江大慶人.高級T.程師（理學(xué)博士），從事測井技術(shù)研究工作大慶油田是非均質(zhì)多層砂巖油田，具有油層多、層段長、層間物性差異大的特點(diǎn)，一直使用分層開采技術(shù)。在分層注水井中，有多個封隔器密封套管與油管之間的空間，把射孔小層分隔成若干層段。注入水從油管向下流動，通過每個層段的配水器流入油管與套管之間的環(huán)形空間，再流入各射孔小層。為獲得層段和小層的注水狀況信息，大慶油田廣泛應(yīng)用放射性同位素載體示蹤法測井（俗稱同位素測井）來測量注水井的注入剖面。該方法在釋放示蹤劑前后分別沿深度方向測量伽馬曲線，用2條曲線疊合面積解釋各小層的注水量。2001年以來，大慶油田開發(fā)了大量低滲透率油藏，相應(yīng)注水井注入量低

6、，老區(qū)塊普遍進(jìn)入高含水和特高含水開發(fā)階段，小層間物性差異更大。規(guī)模應(yīng)用注聚丙烯酰胺聚合物水溶液（簡稱聚合物）等三次采油技術(shù)后，注入流體黏度增加。這些變化給注入剖面測井帶來困難，受示蹤劑在注入管柱上沾污、大孔道地層示蹤劑失蹤等影響同位素載體示蹤法注入剖面測井資料的準(zhǔn)確性變差。聚合物驅(qū)油技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用后.原有的基于渦輪流量計和同位素載體示蹤法的注入剖面測井技術(shù)已不適于對高黏度聚合物的測量。2003年后大慶油用大量聚合物籠統(tǒng)注入井轉(zhuǎn)成分層注入井，注入剖面瀏井的難度進(jìn)-步增大。針對大慶油田持續(xù)開發(fā)給注入剖面測井帶來的新問題，重點(diǎn)開展了新型同位素載體示蹤劑、5參數(shù)組合測井、高可靠脈沖中子敘活化測井儀、示

7、蹤相關(guān)流量測井等技術(shù)研究，形成了基本適應(yīng)于低注入量注水井、分層注水井和注聚合物井的注入剖面測井技術(shù)系列。1新型同位素載體示蹤劑三次加密注水井與低滲透率油藏注水井的注入量較低，在73mm外徑油管與125mm內(nèi)徑套管間水流速度一般低于40mm/s,應(yīng)用放射性同位素載體示蹤法測井時，對示蹤劑微球的密度、在靜水中下沉速度等指標(biāo)要求較高。原示蹤劑密度大（實測1.21.8g/cnf）、在靜水中下沉速度較快（實測1525mm/s）,測井資料表現(xiàn)出在油管接箍、配水器和封隔器位置示蹤削沾污嚴(yán)重、大部分射孔小層無注水指示的現(xiàn)象，不能反映小層實際注水狀況。原示蹤劑微球的制作工藝是，用密度約為2.0g/cn?的一定粒

8、徑的硅膠顆粒吸附放射性同位素化合物，通過把松香和旅糖粘附在硅膠顆粒表面后炭化來調(diào)整微球密度，用漆粘附在炭化后的硅膠微球表面來封堵顆粒微孔。主要依靠炭化劑與硅膠顆粒的混合比例來控制示蹤劑微球密度。研制新型示蹤劑微球時嘗試了多種技術(shù)方案，力求既把微球密度控制在預(yù)定范圍內(nèi)又避免制造工藝過于夏雜、成本過高。由于吸附放射性同位素化合物與防脫附工序?qū)ξ⑶蛎芏扔绊懞苄。ㄈ?000cm3JX109Bq活度的微球只需吸附0.5g放射性BaCl2）,最終確定的技術(shù)路線是：在制造不含放射性的冷球時就使其密度和粒徑達(dá)到規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)，避免吸附放射性同位素后再調(diào)整微球密度。先用密度1.5g/cn?、粒徑的活性炭微粒與低

