注水調(diào)節(jié)在低滲透儲(chǔ)層吸水剖面測(cè)井中的適應(yīng)性研究.docx

1、Aug.2011Total18453國(guó)外測(cè)井技術(shù)WORLDWELLLOGGINGTECHNOLOGY開(kāi)發(fā)應(yīng)用注水調(diào)節(jié)在低滲透儲(chǔ)層吸水剖面測(cè)井中的適應(yīng)性研究湯宏平/段銀鹿3李高仁/時(shí)卓“2何慶兵板1.低滲透油氣田勘探開(kāi)發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司3.中國(guó)石油測(cè)井有限公司摘要：在長(zhǎng)慶低滲透油田放射性同位素示蹤吸水剖面測(cè)井過(guò)程中，如何戒少同位素沉淀和粘污,提高同位素餓球進(jìn)層率，是吸水剖面測(cè)井資料采集成功與否的關(guān)鍵。通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和大量現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試對(duì)比分析，對(duì)同位素微球在井下環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)和注水調(diào)節(jié)后的適應(yīng)情況進(jìn)行歸納總結(jié)。結(jié)果表明，選用恰當(dāng)?shù)耐凰匚⑶蛎芏群土绞菦Q定同位素示蹤吸水剖面測(cè)井施工

2、成功與否的先決條件；而對(duì)于滲透性差、配注量較小的低滲透層位，通過(guò)合理的注水調(diào)節(jié)是測(cè)全、測(cè)準(zhǔn)注水井動(dòng)態(tài)資料的關(guān)鍵;也是提高吸水剖面測(cè)井資料采集質(zhì)量和時(shí)效的有效手段之一。關(guān)鍵詞：吸水剖面測(cè)井；注水調(diào)節(jié)；低滲透；同位素作者簡(jiǎn)介:湯宏平(1978),男，工程師,2002年畢業(yè)，主要從事生產(chǎn)測(cè)井資料采集、測(cè)井資料解律和儲(chǔ)層評(píng)價(jià)工作。引言在低滲透油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，注水采油已是油田穩(wěn)產(chǎn)和提高單井產(chǎn)量的有效手段之一，通過(guò)放射性同位素示蹤吸水剖面測(cè)井可以及時(shí)準(zhǔn)確地了解注水井網(wǎng)動(dòng)態(tài)資料。由于吸水剖面測(cè)井是動(dòng)態(tài)資料的錄取，現(xiàn)場(chǎng)施工很難達(dá)到理論要求的理想條件，故現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)和錄取時(shí)機(jī)把握對(duì)測(cè)井操作工程師要求也很高。鑒于

3、長(zhǎng)慶油田較其它長(zhǎng)期開(kāi)發(fā)油田單井配注量偏低,且多層段籠統(tǒng)注水井多的特點(diǎn)，本文通過(guò)對(duì)長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)施工測(cè)試現(xiàn)象進(jìn)行對(duì)比分析,指出注水調(diào)節(jié)在大量低滲透層位吸水剖面測(cè)井中的良好應(yīng)用效果，以便提高低滲透層位吸水剖面測(cè)井資料錄取質(zhì)量和時(shí)效。1施工現(xiàn)象通過(guò)大量吸水剖面測(cè)井施工現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)反映，侏羅系高滲透層吸水曲線顯示明顯、污染少，同位素劑量不能過(guò)大,粒徑不能過(guò)小,測(cè)試時(shí)效高;延長(zhǎng)組低滲透層，吸水曲線質(zhì)量很大程度上取決于注水壓力和流速;尤其是沒(méi)有經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期注水沖刷的典型低滲透儲(chǔ)層區(qū)塊，約40%注水井利用原始配注流最進(jìn)行吸水剖面測(cè)井不能得到理想資料，甚至無(wú)法獲得合格資料，使解釋時(shí)分層和去污染依據(jù)不足。表1近幾年200口注

