青海油田复杂条件产液剖面测井工艺方法优选应用

吴朝全 杨涛 李盛尧

中国石油青海油田分公司测试公司，青海 茫崖 816400

摘要：前国内外含水高、温度压力高、井下出砂、三相流等复杂井况的采油井非常多，在该类井中测取产液剖面了解其生产状态过程中，砂卡、铁屑卡等工艺困扰也客观存在，存在很大困难。如何在这类采油井进行产液剖面测试，提高一次成功率和资料录取质量是目前各油田开发动态监测的一个难题。笔者认为，通过组合测井方法以及优化测井工艺，可以高质量录取三相流、产液量低、砂卡、铁屑、气井或油井出水识别和高温高压井产液剖面测井资料，为油田开发提供科学依据。

关键词：产液剖面；青海油田；复杂井况；测井方法；测井工艺

目前，青海油田产液剖面测井主要以集流法为主，通过油套环形空间下井，采用伞式集流、涡轮流量计、电容式持水率计进行定点测量，得到各产层的合层涡轮脉冲数及持水频率值，进而求得合层的流量及含水率，再采用递减法求得分层的流量及含水率^[1-3]。

随着油田的持续开发，低流量、三项流、井下出砂、高温、高压、高含水、地层脱气、管柱“窜漏”等情况越来越复杂。青海油田通过多年来的测井经验积累，形成了低产液油流量产出剖面测井技术、多相流产出剖面测井技术、示踪测井技术、噪声测井技术、氧活化测井等针对复杂情况的测井技术，也形成了常规集流伞+密度源、常规集流伞+进口高精度压力计的油、气、水三相流特色测井技术和结合使用氧活化测井识别气井或油井出水特色测井技术、井温+集流、示踪、噪声找漏测井特色技术,在复杂条件产液剖面测井方面取得了良好的研究和应用效果。

1青海油田复杂条件产液剖面测井技术概述

青海油田各区块由于沉积环境及类型、地质构造、储层特征和开采方式等原因，造成各区块采油井采出的流体越来越复杂，低产液现象、产出流体相态复杂、流体携砂、气井出水、油水井“窜漏”等情况越来越多。经过多年来的测井经验积累，形成了多项针对复杂情况的测井技术^[4-6]。

1.1复杂条件产液剖面测井技术介绍

（1）低产液油流量产出剖面测井原理

测井原理：在低产三相流（油、气、水）中，将气相通过气相分离装置剔除掉，直接测量油、水两相，提高测量精度。测量时，采用传统的涡轮流量计测量油水总流量；采用阵列电极传感器直接测量油的流量，具体为：集流伞被撑起，套管内形成一个开口向下的密闭空间，向上流动的油、气、水由于密度差异和重力分离作用，形成了油水界面（图1）。测量电极处于水相分离段时，测量信号输出低电平（图2），频率值为f0，随着油量不断累积，油水界面不断下移，油柱高度增加，测量信号输出高电平，频率值为依次为f1-f4。由油水界面测量电极输出信号的频率大小的时间差，即可求出油流量。

图1 测量原理示意图 图2 低产液油流量频率台阶示意图

特点：自动控制气相分流装置，剔除了气相对油水两相总流量测量及油流量单项测量的干扰；设计了阵列式油水界面测量传感器，实现产油量的直接测量，油流量测量下限达到0.01 m³/d。

（2）超声波多相流产出剖面测井原理

测井原理：通过超声探头发射高频超声信号，该信号在油气水多相流中传播，遇到油泡、气泡后，会形成多普勒散射，使用传感器接收多普勒散射信号；对多普勒散射信号做频域分析，可直接得到油泡、气泡的运动速度及油气频谱图得到的面积、以及水的相对流速，即可求得油气水流量。

特点：采集速度快；非集流方式，不影响井下流压，不受油层水矿化度和流体性质的影响；全井筒多相流量测量，不用涡轮测总流量；既能测油水、气水两相流，也能测油气水三相流井。

（3）氧活化找水产液剖面测井原理

测井原理：在测量过程中，通过可控中子源向地层发射高能中子，使周围的氧被活化，反应产生的¹⁶N要以7. 13s的半衰期进行衰变,¹⁶N衰变发射出γ射线,通过对¹⁶N发射的γ射线进行探测,从而判断流经探测器水的流动情况^[7-9]。

　 ¹⁶ O(n ,P) →(¹⁶Nβ/7. 13s) →(¹⁶O +γ)

通过以一定时间连续发射中子和记录伽马射线，解析时间谱上峰的位置可知水流到达各探测器的时间T，根据水在这段时间走的路程就是各探测器到发生器之间的距离L，则水流的速度V=L/T。由于井内套管和油管直径已知，就可算出流动截面积S，则流量Q=VS。

特点：氧活化水流测井主要用于探测垂直水流的速度，但由于其不受油、气、水分离影响，也可以用于水平井中进行测量^[5]。

（4）示踪产出剖面测井原理

测井原理：放射性示踪流量计仪器上装有一个放射性溶液喷射器，在喷射器下部安装了一个放射性探测器，测井时，距离产层一定距离（根据产液量量和压力而定）释放调配好的与井内液体相同比重的具有放射性的混合溶液示踪剂，示踪剂随井内流体一起流动，此时快速上提和下放仪器追踪示踪剂，伽马探测器就会测到高峰值曲线随不同时间的深度变化，经相关运算，就可以算出流量。

特点：测量速度快；非集流方式；不用涡轮测量。

（5）噪声产液剖面测井找窜原理

测井原理：井筒内流体与周围介质由于摩擦产生不同频率的噪声。通过井下仪器监测噪声幅度及频率的测量，结合温度及磁定位曲线综合分析，可准确判断流体的流动位置及流动类型。

