2019, Vol. 39引用本文 |
| 氧活化测试资料在海上中低渗油田的应用 |  [PDF全文] |
2. 中海油能源发展股份有限公司边际油田开发项目组, 天津 300452
2. CENERTECH Marginal Oil Fields Development Project Group, Tianjin 300452, China
K油田沙河街组沙三段以辫状河三角洲沉积为主，复杂断块油藏，孔隙度分布范围10.0 % ~ 31.0 %，渗透率分布范围（1.1 ~913.8）×10-3 μm2；储层间渗透率差异大，平均变异系数大。该油田2015年投入开发，截止2017年底，地质采出程度5.73%，综合含水45.1%。目前油田注水井均采用多层合注的注水方式，注水开发后，受纵向上防砂段多、非均质性强、各层之间吸水能力不同影响，对应油井在生产过程中表现出见效快、见水快，单层注入水突进，产量递减严重。
梳理历年油、水井产、吸剖面测试资料，发现全油田11口注水井共有193个小层，在井口最大允许注入压力下，有126个小层启动吸水，占全部小层的65%；由油层的渗透率大小决定着油层层数的动用程度。在开发过程中注水井多层合注时，受层间物性干扰，注入水沿着高渗层突进，造成高渗层启动程度好，低渗层启动程度差；随着注水时间的推移，启动程度好的小层启动状况会越来越好，而启动差的小层启动状况会越来越差[1-3]。只有提高低渗层吸水能力，让低渗储层得到启动，来改善油田的开发效果。
1 脉冲中子氧活化测试[4]脉冲中子氧活化测试是一种测量水流速度的测井方法。利用具有强穿透能力的高能快中子和伽马射线，可穿过油管、套管甚至水泥环测得随水流动的氧活化伽马信号，通过解析测得的伽马时间谱来计算相应的水流速度，并在已知流动截面面积时进一步算出水流量。
其原理（图 1）是氘氚反映加速器中子源发射14 MeV快中子可以和水中的氧核发生反应而产生的16N要以7.13 s的半衰期进行衰变发射出γ射线，其能量不是单一的，主要是6.13 MeV能量的γ射线。通过对16N发射的γ射线进行探测，可以知道仪器周围16O的分布，从而判断出仪器周围水流动的情况。
| $ ^{16}\text{O}\left( n,p \right){{\to }^{16}}\text{N}{{\xrightarrow{{{\beta }^{-}},7.13s}}^{16}}\text{O}+\gamma $ | (1) |
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| 图 1 脉冲中子氧活化测试原理 |
氧活化水流测井仪（图 2）用来测量注水井、注聚井，采用密闭测井工艺。测井时，根据井下管柱及井下工具的情况判断水流方向。当上中子源启动时，测量的为下水流；当下中子源启动时，测量的为上水流。
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| 图 2 脉冲中子水流测井仪示意图 |
该技术适用于所有注入方式的注入井，能更为准确定量测量吸水剖面，可测量窜槽及漏失层位和过油管测环套流量；不受注入液体种类和吸水层孔道大小的影响；也不使用任何放射性示踪剂，对井筒和地层不会造成污染，是一种环保型测井方法。
2 多制度吸水剖面测试试验多层合注合采时，随着渗透率级差增大，低渗透层动用程度明显偏低。而各层见水时间与其渗透率大小成反比，高渗层首先水驱突破且动用良好，产出状况不受其他油层的影响，而低渗层产出特征受高渗层影响较大，层间差异越大，储层动用程度越差[5-8]。
2.1 试验井筛选根据油藏储层物性、层间渗透率级差及层系组合的实际情况（见表 1），确定了4口典型井代表两种类型，进行多制度氧活化测试试验。第一种类型：总注入量满足配注量（A和B井）；第二种类型：总注入量未达到配注量（C和D井）。
| 表 1 注水井基础数据 |
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2.2 测试结果
利用氧活化测试技术，采用DSC-38系列SWFL-B型脉冲中子氧活化水流测井仪，全密闭测井。测井时录取自然伽马、磁定位、流动井温、流动压力4参数及氧活化水流时间谱等资料，分别在注水压力15 MPa、20 MPa、25 MPa三种工作制度下进行了对四口井五参数测井，对各小层不同工作制度下吸水状况进行了对比（表 2）。
| 表 2 氧活化测试结果表 |
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| 表 3 B井测试数据表 |
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| 表 4 C井测试数据表 |
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综合测井资料分析，得到以下三点认识：① 20 MPa时，未达到总配注量的井也可以满足配注。②随着注水压力的升高，其总注入量变化与储层物性有关，决定其吸水能力。③提高注入压力，物性较差小层开始启动；但对于薄、低渗储层，吸水能力较差，仍无法满足配注。
3 矿场试验 3.1 利用测试资料，进行注水优化，分层系开发由于储层层间物性差异大，在长期笼统注水条件下，沙三上油组与沙三中油组的储层物性差异较大，吸水能力不均衡，造成物性差小层吸水量小、采油井对应小层处于衰竭或弱水驱开采状态。
针对这一矛盾，采取分层系开发，C井保留沙三上油组注水，增加水驱动用程度；再实施一口C2井，主要为沙三中油组注水。对应油井A11井三个月后注水见效，流压升高0.5 MPa，由措施前日产液125 m3，日产油85 m3，含水32%，增至措施后日产液167 m3，日产油100 m3，含水40%；日增油达到15 m3，效果显著。
3.2 利用测试资料，实施提高井口注入压力通过对测试资料的分析，当井口注入压力提高至20 MPa时，K油田全部注水小层均可启动。但考虑安全因素，最大井口注入压力统一定为15 MPa，这就导致大多数注水井中低渗储层无法启动，水驱动用程度偏低。
根据单井实际注水情况，重新计算单井井口最大注入压力，在17.5~23 MPa之间。再结合地面注水泵允许最大工作压力不大于18 MPa。将注水管汇压力提升至18 MPa，4口欠注井共日增注600 m3，1个月后注水见效，地层压力回升0.7 MPa，日产液从976 m3升高至1 126 m3，日产油从581 m3上升至655 m3，含水在42%左右波动。日增油达到了74 m3，取得了显著效果。同时也使油井能量得到补充，稳定生产。
4 结论及认识（1）氧活化测试资料确定小层注水能力和吸水性，具有快速、直观准确的优势。并且可以有效指导后续措施方向。
（2）对于储层物性相差较大、多层非均质油藏，可按渗透率极差范围进行划分，细分重组开发层系，可以有效改善吸水剖面，提高层间动用程度及水驱采收率。
（3）针对无法实施细分层系的井，利用测试资料，搞清主力油层吸水状况随压力变化的规律。使用成熟工艺技术，对注水小层进行封隔，对加强层采取提高注入压力的方法，制定精细注水方案，实现增注，来提高水驱动用程度。
（4）通过细分层系和提高注入压力两种方法现场实施，注水各小层全部启动，地层能量得到恢复，减缓油井自然递减，从而改善油田开发效果。
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