邱金權(quán), 張洪, 雷剛, 王盛強(qiáng), 謝飛, 甘常建

(1.青海油田測(cè)試公司, 青海 茫崖 816499; 2.青海油田采油二廠, 青海 茫崖 816499)

0 引 言

流體在一定壓差下不論由地層流入井筒或由井筒流入地層以及油套管漏失、封隔器漏失或管外竄槽等工程問(wèn)題都將產(chǎn)生一定頻率的噪聲。注水井頻譜噪聲測(cè)井技術(shù)利用井中流體流動(dòng)所產(chǎn)生的自然聲場(chǎng),通過(guò)現(xiàn)代聲音傳感監(jiān)測(cè)技術(shù)獲取自然聲場(chǎng)信息[1]。通過(guò)對(duì)這種信息的分析,達(dá)到檢測(cè)套管外流體竄槽位置、油套管漏失位置、流體相類(lèi)型、管內(nèi)流量或射孔層位流量以及注水井注入剖面等目的。

1955年曾用測(cè)聲儀在井下探測(cè)從漏失點(diǎn)傳出的噪聲峰值,以后又用噪聲探測(cè)器估測(cè)氣井的分層產(chǎn)量[2-3]。近年來(lái)各油田引進(jìn)了俄羅斯的TSH型噪聲測(cè)井儀[4]。大慶、中原油田同其他研究單位合作,在高分辨率小直徑環(huán)空測(cè)試噪聲儀器研制方面進(jìn)行了嘗試。中原油田開(kāi)發(fā)了GZC-1型高分辨率噪聲測(cè)井儀[5-6];大慶油田開(kāi)發(fā)了TPH型環(huán)空噪聲測(cè)井儀并在青海油田應(yīng)用了9井次[7]。2種噪聲測(cè)井儀都首次采用頻譜測(cè)井技術(shù),可實(shí)現(xiàn)過(guò)油套環(huán)空測(cè)試,能檢測(cè)到壓差低、流量小的噪聲。通過(guò)測(cè)量井下噪聲及對(duì)噪聲頻譜進(jìn)行分析,可以有效解決諸多工程問(wèn)題,但缺點(diǎn)是均采用測(cè)井絞車(chē)下放儀器,存在噪聲信號(hào)的衰減;同時(shí),測(cè)量井段不能過(guò)長(zhǎng),其噪聲探測(cè)器采用自動(dòng)記錄100 m的數(shù)值計(jì)算,如超過(guò)100 m繼續(xù)測(cè)量,儀器將會(huì)自動(dòng)復(fù)位重新計(jì)算。

青海油田針對(duì)油田動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)需求,從國(guó)外引進(jìn)了噪聲頻譜測(cè)井技術(shù),首次采用存儲(chǔ)式噪聲測(cè)井技術(shù),井下儀器中自帶電源,測(cè)量井段長(zhǎng),可測(cè)量頻率235 Hz～30 kHz的聲波數(shù)據(jù),分辨率非常高。與傳統(tǒng)噪聲測(cè)井技術(shù)不同,采用了成像顯示,結(jié)果更加清晰直觀。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)22井次應(yīng)用,準(zhǔn)確診斷了注水井井下生產(chǎn)狀況,為全面掌握注水井存在的油套管漏失、管外竄槽、封隔器漏失等工程問(wèn)題提供了豐富的數(shù)據(jù)信息,豐富了油田工程測(cè)井系列。

1 測(cè)井原理及儀器

湍流流動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲強(qiáng)弱與流體的動(dòng)能損耗成正比,即與流量q以及流體經(jīng)過(guò)位置的壓差Δp成正比。可以用噪聲幅度的大小定性確定流量,根據(jù)噪聲頻率確定流體流動(dòng)的類(lèi)型。線(xiàn)性低頻率噪聲是液體沿油管和套管流動(dòng)的結(jié)果,該頻率噪聲級(jí)的相對(duì)變化取決于液體流速;流體流經(jīng)射孔段炮眼、油套管損壞部位和固井水泥中的裂縫通道一般將出現(xiàn)中等頻率噪聲;儲(chǔ)層流動(dòng)的噪聲頻率屬于高頻帶[8-9](見(jiàn)表1、圖1)。