9、密度膠等化合物混合成型制出冷球，嚴(yán)格分選出密度、粒徑適合的冷球，成品率約為30%；冷球吸附放射性同位素化合物后，再吸附少量的非放射性化合物封堵微孔；最后在載體表面封以薄漆。新示蹤劑微球具有如下技術(shù)指標(biāo)：密度1.031.06g/cn?,在靜水中平均下沉速度小于8mm/s,脫附率小于10%,在100900范圍內(nèi)可選擇多種粒徑。應(yīng)用新示蹤劑后，測井資料重復(fù)性和準(zhǔn)確性得以提高，在低注入柄井中放射性沾污現(xiàn)象有所減少，測井曲線在注水小層分層清晰。此外，選用粒徑大于600呻的新型示蹤劑進(jìn)行時間推移測井，還能識別出大孔道地層。1 5參數(shù)組合測井及綜合解釋注入剖面5參數(shù)組合測井記錄的是磁性定位、壓力、井溫、油管

10、內(nèi)流量、同位素載體示蹤等5個參數(shù)。測井曲線示于圖1。井溫曲線包括開井流動井溫曲線和關(guān)井恢復(fù)井溫曲線。同位素載體示蹤結(jié)果就是自然伽馬基線與釋放同位素載體示蹤劑后伽馬曲線的疊合，圖中沒有顯示用存儲式電子壓力計測得的壓力曲線。同時使用幾種測量方法來獲得一門注水井注入剖面信息的原因是這些方法都有其局限性。在分層注水井中，流量計短接測得的流故曲線能指示油管內(nèi)水流量及通過配水器進(jìn)入各層段的水流量，但不能指示油管外各小層的注水量；在封隔器失效或套管外存在竄槽時，它甚至不能正確反映各層段真實的小層注水總髭。同位素載體示蹤測井受示蹤劑微球沾污管柱及大孔道地層示蹤劑失蹤等影響，有時也不能反映小層真實注水情況。關(guān)井

11、與開井的井溫曲線通常只能用于定性判斷主要注水層。多參數(shù)組合測量和綜合解釋可提高測井資料的準(zhǔn)確性和可信性。此外,作為質(zhì)量控制曲線的壓力曲線可用于監(jiān)督測并施工過程，磁定位曲線被用于測量油管接箍、封隔器和分層配水器的位置。為了推進(jìn)注入剖面5參數(shù)組合測井技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，先后改進(jìn)完善了注入剖面5參數(shù)組合測井儀和注入剖面4參數(shù)組合測井儀。由于壓力曲線主要用于監(jiān)督測井施工過程，2004年以來重點(diǎn)推廣應(yīng)用了注入剖面4參數(shù)組合測井儀掛接存儲式電子壓力計的施工工藝，并旦在釋放同位素載體示蹤劑后隨時間推移多次記錄測井曲線。采用這種工藝后，現(xiàn)場操作員不能讀取壓力測井?dāng)?shù)據(jù)，有利于資料解釋員監(jiān)督測井全過程。測井儀一次F

12、井可以同時錄取多個測量參數(shù)，技術(shù)指標(biāo)一般為外徑38mm、耐壓80MPa、耐溫125'C、流量測最范圍1500n?/d、流量測量誤差5%、井溫測鍬范圍0125C、井溫測量誤差1C、井溫測量分辨率0.1'C、壓力測量誤差0.2%.同位素釋放器容量200mL、伽馬計數(shù)范圍。2500/s、伽馬計數(shù)誤差5%。測井儀采用積木式結(jié)構(gòu)，功能短接包括：通用短接（含數(shù)字傳輸電路、磁性定位、井溫/壓力、伽馬探頭）、扶正器、流量計短接、同位素釋放器等?？筛鶕?jù)井況選配渦輪流量計、電磁流量計或超聲流址計短接的。渦輪流量計短接可定點(diǎn)測井也可圖1注入剖面5參數(shù)組合測井曲線圖1注入剖面5參數(shù)組合測井曲線沿深度方

13、向連續(xù)測井，采用連續(xù)測井方式可降低啟動排最.渦輪是轉(zhuǎn)動部件，對井內(nèi)流體的潔凈程度有一定要求。電磁流量計短接利用電磁感應(yīng)原理，可測量導(dǎo)電流體的流量，具有測量精度高、測fii范圍寬和可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。實驗和應(yīng)用證明電磁流量:計不僅可測量水流量，還可測量聚合物或三元夏合液（堿、表面活性劑、聚合物水溶液）流量”，電磁流量計在水和聚合物中都對流劾:具有線性響應(yīng)規(guī)律但儀表常數(shù)不同。至今尚未完全解決電磁流域計短接連續(xù)測井問題，在注入層段沒有油管的籠統(tǒng)注聚合物井中可用加密點(diǎn)測的方法對厚油層的注入剖面進(jìn)行細(xì)分測量。2004年開發(fā)的超聲流量計短接也無可動部件,測井成功率高、儀器成本低，對水質(zhì)要求不高，比電磁流量計更