特点：测量敏感，工艺要求简单。

1.2不同产液剖面测井适用性

（1）低产液油流量产液剖面测井适用于较低产液量（10m³/d以下）的抽油机井产出剖面测井。适用范围：产液量0.5m³/d～10m³/d，产油量＜3m³/d（5.5"套管），产油量＜4m3/d（7"套管）。

（2）超声波多相流产出剖面测井适用于油水、气水两相流和油气水三相流测井或出砂井。适用范围：产液量1m³/d～50m³/d，井口产气量≤5000m³/d，含水20%～95%，同时要求井筒内水为连续相（泡状流），且最下部的第一个产层产出不能为全水。适合在7"套管测井。

（3）示踪流量产液剖面测井适用于较高产液量（≥30m³/d）的抽油机井产出剖面测井，采用定点或连续追踪测井方法。在低流量井（出砂井），可以采用连续三次追踪法，一般要求层间距较大。

（4）氧活化找水产液剖面测井受很多因素的制约，主要有一是当产出流体流速极高，被氧活化后的水流在极短的时间内(在活化时间内)已经到达各探测器；二是气水两相高速流动条件下，环雾状流动形成高度紊流状态；三是管外窜槽路径变化导致流速不稳定；四是间歇性产水。因此，在上述几种情况下氧活化测井时间谱内不能记录到明显的流动氧活化峰位。如在气田氧活化测井中要想准确找水出水层位，还需结合产气剖面资料进行流型划分滑脱校正，定量或半定量计算出产水量的大小。

（5）噪声产液剖面测井找窜有一定的局限性。由于井内流体的流动要产生噪声，流体在产出口、泄漏口、窜槽或缩径处，噪声测井曲线将出现不同频率的峰值。分析噪声的频率和幅度，就可以鉴别井底流体泄漏和管外水泥窜槽等问题。点测噪声时选点需要根据温度异常部位或借鉴其他参考资料，且凭经验进行选择。

2复杂条件产液剖面测井工艺优选原则

针对复杂条件下的产液剖面测井施工，应该选择不同的测井施工工艺。通过对青海油田近三年共2000余井次产出剖面测井资料总结分析，归纳出青海油田复杂井产液剖面测井适用表（表1）。

表1 青海油田复杂井产液剖面测井适用表

3测井应用实例

在复杂条件下开展产液剖面测井，依据《青海油田复杂井产液剖面测井适用表》选择测井系列，提高了测井一次施工成功率，录取了优质资料，测井成果的符合率较高。

3.1多项流测井应用

A井为青海油田英东油藏的一口采油井，射孔5个小层，射孔井段1410.6-1463.7m，井口计量产液量5.93 m³/d，含水68.0%，回压0.8MPa ，套压1.1MPa，产气量2000 m³/d，。通过测井超声波功率谱曲线可以计算出（图3），该井产液量5.92 m³/d，产油1.89 m³/d（表2），有4层油气水三相同产，有1层产出油水两相，其它小层不产。测井产量与生产实际吻合。

图3 A井超声多相流测试功率谱曲线

表2 A 井超声三相流测井解释成果表

3.2气井找水测井应用

B井为青海油田涩北二号气田的一口产气井，射孔井段为1048.00-1050.40m， 1051.60-1056.00m。该井产气1.8x10

⁴m³/d，产水20m³/d。氧活化测井资料显示：测点1087.25 m、测点1078.146 m 在静水层处测量，测到水流时间谱呈指数衰减形式，说明无活化的流动水。测点1050.846 m（第二个射孔层开始深度）进行多次测量，从其水流时间谱上可以明显看出D1探头计数率有明显叠加现象（图4），说明第二个小层可能产液。为了进一步确实第二小层是否产液，结合其产气剖面资料可以看出温度曲线（蓝色）在第二个产层处有明显升高现象，出现正异常，从而再次确认第二个小层产液。综合上述氧活化测井资料和产气剖面资料最终确认出水层位在第二个小层，并结合产气剖面资料计算出该层出水量为18m³/d。

①

②

③

④

图4 B井氧活化水流时间谱图（从①到④依次为1087.25 m、 1078.146 m、 1050.846 m、 1050.846 m测点）

图 5 B井产气剖面解释成果图

4结论

（1）总结出了《青海油田复杂井产液剖面测井适用表》，在复杂条件下开展产液剖面测井可据此优选测井系列，提高测井一次施工成功率，录取合格资料；

（2）特殊情况井，如漏失窜槽等，可以选择井温+集流、井温+示踪、井温+噪声三种常规方法在不动管柱正常生产的情况下进行找漏测井，采用井温+井径测井、井温+电磁探伤测井在起出油管的情况下进行找漏；

（3）井下流体的含盐量变化对持水率探头有比较明显的影响，建议加强含水探头的含盐量校正，提高资料解释的精度。

参 考 文 献

[1] 《石油开发测井原理》吴锡令 石油工业出版社。

[2] 《生产测井导论》 郭海敏著 石油工业出版社。

[3] 《测井学》 测井学编写组著 石油工业出版社。

[4] SY/T 5465-2005 注入、产出剖面测井作业规范。

[5] SY/T 6547-2003 注入、产出剖面测井原始资料质量规范。

[6] SY/T 5783-2002 注入、产出剖面测井资料解释规程。

[7] 吴少君等.脉冲中子氧活化测井技术在新疆油田的应用[J]. 石油仪器,2008 ,22 (2),66-68.

[8] 孙秀梅等.脉冲中子氧活化测井仪的改进及应用[J].大庆石油地质与开发,2005 ,24 (3),

[9] 郭海敏等.氧活化测井解释方法研究[J].石油天然气,2007 ,29 (4),94-96