表1 各類(lèi)型流動(dòng)噪聲頻率范圍表

圖1 各類(lèi)型噪聲的頻率及幅度響應(yīng)圖

儀器結(jié)構(gòu)由連接帽、外管接頭、保護(hù)外殼、電池筒、連接座、電路部分、接收探頭、減震器等部分組成。儀器性能指標(biāo)見(jiàn)表2。

儀器響應(yīng)是噪聲頻譜儀分析的關(guān)鍵要素,不同的巖石類(lèi)型、不同的流體類(lèi)型、不同的流速分別有不同的噪聲結(jié)構(gòu)[10]。

表2 儀器性能指標(biāo)

儀器特點(diǎn)[10]:①可捕獲儲(chǔ)層流動(dòng)噪聲深度2～3 m,通過(guò)油管、套管和水泥膠結(jié)而捕獲儲(chǔ)層流動(dòng)噪聲;②可區(qū)分致密和裂縫性?xún)?chǔ)層流動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲;③可清晰直觀地通過(guò)噪聲頻率和幅度圖顏色判斷流動(dòng)類(lèi)型和流量大小;④鋼絲存儲(chǔ)式測(cè)井可避免電纜傳輸信號(hào)所引起的信號(hào)衰減;⑤存儲(chǔ)容量大,一次下井測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)。

2 測(cè)井工藝

噪聲頻譜測(cè)井采用鋼絲下放儀器;井下儀器自帶電源;測(cè)試數(shù)據(jù)采用井下存儲(chǔ)模式。測(cè)井工藝分為關(guān)井測(cè)試、環(huán)空壓力釋放測(cè)試以及注水測(cè)試。測(cè)井時(shí)以連續(xù)穩(wěn)定速度下測(cè)溫度曲線(xiàn)和磁定位曲線(xiàn),目標(biāo)層段測(cè)井速度控制在5 m/min;再采用定點(diǎn)靜止測(cè)量方式進(jìn)行噪聲測(cè)井,依據(jù)測(cè)試目的確定深度采樣間隔,一般為1～3 m,儀器下到目的測(cè)點(diǎn)靜止一段時(shí)間(一般2 min),待儀器和鋼絲完全靜止進(jìn)行噪聲測(cè)量,每點(diǎn)采集時(shí)間至少40 s。

3 注水井各流動(dòng)類(lèi)型噪聲頻率及幅度特征

(1) 油套管流動(dòng)及漏失。圖2中,520 m處注水測(cè)試以及環(huán)空壓力釋放測(cè)試均有明顯油管泄漏噪聲,判斷為油管接箍處泄露。

圖2 油管泄露噪聲測(cè)井圖

(2) 封隔器及配水器流動(dòng)。注水測(cè)試在頂封及一封處均采集到0.1～8 kHz的高幅度(紅色)頻率流體噪聲,表明該井頂封及一封不密封(見(jiàn)圖3)。

圖3 封隔器漏失噪聲測(cè)井圖

(3) 套管外流動(dòng)及竄槽。關(guān)井/環(huán)空壓力釋放/注水測(cè)試在1 550 m至射孔層段均采集到頻率2～5 kHz的噪聲,且該段關(guān)井溫度曲線(xiàn)有明顯負(fù)異常,表明該深度段存在管外竄槽(見(jiàn)圖4)。

圖4 套管外流動(dòng)及竄槽噪聲測(cè)井圖

(4) 吸水層位流動(dòng)。注水測(cè)試在478～483 m段采集到全頻率的高幅度噪聲,且關(guān)井溫度曲線(xiàn)明顯負(fù)異常,表明該段為主要吸水層;514～518 m段采集到頻率10～20 kHz噪聲,判斷該段為吸水層段(見(jiàn)圖5)。

圖5 吸水層位流動(dòng)噪聲測(cè)井圖

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

注水井噪聲測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的綜合解釋是以噪聲測(cè)井的頻率及幅度響應(yīng)為主要依據(jù),以關(guān)井/注水溫度曲線(xiàn)為輔助,結(jié)合目的井的管柱結(jié)構(gòu)、注水情況、井史數(shù)據(jù)以及吸水剖面、驗(yàn)封、調(diào)配等動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),判斷是否存在油套管漏失、管外竄槽、封隔器漏失以及主要吸水層位的定性分析,作出符合注水井井下流動(dòng)狀態(tài)和井況的解釋,為注水井井筒工程狀況分析和下步治理方案提供科學(xué)依據(jù)。

