牛　朋，笱顺超，刘东明，马焕英，陈彦竹

(1.中海油田服务股份有限公司　河北　廊坊　065201; 2.中国石油测井有限公司　陕西　西安　710021)



注钆中子寿命测井在找漏找窜中的应用

牛朋1，笱顺超2，刘东明2，马焕英1，陈彦竹2

(1.中海油田服务股份有限公司河北廊坊065201; 2.中国石油测井有限公司陕西西安710021)

摘要:由于压裂后地层连通性发生改变，海上油田部分采油井压裂后出水异常，出水层位及窜层情况较难识别。注钆中子寿命测井在识别淡水淹层及低孔、低渗砂岩储层中确定剩余油饱和度方面取得了好的效果，但在压裂井找漏找窜中应用较少。该方法能直观评价射孔井段内地层的可动水含量，划分水淹级别，并且能通过俘获截面离差评价压裂井的出水层位和窜层情况。

关键词:注钆中子寿命;找漏;找窜;剩余油饱和度;产水相关系数

0　引言

油田开发后期，不少井都存在不同程度的管外窜流现象，这是造成高含水的主要原因之一，尤其是压裂井，存在压裂层窜流的可能性较大。目前找漏找窜的方法有很多，如同位素吸水剖面测井、氧活化测井、相关流量测井，井温测井、中子寿命测井等。由于钆溶液具有水溶性和微观俘获截面大的特点，而且不存在对地层的污染，注钆中子寿命测井方法可以很好的判断水流特征，不但可以准确的求取地层含油饱和度，还可以评价压裂井的出水层位和窜层情况［1－3］。

1　注钆中子寿命测井原理

注钆中子寿命测井以传统中子寿命测井的为基础，通过测量热中子被俘获时放出的伽马射线强度，进而计算地层的热中子寿命和地层对热中子的宏观俘获截面(Σ)，从而了解地层的性质，定量求取有关参数［4］。其剩余油饱和度求取方法如式(1)和式(2)。

式中，ΔΣ为注钆酸后测得的两条地层俘获截面曲线的幅度差，c.u.;Σwg为钆酸的俘获截面，c.u.;Σwf为注钆前可动水的俘获截面，c.u.;Σt1为注钆前测得的宏观俘获截面，c.u.;Σt2为注钆后测得的宏观俘获截面，c.u.; Swi为束缚水饱和度，％ ; So为含油饱和度，％ ;φ为地层总孔隙度，％。

注钆中子寿命测井的优点是钆酸具有水溶性而不具有油溶性，且钆酸溶液的俘获截面值要高出地层水很多，具体见表1所示，配置较低溶度的钆酸溶液就可以满足测试需要。

表1　部分元素的热中子微观俘获截面

2　注钆中子寿命测井找漏找窜实例分析

目前注钆中子寿命测井方法大都用在水淹层解释上，在找漏找窜中还未得到广泛的应用。当存在管外窜流时，注钆中子寿命曲线前后测量值会有明显的离差显示。对于压裂规模较大的井，较容易存在窜流现象，窜流层渗入钆溶液后，其中子寿命俘获截面会相应增大，可很好的判断管外窜流。先就长庆油田水淹层井的管外窜流现象做以下分析:

A1井为1998年投产的采油井，开采7年后进行注钆中子寿命测井。该井第1、2、5号储层水淹程度较低，但在3号储层段的注钆中子寿命曲线向上有明显离差显示，4射孔层向下有明显离差显示，说明该井的3号层存在向上管外窜流的现象，4号储层有存在向下管外窜流的现象，综合解释3、4储层为高水淹，A1井中子寿命测井处理成果图如图1所示。对3、4号层实施封堵措施，日产油由2方上升到5.1方，含水由90％下降到60％左右，增油降水效果明显。