14、適用于污水回注井。綜合解釋就是充分利用組合測井儀錄取的豐富的多參數(shù)信息，發(fā)揮各個參數(shù)的優(yōu)勢，取長補(bǔ)短與互相印證，使解釋結(jié)果能夠客觀反映井下情況。在5參數(shù)綜合解釋過程中，井溫測井資料常用于輔助判斷主要注水小層與注水級別，驗證封隔器是否密封明。綜合分析井溫、流量以及隨時間推移的多次同位素載體示蹤資料,能識別地層大孔道和套管外竄槽，判斷是否存在封隔器失效等井身結(jié)構(gòu)不完整的問題曰'：。在井身結(jié)構(gòu)完整的情況下，先用管內(nèi)流量曲線確定分層段流量，再以層段為單位結(jié)合同位素載體示蹤資料確定層段內(nèi)各小層的相對注水量，可部分消除同位素載體示蹤劑沾污、失蹤等影響，提高了小層注水量的測量準(zhǔn)確性。注水壓力的變化直

15、接影響各小層的相對注水量，測井時應(yīng)保持與正常注水時相同的井口壓力，用壓力測井曲線分析和評價測井施工過程。3脈沖中子氧活化測井三次采油注入流體黏度增加，給5參數(shù)注入剖面測井技術(shù)的應(yīng)用又帶來新的難題：同位素載體示蹤劑在高黏度聚合物中抱團(tuán)，不在聚合物中均勻擴(kuò)散，不按注入比例分配到小層，不能很好地起到示蹤作用。為解決這個問題，大慶石油管理局測井公司和大慶油田測試分公司開發(fā)與應(yīng)用了脈沖中子氧活化測井技術(shù)0脈沖中子氧活化測井也是一種示蹤測井。測井儀中的中孑發(fā)生器先爆發(fā)一段時間（1-15s）中子活化周圍的水，在水流動方向上設(shè)置伽馬射線探測器，隨著活化水流的到達(dá)，探測器計數(shù)率增大。通過多次重復(fù)爆發(fā)中子和記錄伽

16、馬射線計數(shù)，可降低統(tǒng)計漲落，獲得某個探測器計數(shù)隨時間變化的時間譜（見圖2）。利用時間譜計圖2脈沖中子氧活化的時間譜(1)(1)算出水流從中子源流到探測器的時間tmz%T2j：m=必y,ti/Sl-Tj»-T）乙（1）式中是中子脈沖時間寬度，和r2分別為計算峰位的起始時間和終止時間5和y分別為時間和計數(shù)。用中子源到探測器之間的距離L除以水流到達(dá)時間咨，就能計算出水流速度由于利用了高能中子和高能伽馬射線,這種方法可以測量油管內(nèi)、油管外甚至套管外水流的速度，適應(yīng)于在籠統(tǒng)注入井和分層注入井中測最注入剖面（注入介質(zhì)為水或聚合物），還可用于檢測封隔器漏失和套管外水泥環(huán)中的審流好點(diǎn)?！笆濉逼陂g大

17、慶油田脈沖中子氧活化測井技術(shù)得到進(jìn)一步完善：采用中子發(fā)生器充氣絕緣工藝替代充油絕緣工藝，提高了測井儀的可靠性；通過調(diào)整儀器內(nèi)中子發(fā)生器源到探測器之間的距離，擴(kuò)大了流量測量范圍，在125mm內(nèi)徑套管中流仙測量范圍達(dá)到7900m'/d；優(yōu)化了儀器工作模式，把中子爆發(fā)與伽馬射線測量時序由固定周期改為可根據(jù)具體流址進(jìn)行選擇的周期，縮短了施工時間.測井實效提高了近1倍；采用遙測傳輸技術(shù)，使測井儀器配接的電纜由3芯電纜改為直徑更細(xì)的單芯電纜"，有利于密閉測井施工；測井軟件升級為Windows版頃，實現(xiàn)了地面顯示和控制中子發(fā)生器靶壓、燈絲電壓:，增加了現(xiàn)場快速直觀解釋功能；采用擬合算法，提