青海油田切12油藏開(kāi)采E31油藏為砂礫巖厚塊狀油層,巖石膠結(jié)類(lèi)型為孔隙型和基底型?？紫额?lèi)型主要以剩余原生粒間孔為主,溶蝕孔占一定比例,見(jiàn)有少量微裂縫,為低孔隙度極低滲透率油藏,部分井組注采矛盾突出,對(duì)應(yīng)差,大量油水井存在竄槽。完成10口井油藏噪聲測(cè)井,目的是了解儲(chǔ)層間竄槽情況,注水層位均為E31層系。解釋成果,管外均存在竄槽,同時(shí)向上下竄,部分水流從注水層位E31層系竄流至基巖(見(jiàn)表3、圖6),為深化油藏認(rèn)識(shí)提供了資料依據(jù)。

4.1 層間竄槽

8號(hào)井根據(jù)噪聲測(cè)井判斷主要吸水層為射孔層下部基巖段,靜溫曲線(xiàn)也呈負(fù)異常顯示,存在管外向下的竄流。該井2011年10月固井,2011年11月和2016年6月2次RIB固井質(zhì)量測(cè)井顯示,該段一二接口固井質(zhì)量均變差;吸水剖面測(cè)井顯示,同位素在該段有反映,且靜溫曲線(xiàn)呈負(fù)異常顯示。在其他未進(jìn)行噪聲測(cè)井的注水井同時(shí)驗(yàn)證了由E31油藏竄槽至基巖的情況。在該油藏的11號(hào)井也有同樣類(lèi)似情況,僅射開(kāi)E31層段注水,2016年7月14日進(jìn)行同位素注入剖面測(cè)井,在E31層段及下部基巖段關(guān)井溫度曲線(xiàn)均有大幅度的負(fù)異常,同位素明顯運(yùn)移至下部基巖段且在該段與伽馬基線(xiàn)有較大的包絡(luò)面積,綜合分析為注入水從E31層段竄槽至下部基巖段。

表3 切12油藏噪聲測(cè)井情況統(tǒng)計(jì)表

圖6 部分井吸水及管外竄槽圖

4.2 厚層中部非射孔段吸水

10號(hào)井為一口混注井,喇叭口1 904 m,注水部位為E31層段大厚層的1 926～1 936 m、1 940～1 950 m的2個(gè)段各10 m的射孔層。噪聲測(cè)井關(guān)井溫度曲線(xiàn)在2個(gè)段射孔層之間有較大負(fù)異常,且注水噪聲在該段有高幅度的中頻噪聲顯示,判斷2個(gè)段射孔層之間部位由于竄槽吸水;注入剖面測(cè)井在2個(gè)射孔層之間層段關(guān)井溫度曲線(xiàn)也呈負(fù)異常顯示,且同位素在該段與伽馬基線(xiàn)有較大的包絡(luò)面積,綜合分析為注入水從2個(gè)射孔層段竄槽至該段(見(jiàn)圖7)。

圖7 10號(hào)井噪聲頻譜測(cè)井圖

5 結(jié) 論

(1) 噪聲頻譜測(cè)井技術(shù)測(cè)量范圍廣,探測(cè)深度深,通過(guò)噪聲頻率和幅度大小,能準(zhǔn)確判斷流體性質(zhì)和流體噪聲位置,在確定注水井油套管漏失、管外竄槽、封隔器漏失以及吸水層位方面具有較強(qiáng)優(yōu)勢(shì)。

(2) 噪聲頻譜測(cè)井技術(shù)采用存儲(chǔ)式鋼絲測(cè)井方式,可實(shí)現(xiàn)高壓密閉測(cè)井;存儲(chǔ)容量大,一次下井測(cè)井時(shí)間長(zhǎng);解釋結(jié)果成像顯示,具有清晰直觀的特點(diǎn)。但僅能進(jìn)行點(diǎn)測(cè),不能對(duì)注入水在各層之間的分配和竄槽作出定量解釋。

(3) 在青海油田6個(gè)油藏完成22口井現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,其中切12油藏進(jìn)行了集中測(cè)試,取得了一些新認(rèn)識(shí),且與其他手段測(cè)試具有很好的一致性,為注水井井筒工程狀況分析和下步治理方案提供依據(jù)。

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