李莉

江蘇油田地質測井處

剩余油飽和度測井在江蘇油田的應用

李莉

江蘇油田地質測井處

油田進入中高含水期后，地層中剩余油分布日趨復雜，剩余油飽和度測井則是了解地層剩余油分布必備的手段。本文就C/O測井、中子壽命測井、釓中子測井、PND測井等剩余油飽和度測試技術在江蘇油田的應用情況進行了總結分析，并提出了剩余油飽和度測井今后的攻關方向，對提高油田最終采收率有著重要的指導意義。

剩余油飽和度測井；C/O測井；中子壽命測井；釓中子測井；PND測井

前言

常規(guī)的套管井剩余油飽和度測井方法有碳氧比能譜(C/O)測井和中子壽命測井。碳氧比能譜測井是應用最早的一項技術，為區(qū)分低礦化度水層與油層方面提供了可能，但由于存在著受井筒內流體影響嚴重，計數(shù)率低，統(tǒng)計誤差偏大，且只有當儲層孔隙度滿足大于20%的條件下才能定量計算含油飽和度等問題，從而在一定程度上限制了該技術的應用。而熱中子俘獲截面大小與地層水的礦化度高低有關，只有在高礦化度條件下，才能用該方法獲得較為滿意的儲層剩余油飽和度。

脈沖中子衰減能譜(PND)測井，是在上述兩種測井方法的基礎上發(fā)展起來的一種新型的剩余油飽和度測井方法，它是目前世界上最先進的一次下井可同時測量俘獲衰減伽馬射線和非彈性散射伽馬射線的測井儀，即它除了具備中子壽命測井和C/O測井的性能外，還具有許多優(yōu)點。

1、江蘇油田目前常用的剩余油飽和度測井方法

1.1、C/O測井

C/O測井原理是由中子發(fā)生器發(fā)射脈沖中子流穿透套管、水泥環(huán)與地層中介質發(fā)生非彈性散射、俘獲等反應，利用C、O、Si、Ca、Fe等元素核反應截面不同，次生伽馬射線特征能量差別大的原理，測量出非彈性散射、俘獲譜，計算出C/O、Si/Ca、Ca/ Si、FCC、CI等曲線，進而劃分巖性剖面，求出含油飽和度，尋找油氣層，劃分水淹等級。

C/O測井解釋采用復雜巖性碳氧比測井解釋軟件，它減少了測井環(huán)境因素對解釋結果的影響，能處理含有灰?guī)r和白云巖的復雜地層，能處理油層和水層礦化度較大的地層，提高了水淹層含油飽和度的解釋精度。

X17井是一口采油井，該井2001年10月進行C/O測井，4號層為弱水淹層，5、6、7號層為強水淹層，8、9號層為水層（圖1）。

圖1

這一技術在江蘇油田應用最早，但由于存在著受井筒內流體影響嚴重，計數(shù)率低，統(tǒng)計誤差偏大，且只有當儲層孔隙度大于20%的條件下才能定量計算含油飽和度等問題，從而在一定程度上限制了該技術的應用。

1.2、硼中子壽命測井

硼中子壽命測井是利用下井儀器中的中子發(fā)生器，向地層發(fā)射出一束束的脈沖高能快中子，與地層多次碰撞成為熱中子以后，便會被地層吸收掉，不同地層的吸收能力是不一樣的，因而可有效測出地層的有關參數(shù)，以區(qū)別其油、氣、水層。氯元素是熱中子的強吸收劑，所以中子壽命測井特別適用于高礦化度地層。又由于該儀器是一種脈沖測井技術，可以調節(jié)采集信息的時間，從而避開了套管水泥環(huán)和近井壁地層的干擾，因而這是一種測量遠井壁地層的測井技術。