18、高了時間譜上峰位定時的精度，進(jìn)而提高了流速測量精度3）；開發(fā)與應(yīng)用了能同時測地雙向水流的測井儀，進(jìn)一步提高了測井施工效率!如。目前大慶油田應(yīng)用多種型號的脈沖中子氧活化測井儀。儀器-般由磁性定位器、中子發(fā)生器、伽馬探測器組等部件與相關(guān)電路構(gòu)成。儀器外徑42mm,能通過通常具有最小內(nèi)徑46mm通道的分層注入管柱；儀器耐溫和耐壓指標(biāo)多為125C和60MPa。4示蹤相關(guān)流量測井脈沖中子氧活化測井利用水中拓。核素活化成的放射性WN核素作為流速示蹤劑，優(yōu)點(diǎn)是示蹤劑與被測流體之間沒有滑脫速度。然而,核7.13s的半衰期對于低注入量井而言有些過短，在水流速度低于7mm/s的情況下，當(dāng)活化水流到達(dá)探測器時，其中

19、的示蹤劑已經(jīng)衰變到難以測量的程度。針對這一問題，利用半衰期較長的放射性Ba同位素作為流速示蹤劑，于2002年開發(fā)出了示蹤相關(guān)流量測井技術(shù)K22。該技術(shù)用電機(jī)式釋放器向井內(nèi)釋放具有一定聚合性的放射性示蹤劑段塞,把帶有兩個以上伽馬射線探測器的測井儀迅速下放到需測量示蹤劑流速的深度位咒。當(dāng)油套空間的示蹤劑流經(jīng)這兩個探測器時，探測器輸出的計數(shù)率產(chǎn)生相應(yīng)的變化,示蹤相關(guān)測井的原理示于圖3。示蹤劑需具有很好的聚合特性且密度與被測流體的密度接近，保證示蹤劑與被測流體同步流動。若示蹤劑在水中不擴(kuò)散，可觀測到兩個探測器計數(shù)率峰值之間的時間差w，根據(jù)已知的探測器之間的距離L,計算出示蹤劑的流動速度w=L/r。，再

20、根據(jù)水流截面積計算出流量。實際測井中，示蹤劑在水中會擴(kuò)散.加之流動影響，以及伽馬射線計數(shù)率有統(tǒng)計漲落，要準(zhǔn)確測量”，需采用相關(guān)算法。11.E游探測器的計數(shù)率是時間£的函數(shù)，設(shè)為£）和y（t它們的互相關(guān)函數(shù)為R*）=*（2）若時R.3）出現(xiàn)最大值，則r3就是要確定的時間差。示蹤相關(guān)流量測井儀主要由遙測-磁性定位器短接、示蹤劑釋放器、探測器短接、扶正器等部分組成C2UZ3儀器外徑38mm,耐溫、耐壓指標(biāo)一般是125C、60MPa。2個伽馬射線探測器由過渡短接相連，可根據(jù)井況選用不同長度的過渡短接，調(diào)節(jié)2個探頭之間的距離。示蹤劑釋放器可在操作工程師的控制下多次釋放示蹤劑，每次釋放

21、示蹤劑的體積也是可控的，所攜帶的示蹤劑最多可分60次被釋放。在125mm內(nèi)徑套管內(nèi)流量測量范圍是2200m3/d,其中20m3/d以下測鼠誤差10%,20m3/d以上測雖誤差5%。與脈沖中子氧活化測井技術(shù)類似，示蹤相關(guān)流量測井技術(shù)可以測量油管內(nèi)、油管外甚至套管外水流的速度，用于在籠統(tǒng)注入井和分層注入井中測鼠注入剖面（注入介質(zhì)為水或聚合物），還可檢測封隔器漏失和套管外水泥環(huán)中的竄流K25】。5新技術(shù)應(yīng)用情況大慶油山測試分公司20022006年在大慶油田完成注入剖面測井?dāng)?shù)列于表1。5年中共實施同位素載體示蹤法測井33475井次，其中5參數(shù)組合測井15429井次。從2002年開始使用新型同位素載體示