4、水井低滲透儲(chǔ)層按照原始?jí)毫M(jìn)行吸水剖面測(cè)井時(shí)資料不理想現(xiàn)象統(tǒng)計(jì)表：序號(hào)曾，疝BIOS1不境層AR齡TH合境筍居多&巷水，小./,力，<正穿我水不事攻*攻，5“2耳位屋不峭版M0注井居多淺水童木.鼻力虢也房四*會(huì)一3合法鐘居多上W有條b.恒所皙句心3邊214注.分注有大孔0或會(huì).!.5f5大眠舞無(wú)合注'分垃<Rttisswse*大，聞位口&植由卅IV6差,土"般&注、分在丘同位me*比，不當(dāng)112理論分析2.1同位素沉降實(shí)驗(yàn)及選用原則同位素吸水剖面測(cè)井的效果,在很大程度上決定于放射性示蹤劑選用的是否合適。在注入水中，微球載體在注入水的攜帶下，

5、除受到一個(gè)與注入水流動(dòng)方向相同的力以外，還受到重力、浮力、等影響，產(chǎn)生沉降。其沉降速度可用斯托克斯公式表示如下：Vp=D2(p.-p.)/18pL(1)式中:Vp,微球的沉降速度m/s;D,微球顆粒的直徑,um;p,微球顆粒的比重,g/cm3;p”井下注入水的密度,g/cm，;，注入水的粘度,mPa.s°理論上，同位素微球密度等于注入水的密度時(shí)，沉降速度為零,形成真正活化懸浮液。所以準(zhǔn)確取得注水密度是合理配置同位素示蹤劑的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。存在問(wèn)題是：準(zhǔn)確的注水密度不易得到，各個(gè)井的注水密度可能隨時(shí)間變化，尤其是一些污水回注井，設(shè)計(jì)施工周期長(zhǎng)時(shí)容易有偏差;設(shè)計(jì)不當(dāng)可能造成(如表1中5、6

6、項(xiàng)描述)井筒污染的不可逆情況發(fā)生。中油測(cè)井長(zhǎng)慶事業(yè)部在這方面做了大量工作，進(jìn)行了多次放射性同位素示蹤劑沉降實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試用。由于在實(shí)際測(cè)井中微球密度要略大于注水密度，造成同位素相對(duì)于水以一定的速度下沉，且隨著粒徑的增大，沉淀速度越大。表2在xx尺寸套管和xX尺寸油管組合結(jié)構(gòu)下的沉降實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表：970JOKO1.21.729toL6i238165.9121L61X8略.118.43).7Z3.7拓J.53k2xli.9r.8i-7在測(cè)井時(shí)部分同位素沉淀到井底，而無(wú)法到達(dá)吸水層，在部分注水鼠較小且油管下過(guò)注水層位的井內(nèi)，同位素可能全部沉淀，無(wú)法上返到注水層，致使測(cè)井無(wú)法完成。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期反復(fù)實(shí)驗(yàn)，通常選

7、用同位素為B舟，比重1.031.06g/cmJ，粒徑分為100-300umo2.2注水井井筒壓力分布及對(duì)同位素載體運(yùn)移影響注水井存在一個(gè)完整的壓力系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括地面配水間出口-井口-井筒-油層各個(gè)層位(見(jiàn)圖1)。其中包括水平管流、垂直管流、環(huán)空管流以及在注水層中滲流。不同環(huán)節(jié)都有一定的能量消耗和傳遞規(guī)律。圖I油管下過(guò)射孔段合注井管串壓力系統(tǒng)示意圖2.2.1按注水流程先后除去壓力降可得儲(chǔ)層注水壓力為：P=Pc-APlAP2-AP3-AP4(2)即：P=Pc-(f(p.xvxL)/(2xD)-APz-(fxpxv2xH/(2xD)+(pxgxH)-AP<(3)式中，Pc,配水間初始?jí)毫?M

8、Pa;Pd;井底流壓,MPa;AP»，水平管線壓力損失,MPa;P2,井口壓力損失,MPa;AP”垂直管流摩擦和靜液柱壓力釋放,MPa;A%環(huán)空流摩擦和靜液柱勢(shì)能轉(zhuǎn)化損失,MPa；L,水平管線長(zhǎng)度,m;v,流速,m/就摩阻系數(shù)，無(wú)因次;p,水的密度,kg/mD,給水管內(nèi)徑,m;H,管柱贏m。2.2.2注入水在層段滲流注入水在層段的滲流規(guī)律可用達(dá)西定律描述：Qi=514287x102xKixhixAPi/|xwxbw(In(ryr.-O175+Si)(4)式中，Qi,i層注水量,mJ/d;hi,i層有效厚度,m;Si,i層段的表皮系數(shù)，無(wú)因次;Ki,i層的水相滲透率,m，;APi,壓差