硼酸是易溶于水不易溶于油的硼化合物，通過向地層中滲入硼，人為地提高地層水礦化度，增大地層俘獲截面，從而使中子壽命測井能夠應用于低礦化度地區(qū)。

江蘇油田地層水礦化度普遍較低，在測試的油井中，有部分油井效果較好。比如F91-2井，2005年10月在硼中子測井前大段合采28～30、32、33、39～43號層，日產(chǎn)液11t/d，日產(chǎn)油0.9t/d，綜合含水92%。硼中子測井結果顯示39～43號層水淹嚴重，于是封堵39～43號層，射開34～36號層，合采28～30、32～36號層，日增油12t/d，效果明顯（圖2）。

圖2 F91-2井硼中子測井作業(yè)后效果對比

雖然注硼可以增加地層水礦化度，但是，注硼后的地層水礦化度與注硼的速度和硼酸的濃度有很大的關系，所以，這直接影響了測試結果的準確性；在卡堵水方面應用效果較好，其飽和度計算僅限制于射孔層位，使用局限性較大。

1.3、釓中子伽馬測井

釓中子伽馬測井在向儲層注入釓溶液的條件下，用Am-Be中子源代替中子發(fā)生器進行中子伽馬測井，得到注釓后不同含水飽和度地層的俘獲伽馬計算率曲線，從而計算剩余油飽和度。使用中發(fā)現(xiàn)，中子伽馬儀的穩(wěn)定性好，重復性可以做到小于3%，測速較快，可以多次重復測量，實時動態(tài)監(jiān)測，提供更多的有用信息，測量結果基本不受巖性、井斜和套管的影響，適用范圍較廣，在近幾年的實踐中取得了比較好的應用效果。

利用“注—測—注—測”測井工藝，能確定殘余油飽和度Sor。在淡水油田，通過向井內注入易溶于水的高截面示蹤元素，以使地層水“咸化”，可以有效地區(qū)分出高含水層。

C3-7井是典型的大段合采的油井，該井措施作業(yè)后含水迅速上升，三個月內含水從0上升到95.5%，日產(chǎn)油量由19.7t/d下降到1.1t/d，2008年4月對該井進行釓中子測試，結果顯示5號層與上面的水層竄槽（圖3）。

經(jīng)過卡堵水封堵5號層后，C3-7井含水下降到了20%，日產(chǎn)油量上升到了17t/d，根據(jù)測井結果實施卡堵水后，增油效果明顯。

該方法在江蘇油田應用較多，取得了較好的效果，除了卡堵水外，在陳3-55井中非射孔層段的使用，救活了一批層位，應用效果顯著。

1.4、PND測井技術

脈沖中子衰減能譜(PND)測試技術是一種近年發(fā)展起來的石油勘探過油管儲層評價測井技術，該技術是對熱中子壽命測井和碳氧比測井技術的繼承和發(fā)展。它較好地克服了井眼流體和巖性的影響，是目前儲層評價方面最先進的測井技術之一。一次下井可同時測量快中子與地層作用產(chǎn)生的非彈性散射和俘獲伽馬譜，分別求取儲層的孔隙度、含水飽和度、泥質含量等指標，不僅適用于高礦化度地區(qū)，同時也可以用于低礦化度地區(qū)[1]。

圖3 C3-7井釓中子測井成果

PND測井儀利用脈沖中子發(fā)生器，通過氖－氖核反應，產(chǎn)生14.3Mev的高能快中子，這些高能快中子穿透儀器外殼、井內流體、套管、水泥環(huán)，射入地層后，在最初的極短時間內，將與地層中各種元素的原子核發(fā)生非彈性散射而損失掉大量的能量，同時釋放出具有核輻射特征能量的非彈性散射伽馬射線。此后，中子已沒有足夠的能量再發(fā)生非彈性散射反應，只能經(jīng)過彈性散射來繼續(xù)減速，眾所周知，氫元素是中子最好的減速劑。經(jīng)減速后的中子人射進人原子核，被靶核俘獲，形成復合核，復合核比原來的核多了一個中子，經(jīng)常處于激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時放出一個或幾個伽馬光子，稱為俘獲伽馬射線，地層常見元素中，氯元素是中子最好的俘獲劑[2]。