22、蹤劑，從2003年以后全面應(yīng)用新型同位素載體示蹤劑，提高了低注入量井的測井質(zhì)量，測井資料合格率達(dá)95%以I：,此后符年同位素載體示蹤法測井?dāng)?shù)保持在7000井次以上。5參數(shù)組合測井與綜合解釋技術(shù)解決了以往單一測井資料的多解性問題，資料更全面、真實地反映注入剖面，能更有效地識別大孔道地層、封隔器漏失、水泥環(huán)竄槽，5年中測井?dāng)?shù)逐年大幅度增加。針對聚合物籠統(tǒng)注入井，5年中單用電磁流依計實施注入剖面測井2371井次，每年測井?dāng)?shù)變化不大。脈沖中予氧活化測井和示蹤相關(guān)流量測井可以測量:油管內(nèi)和油套環(huán)形空間中流體速度，不受大孔道層和深穿透射孔影響，可檢測管外竄槽位置、檢查封隔器密封效果，5年中實施脈沖中子氧活

23、化測井915井次、示蹤相關(guān)流量測井372井次，這兩種測井方法的測井?dāng)?shù)也有逐年增加的趨勢。目前大慶油田在制定注水井注入剖面測井方案時，首選5參數(shù)組合測井綜合解釋技術(shù)，對懷疑地層存在大孔道、同位素載體示蹤劑沾污嚴(yán)重或封隔器失效的井選用脈沖中子氧活化測井方法（中高流量）和示蹤相關(guān)流量測井方法（中低流量）。在制定注聚合物井注入剖面測井方案時，對喇叭口在油層以上的籠統(tǒng)注入井主要采用電磁流量計測井，對籠統(tǒng)正注上返井和分層注入井選用脈沖中子氧活化測井技術(shù)和示蹤相關(guān)流量測井技術(shù)。年度同位素栽體示蹤法測井?dāng)?shù)5參數(shù)組合測井?dāng)?shù)電磁流M計測井?dāng)?shù)脈沖中子氧活化測井?dāng)?shù)示蹤相關(guān)流址測井?dāng)?shù)200242729384782932

24、00362501965550825720047253326945221426200578974319372204146200678034938519386140表1幾種注入剖面測井技術(shù)在大慶油田應(yīng)用數(shù)量統(tǒng)計6結(jié)論(1) 研制并規(guī)模應(yīng)用了1.031.06g/cm3密度、在100900pm范圍內(nèi)有多種粒徑可供選擇的新型同位素微球示蹤劑，基本滿足了低注入量井注入剖面測井需要。(2) 針對單-測井方法的局限性，研制r5參數(shù)注入剖面組合測井儀.研究了多參數(shù)測井資料綜合解釋方法，提高r分層注水井注入剖面測井資料的準(zhǔn)確性和可靠性。(3) 針對大孔道地層和聚合物分層注入井的測井需要，完善和研究了基于速度示蹤測

25、量法的脈沖中子氧活化測井儀和示蹤相關(guān)流量測井技術(shù)，實現(xiàn)了定量解釋。致謝：本文撰寫中得到龔杰、李凱鋒、唐海濤、劉慧東、俞慶文、金山、夏慧玲的幫助，在此表示感謝。參考文獻(xiàn)：1姜文達(dá).放射性同位素示蹤注水剖面測井M.石油工業(yè)出版社，1997.2王金鐘.新型Ba-GTP微球示蹤劑的應(yīng)用及資料效果評價J.測井技術(shù)，2004,28(SD：42-47.3吳世旗，金山.鄭華.核技術(shù)在大慶油田生產(chǎn)測井中的應(yīng)用J.同位素，2003,16(1):10-18.4張永福，唐海濤，朱忠海，等.注入剖面5參數(shù)組合測井儀的改進(jìn)JJ.石油儀器，2003(5):44-45.5張國軍.徐海濤.一種新型注入剖面組合測井儀及其應(yīng)用J.石油儀器,2006,20(6):45-47.6唐海灣，李金鳳,高立敏，等.用于注入剖面測井的幾種流壓計的對比分析J.石油儀器，2005(1)：47-49.7日殿龍，魏云飛，韋旺.電磁流量計及其在聚驅(qū)測井中的應(yīng)用J.石油儀器，2001,15(3):34-36.8呂殿龍，魏云飛，韋旺.三元復(fù)合驅(qū)注入剖面測井初探J.測井技術(shù).2002.26(3):225-228.9俞慶文，劉月萍，石善勇.等.生產(chǎn)測井超聲流屋汁研制J.測井技術(shù)，2004,28(6):563-565.10白秀云，石善