李禹輝

(大慶油田有限責任公司測試技術服務分公司 黑龍江 大慶 163511)

0 引 言

國內油田普遍采用注入剖面五參數(shù)測井儀監(jiān)測井下層位吸水狀況，該儀器需要采用同位素載體做示蹤劑。施工時，首先在井筒內某一深度釋放同位素載體，測量同位素曲線解釋注入剖面。目前常用的釋放器有爆炸式[1]和電動式[2]，同位素在井下釋放后隨注入水向下替注，由于受到井下工具及井壁沾污的影響[3]，單位體積注入水中所含示蹤劑的比例逐漸降低，導致示蹤劑到達射孔底部后普遍用量不足[4]，因此測井過程中，經(jīng)常需要將儀器串取出到地面重新灌裝同位素。而大慶油田井下施行精細注水，老區(qū)井配注層位多,大量井射孔段超過100 m，利用一次釋放同位素載體示蹤法測井，反映注水井底部層位吸水比例明顯偏低[5]。特別是針對低注入量井，當同位素運移到底部吸水層位時，上部的同位素已經(jīng)被長時間注水沖刷掉，曲線上的同位素顯示比例偏低或消失[6-7]，連續(xù)測井資料中溫度和流量參數(shù)也與同位素吸水剖面曲線不符[8]，測試結果與地質開發(fā)數(shù)據(jù)差異較大，資料無法真實反映地層吸水情況。由于一次釋放同位素測井周期長、效率低、容易對井場和操作人員造成二次傷害[9]，因此研制了一種能夠在井下多個測量井段分時釋放的多級同位素釋放器。該釋放器避免了同位素沉降過快或管柱沾污給測量帶來的影響[10]，可用于同位素固相載體[11]或有特殊需求的二次釋放同位素五參數(shù)組合測井。

1 總體結構

多級釋放器由外筒、電機插拔孔、絲杠、第一級源筒、第二級源筒和尾帽組成。每一級源筒由注源孔開關、注源孔、源筒活塞和出源孔組成。其中電機連接插拔孔可以與普通電機進行快速插拔連接，帶動源筒活塞運動。多級源筒可根據(jù)設計裝有不同強度、不同體積的固體同位素顆粒，兩個源筒可以分裝60 mL同位素。尾帽可與加重桿連接增加儀器串配重，便于儀器順利下入井筒內。

儀器總體結構如圖1所示。

1-釋放器外筒；2-絲杠傳動桿；3-第一級源筒蓋；4-第一級注源孔開關；5-第一級注源孔；6-第一級絲杠；7-第一級源筒；8-第一級源筒活塞；9-第一級出源孔；10-第二級源筒蓋；11-第二級注源孔開關；12-第二級注源孔；13-第二級源筒；14-第二級絲杠；15-第二級源筒活塞；16-第二級出源孔；17-絲杠支架；18-尾帽

2 工作原理

首先用螺絲刀旋轉絲杠傳動桿，通過絲杠將第一級和第二級源筒活塞移動到出源孔左側，使用專用工具沿儀器徑向滑動打開第一級和第二級注源孔開關，打開兩個注源孔，將同位素顆粒裝入源筒內，然后滑動源孔開關關閉注源孔，完成同位素的分裝。測井時，測井儀尾部的電機傳動桿與釋放器的絲杠傳動桿相連，電機供電后帶動第一級絲杠和第二級絲杠旋轉，兩級源筒活塞在絲杠的作用下，同步向右移動，第一級源筒活塞首先通過第一級出源孔，源筒內的同位素在水流的作用下，快速流出源筒進入井筒內，完成第一級釋放。通過電纜將測井儀和多級釋放器下入到其他目的層位，通過電機帶動絲杠繼續(xù)旋轉，待第二級源筒活塞通過第二級出源孔，即可完成第二級同位素的釋放。

3 多級釋放器行程控制

為了實現(xiàn)多級同位素釋放器的先后釋放，兩級源筒活塞與絲杠之間采用螺紋連接，兩個源筒處的螺紋長度之比為3∶4。當絲杠旋轉時，源筒活塞沿導向螺釘向右側移動，3 min后，源筒活塞全部通過第一級出源孔后，活塞與絲杠脫離，套在絲杠光桿上，活塞不再向右移動，此時打開第一級源筒。絲杠繼續(xù)旋轉，1 min后，第二級源筒活塞全部通過第二級出源孔，第二級源筒打開，絲杠繼續(xù)旋轉，活塞越過螺紋，不再繼續(xù)移動，此時完成第二級釋放。地面復位釋放器時，只需向左按壓并反向旋轉絲杠，即可以將兩級活塞恢復到同位素分裝位置。多級釋放器傳動機構行程控制如圖2所示。