9、,MPa;jiw,水相粘度,mPa.s;re,注水波及半徑,m;r“注水井井筒半徑,m;bw,水的體積系數(shù)，無(wú)因次。2.2.3注水井井筒壓力分布對(duì)同位素載體運(yùn)移影響流體流動(dòng)阻力產(chǎn)生的根本原因主要是由于流體本身的慣性和粘性，慣性和粘滯力可用雷諾數(shù)Re(Re=vxDxp/ji)表示，紊流狀態(tài)下，慣性力占主要地位，雷諾數(shù)較大;層流狀態(tài)下，慣性力較弱，粘滯力居主要地位，雷諾數(shù)較小，用雷諾數(shù)來(lái)判斷流態(tài)，它反應(yīng)了管徑、流速和流體、物性三方面對(duì)流態(tài)的影響。(1) 水平管水平管線壓力損失AP,注入水從配水間到注水井井口之間的流動(dòng)是屬于地面水平管流。在該部分中水是單相水流，壓力損失主要是沿程阻力摩擦損失。若初始

10、壓力以井口注水壓力計(jì)指示記,水平管流可以不計(jì)。(2) 井口裝置密封不嚴(yán)的壓力損失AR,可通過(guò)良好的高壓井口和防噴管線連接盡髭減小和控制。(3) 垂直管流摩擦和靜液柱壓力釋放AR注入水從井口通過(guò)油管到達(dá)油管頭屬垂直管流。能量損失包括沿程壓力損失和靜液柱壓力損失，由于水是單相垂直管流，而水的流體性質(zhì)隨壓力溫度變化不大，主要考慮重力、摩擦阻力影響。(4) 由于環(huán)空結(jié)構(gòu)特殊,環(huán)空流摩擦和靜液柱勢(shì)能轉(zhuǎn)化損失白已是一個(gè)不好計(jì)算的數(shù)據(jù),但考慮到所攜帶的同位素密度略大于注水密度，所以要使同位素必硼迎夠拖殿K(5) 從公式(4)可以看出注水壓差A(yù)Pi是提高低滲透層滲流屋的一個(gè)關(guān)鍵的施工可調(diào)因子。注水進(jìn)入低滲透層

11、需要啟動(dòng)壓力Pi,以提高部分小注水量低滲透層的進(jìn)水量，從而提高吸水剖面測(cè)井資料質(zhì)量。但啟動(dòng)壓力APi必須保證在一個(gè)微小的范圍內(nèi),不然可能對(duì)儲(chǔ)層造成破壞。故影響同位素運(yùn)移進(jìn)層的關(guān)鍵是上述(4).(5)兩個(gè)環(huán)節(jié)，在具體施工過(guò)程中，如何把握調(diào)壓和同位素釋放時(shí)機(jī)，讓同位素釋放調(diào)節(jié)注水產(chǎn)生的壓差剛傳遞到釋放深度,并保證壓差傳遞到儲(chǔ)層位置時(shí)減小到允許范圍,是減小污染和沉淀的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。2.3注水壓力調(diào)節(jié)對(duì)儲(chǔ)層破壞性評(píng)估注水井在注水時(shí),壓力同時(shí)作用于套管、水泥環(huán)膠結(jié)面、油層、隔層，注水壓力不能超過(guò)各部位抗壓強(qiáng)度最小允許值，從表3室內(nèi)實(shí)驗(yàn)有關(guān)數(shù)據(jù)反映，油層巖石抗壓強(qiáng)度最小，故注水井壓力界限應(yīng)以油層破裂壓力為