PND測井方法是在C/O測井和中子壽命測井基礎上發(fā)展起來的一種新型的套管井儲層評價測井方法，它能同時測量俘獲衰減（中子壽命）伽馬射線和非彈性散射（C/O）伽馬射線，且中子發(fā)射和測量方式更完善。

PND測井具有碳氧比能譜測井和中子壽命測井無法比擬的優(yōu)點：1）提高了記數(shù)率，降低了統(tǒng)計誤差，提高了測量精度；2）測量結果基本不受巖性的影響；3）提高了測井速度，PND測速是8米/分；4）適用于孔隙度大于10%的任何地層；5）儀器直徑?。?2.8mm），可過油管測量；6）對井眼條件要求不高，一般情況下，不用洗井。

PND測試方法在江蘇油田的應用越來越多，并且在部分油井實施后，取得了明顯的效果。比如C3-51井17號層PND解釋結果為弱水淹層，射孔后日產(chǎn)油量為19.2t，不含水，從而印證該測試技術的可靠性。

2、剩余油飽和度測井方法的發(fā)展方向

2.1、加深剩余油飽和度測井的探測深度

目前常用的飽和度測井技術探測深度一般為21cm（表1）[3]，硼中子的探測深度稍深，但也僅僅為45cm，并且它受其工藝等方面的影響，比其他四種測井方法要大得多，探測深度不夠決定了只能測到近井地帶的剩余油分布狀況，這就影響了我們對剩余油分布的認識及后期的調整工作。

表1 常用飽和度測井探測深度

2.2、開展不同類型油藏的剩余油監(jiān)測技術使用性評價

不管是哪一種剩余油測井技術，都有自身的缺點，都不可能適合所有類型的油藏，所以，測試之前，有必要加強對油藏的認識和了解，清楚油藏的生產(chǎn)歷史、開采現(xiàn)狀、井況等，必要時，還需對剩余油的分布有定性的了解，這樣，才能使測井技術與油田開發(fā)充分地結合起來，測出來的結果才會更接近地層的真實狀況。

2.3、開展大斜度井和水平井剩余油飽和度解釋方法研究

針對江蘇地區(qū)大斜度井及日益增多的水平井剩余油監(jiān)測問題，在引進水平井施工工具爬行器和飽和度監(jiān)測儀器組合使用的基礎上，提高水平井測井工藝水平、完善水平井測井手段、研究測井資料解釋評價方法，以提高大斜度井、水平井施工成功率和資料解釋精度，滿足油田大斜度井、水平井動態(tài)監(jiān)測的需要，是江蘇地區(qū)剩余油飽和度監(jiān)測在今后一段時期的主要發(fā)展方向。

2.4、完善江蘇小斷塊復雜油藏剩余油飽和度監(jiān)測模式

針對江蘇油田高含水后期地下流體分布更加復雜零散的特點，逐步完善、優(yōu)化剩余油飽和度監(jiān)測模式，實現(xiàn)飽和度監(jiān)測系列的轉變：由單井監(jiān)測轉變?yōu)橛筒卣w監(jiān)測、由分散監(jiān)測轉變?yōu)檫B片監(jiān)測、由間斷監(jiān)測轉變?yōu)檫B續(xù)監(jiān)測，使剩余油飽和度監(jiān)測適應油田高含水期精細開發(fā)需要。

3、結論

隨著油田開發(fā)的進行，剩余油飽和度的測試對油田開發(fā)具有指導性的意義。不同的測井方法，可能會得到不同的測試結果，根據(jù)油藏的具體情況，選擇合適的測井方法，對油藏剩余油的測試顯得尤為重要。

[1]郭海敏.生產(chǎn)測井導論[M].北京：石油工業(yè)出版社.2003

[2]杜武軍，時新磊，范川.PND脈沖中子衰減能譜測井應用實例分析.國外測井技術.2010年6月

[3]張付明.套管井剩余油飽和度測井新技術[J].測井技術.2003，27(增刊)：50-55

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.12.032

李莉（1972—），女，工程師，2003年畢業(yè)于石油大學(華東)，現(xiàn)從事套管井測井解釋工作。