1-絲杠；2-第一級源筒；3-第一級源筒活塞；4-第一級導向螺釘；5-第一級出源孔；6-第二級源筒；7-第二級源筒活塞；8-第二級導線螺釘；9-第二級出源孔

4 技術指標

外徑：38 mm；

耐溫：125 ℃；

耐壓：40 MPa；

源筒數(shù)量:2個；

容量：第一級60 mL，第二級60 mL；

釋放時間：第一級釋放時間3 min；第二級釋放時間4 min。

5 施工工藝

二次釋放工藝采用的釋放器為兩級源筒，需要注入剖面五參數(shù)測井儀配合測井施工[12]，能夠分兩次在射孔層段不同位置分別釋放同位素示蹤劑。

5.1 適用范圍

當施工井的歷史資料反映出井溫解釋有吸水而同位素解釋不吸水，或無歷史資料，或施工井在上次測井之后工作制度有變化，或進行過壓裂、酸化等措施，且同時滿足下列任意條件時：

1)位于中下部的配注層段注入量小于等于10 m3/d，且該層段配水器距上一級配水器距離大于30 m；

2)射孔井段大于200 m，全井注入量不超過35 m3/d，底部配注層段內射孔層距配水器距離大于30 m。

5.2 釋放工藝

采用二次釋放工藝，首先將儀器下入到被測井的底部，對該井低注入層段單獨釋放同位素，然后上提儀器，在射孔層頂部以上進行第二次同位素釋放，通過兩次釋放保證底部層段示蹤劑用量充足[13]。在資料解釋方面，針對單獨釋放的底部層段與全井同位素曲線吸水面積分開解釋，并參照流量曲線綜合分析全井吸水情況[14]。

6 測井應用

6.1 吸水效果對比

2020年采用二次釋放工藝，現(xiàn)場試驗共計24井次。其中7口井管柱情況和配注方案未變，從吸水情況對比分析可以看出，原一次釋放工藝吸水層數(shù)55個，吸水厚度42.7 m。采用二次釋放工藝測試吸水層數(shù)70個，吸水厚度57.1 m。吸水層數(shù)和吸水厚度分別提高了27.3%和33.7%。測試結果對比見表1。

表1 一次釋放與二次釋放工藝測試結果對比

6.2 綜合測井分析

X3-XX-6XX井是大慶油田采油X廠一口注水井，2019年對其進行常規(guī)五參數(shù)測井，測井成果圖如圖3所示。井溫曲線在1 010 m處開始出現(xiàn)拐點，井溫顯示該井的最后一級配水器吸水，而流量曲線并沒有明顯臺階。分析認為，是由于流量計啟動排量大，對低注入量響應不明顯。由于該井配水器距離射孔層大于40 m，存在替注時間不足或者上一級配注段沾污導致下面同位素顆粒不足的情況，從而沒有吸水顯示，最終導致三參數(shù)綜合解釋矛盾。2020年采用多級釋放器對該井進行再次測量，分別在995 m和800 m深度完成二次同位釋放，同位素曲線在1 051～1 052 m有明顯的吸水顯示，并且與井溫、流量曲線三參數(shù)相符，資料反應該井吸水情況良好，測井成果圖如圖4所示。

圖3 X3-XX-6XX井測井成果圖(一次釋放)

圖4 X3-XX-6XX井測井成果圖(多級釋放)

X6-XX-S7XX同樣采用多級釋放器測試，該井射孔井段在960～1 160 m，測井井段大于200 m，日注量33 m3/d，井口壓力9.6 MPa。測井解釋成果圖如圖5所示。從曲線上看，最后一級配注層段配水器(1 061.5 m)與最近的射孔層1119 m相距60 m，而最后一級配注段注入量僅有4.99 m3/d，相對注入量15.13%。在底部配水器上方1 045 m進行第一級釋放，測量的井溫、流量、伽馬曲線三者相吻合。上提儀器，在該井頂部射孔層以上100 m進行二級釋放后，測量的同位素曲線顯示，上部射孔層吸水情況比較明顯，如圖6所示。該井一共41個射孔層，吸水層有22個，吸水動用程度達53.66%。

圖5 X6-XX-S7XX井測井成果圖(第一級釋放)

圖6 X6-XX-S7XX井測井成果圖(第二級釋放)

7 結 論

1)多級釋放器利用絲杠上不同長度的螺紋帶動兩個同位素源筒活塞分時釋放同位素，比一次釋放工藝攜帶同位素用量多，測井準確性更高。

2)相對一次釋放工藝，多級釋放可針對注入井中底部低吸水層段或注入量低、井段長的層位單獨進行同位素釋放，在一定程度上可以減少井壁及工具沾污對測井的影響。

3)采用多級釋放工藝測試，底部低吸水層段的同位素曲線顯示比例有大幅提高，替注時間縮短、測井效率高。