12、依據(jù)。表3注水井各部位抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)表:冬嗖力RWglE力第一配31乂4OP*2543b6W>在長(zhǎng)慶低滲透層位大多數(shù)井進(jìn)行了壓裂改造,油層破裂壓力多有具體記錄，為調(diào)壓方案設(shè)計(jì)提供了保障;通過(guò)比對(duì)多口井投注方案數(shù)據(jù)，吸水剖面測(cè)井在設(shè)計(jì)的12MPa范圍內(nèi)進(jìn)行注水調(diào)節(jié)后，仍達(dá)不到油層破裂壓力乘上安全系數(shù)(0.80.9)后的上限值，故小范圍調(diào)壓不會(huì)對(duì)儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重破壞。但有研究表明，從油藏開(kāi)發(fā)角度考慮，長(zhǎng)時(shí)間存在啟動(dòng)壓力梯度的注水會(huì)造成油井見(jiàn)水早、含水上升快等不良影響。而注水井吸水剖面測(cè)井施工過(guò)程中需要調(diào)壓注水的測(cè)試時(shí)間一般在2小時(shí)之內(nèi)，遠(yuǎn)小于長(zhǎng)期注采的評(píng)價(jià)時(shí)間，不會(huì)對(duì)儲(chǔ)層造成大的不良影響。3注

13、水調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)效果及施工操作關(guān)鍵環(huán)節(jié)3.1注水調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)效果分析例如:H24-7井該井油管頭下深1396.62m,射孔段在1385-1390.5之間，該井配注量為15方/天，油套壓分別為9.7Mpa和9.5Mpa,利用原配注量測(cè)量時(shí)同位素大量下沉和堆積于油管頭處,施工7小時(shí)始終無(wú)法得到理想吸水曲線。兩天后待基線正常后利用注水調(diào)節(jié)措施測(cè)量成功，吸水剖面測(cè)井解釋成果圖(見(jiàn)圖2),該井施工時(shí)，油壓上調(diào)僅0.2Mpa,流量保持在26方/天,持續(xù)時(shí)間1小時(shí),吸水曲線成型快，顯示明顯,油管頭無(wú)污染,沉降污染微弱。近幾年，在長(zhǎng)慶低滲透儲(chǔ)層利用注水調(diào)節(jié)進(jìn)行吸水剖面測(cè)井上百井次，施工質(zhì)量和時(shí)效都有大幅提高,2008年

14、實(shí)驗(yàn)小隊(duì)全年吸水剖面資料憂等品率為98.6%?，F(xiàn)場(chǎng)反映，注水調(diào)節(jié)應(yīng)用效果顯著，但一些施工操作環(huán)節(jié)對(duì)測(cè)試效果有較大影響。3.2施工操作關(guān)鍵環(huán)節(jié)3.2.1注水井壓力系統(tǒng)調(diào)節(jié)范圍的保障為確保測(cè)試井注水充足，壓力可調(diào)。針對(duì)低孔、低滲、小注水量的區(qū)域特性，吸水剖面測(cè)井要獲得較好的吸水曲線往往需采取以下途徑：(1) 提前幾日關(guān)井，放空地層壓力。此法在獲得較好吸水曲線的同時(shí)，井溫曲線對(duì)主吸層的顯示也很明顯，但關(guān)井影響注水時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)地層原有壓力平衡破壞大,只有少數(shù)關(guān)井井溫實(shí)驗(yàn)井使用過(guò)。(2) 測(cè)試時(shí)能夠有較高的瞬時(shí)流量和注水壓力。此法在獲得較好吸水曲線的同時(shí)，能明顯縮短測(cè)井時(shí)間，且可控性強(qiáng)，但需注水充足，壓力

15、可調(diào)。通常采用后一途徑，經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn)注水調(diào)節(jié)對(duì)同位素示蹤劑準(zhǔn)確上返到層和減少工具污染都有明顯效果。3.2.2同位素示蹤劑釋放深度的把握在同位素示蹤劑顆粒密度合適的前提下，釋放深度是吸水剖面測(cè)井現(xiàn)場(chǎng)施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。要參照室內(nèi)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)充分考慮管串結(jié)構(gòu)和水流去向，盡量減少返工次數(shù)。下面為釋放深度選擇注意事項(xiàng)：(1)選擇到達(dá)首個(gè)吸水層位的上游處釋放，確保不漏失層位。（2）要避過(guò)工具位置釋放,防止造成工具污染。（3）需上返到層的合注井應(yīng)適當(dāng)降低®度釋放。3.2.3注水調(diào)節(jié)及測(cè)試時(shí)機(jī)選擇和控制要綜合考慮各層情況，讓同位素釋放時(shí)注水調(diào)節(jié)產(chǎn)生的壓差剛傳遞到釋放深度,保證壓差傳遞到儲(chǔ)層位

16、置時(shí)減小到允許范圍，是減小污染、沉淀和注水調(diào)節(jié)負(fù)作用的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。井場(chǎng)閥組間壓力、流鼠計(jì)和井口油、套壓表是控制注水調(diào)節(jié)的直觀儀表,根據(jù)井下儀監(jiān)測(cè)情況確定吸水曲線測(cè)fi時(shí)機(jī)。4結(jié)論和認(rèn)識(shí)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的分析實(shí)驗(yàn)，注水調(diào)節(jié)在低滲透儲(chǔ)層吸水剖面測(cè)井中是可以推廣應(yīng)用的。選用恰當(dāng)?shù)耐凰匚⑶蛎芏群土绞菦Q定同位素示蹤吸水剖面測(cè)井施工成功與否的先決條件；注水壓力的可調(diào)、可控是注水調(diào)節(jié)措施實(shí)施的重要保障。通過(guò)應(yīng)用效果分析,注水調(diào)節(jié)在很好解決低滲透儲(chǔ)層吸水剖面資料不理想現(xiàn)象的同時(shí)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作工程師的施工經(jīng)驗(yàn)要求較高;也是提高吸水剖面測(cè)井資料采集質(zhì)鼐和時(shí)效的有效手段之一。參考文獻(xiàn)：司馬立強(qiáng)，測(cè)井地質(zhì)應(yīng)用技術(shù)，石油工

17、業(yè)出版社,2002年.2 周波等，低滲井注水壓力上限值確定方法，油氣田地面工程,1997,9,第16卷，第5場(chǎng).3 生產(chǎn)測(cè)井資料采集工藝及解律流程規(guī)范交流材料，內(nèi)部材料20054-.綜合信息我國(guó)首次頁(yè)巖氣探礦權(quán)公開(kāi)招標(biāo)PBN訊6月27日，國(guó)土資源部舉辦建部以來(lái)首次頁(yè)巖氣探礦權(quán)出讓公開(kāi)招標(biāo)。該御標(biāo)的區(qū)塊共計(jì)4個(gè)，面積共約1.1萬(wàn)平方公里。中國(guó)石油、中國(guó)石化、中醐油等斷了投標(biāo),結(jié)果有可能在7月初對(duì)外公布。作為我國(guó)探索油氣資源管理制度創(chuàng)新的新嘗試,這次頁(yè)巖氣探礦權(quán)出讓招標(biāo)，有利于加快我國(guó)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)步伐，有利于頁(yè)巖氣盡快形成新的產(chǎn)業(yè)。出讓制度的建立,是不斷引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，加強(qiáng)頁(yè)巖氣勘探，完善油氣礦業(yè)權(quán)管理的一項(xiàng)重要舉措。中化在巴西持股區(qū)塊獲重大發(fā)現(xiàn)PBN訊巴西當(dāng)?shù)貢r(shí)間6月20日，中國(guó)化集團(tuán)公司控股40%的巴西海上BM-C-47區(qū)塊探井通過(guò)一井三眼（包含上下傾側(cè)鉆）探井，取得重大的油田發(fā)現(xiàn)。作業(yè)者挪威國(guó)家石油公司預(yù)計(jì)該油田可采儲(chǔ)量為1.5億3億桶。該項(xiàng)目是中化歷史上最大規(guī)模的海外收購(gòu)活動(dòng)。目前中化已在10個(gè)國(guó)家共擁有25個(gè)區(qū)塊的油氣資產(chǎn)。我國(guó)“十二五”低碳產(chǎn)業(yè)體系框架漸顯PBN訊國(guó)家能源局副局長(zhǎng)