图1　A1井注钆中子寿命测井处理成果图

3　找漏找窜及判断出水贡献

3.1引入参数

对于正常生产的油气井，单层产水主要与储层的岩性、物性、含油性相关，且压裂的规模呈正相关。为了用数据直观的显示单井的压裂出水异常，本文引进了“产水相关系数”，充分考虑单井产水的各个因素。

产水相关系数=压裂规模系数×吸水层厚×孔隙度×渗透率×含水饱和度/(泥质含量)

假设目标井的压裂规模一样，相同的物性和岩性条件下，产水量应该与产水相关系数正相关，因此运用该方法可以单井出水异常与否。

针对该项方法选取陆上油田井做数据分析。选井要求为统一油田区块同一地质层位，且未受地层注水影响的生产井，生产动态资料均为初投产时产量，完井解释结果可信度高。对符合条件的19口井做了分析，受长庆油田区块低产的制约，统计井产水量均在5 m3以下。

统计图2分析表明，产水相关系数受产液量的影响较大，随着产量的增加，产水量与产水相关系数的对应性越好，在产量大于1 m3时，产水量和产水相关系数能显示较好的相关性。依次类推，当单井产量大于5 m3时，产水量与产水相关系数成很好的正相关性。对于单井产量普遍大于5 m3的海上油田，用该方法分析压裂井出水异常是可行的，通过软件亦可实现批量压裂井的出水异常识别。

图2　陆上油田产水量与产水相关系数关系图

图3　目标井产水量与产水相关系数关系图

因此，选取海上油田三口气井四段压裂层位，其产水量都比较大，产水相关系数能反应出水异常情况。统计目标区域井的试验井测井数据分析表、产水相关系数如表2和表3所示，根据图3所示产水量与产水相关系数关系图，X－2S井压裂层明显偏离两者线性关系，分析认为X－2S井压裂出水异常，压裂可能窜通其他水层。经对比完井资料，压裂层上方10 m处有一处气水同层，分析认为压裂窜通该层，造成产水量异常大。

表2　试验井测井数据分析表

表3　产水相关系数分析表

3.2注钆中子寿命判断找漏找窜及出水贡献

判断找漏找窜及出水贡献流程图如图4，具体如下:

图4　判断层段出水贡献图

1)确定完井的泥质含量、孔隙度、渗透率等参数，对在相同的物性和岩性井，运用产水相关系数法初步判断出水异常情况。

2)加测产液剖面测试，确定分层产量。对于需要油气水组份分析的井需要测持水率、密度，该方法还可以确定出水产出层位，用以判断地层出水情况。

3)中子寿命曲线的测量时间适当加长，特别对于压裂后储层串通井。为了更好的判断串通层的产水贡献情况，其注钆时间要更长一些。此时为了了解钆溶液的渗入情况，建议采用时间推移法测井，一次注钆多次测井工艺多录取的资料，通过各层的Σ―t关系，分析渗流扩散规律，确定最佳扩散时间等施工工艺参数，选取每层最大俘获截面值进行解释［5］。

4)对于高压层，根据地层高压钆溶液难以注入的实际情况，注钆中子寿命测井往往需要采取加压测井，多次注钆多次测井来确定地层的注钆情况，从而确定地层含水饱和度，判断地层出水情况和窜流情况。

图5是采用多级测注工艺记录的曲线，该井1 868～1 871 m段在低压注钆条件下未能达到理想的离差，而在适当增大了注钆压力后曲线出现离差。为了研究低孔低渗储层钆的渗吸规律，可每隔10～30 min测量一次。现场试验还发现，随着钆酸溶液的渗吸，井筒液柱压力降低，地层产生反吐现象，使离差回缩，这是高压层受钆的基本规律。如果采用一次注钆工艺，若注钆压力低，则无法渗入高压层，不能达到最大离差，若注钆压力高，则会驱动低压层的可动油。

图5　多次注钆多次测井中子寿命测井曲线

4　结束语

随着油田开发的不断深入，压裂窜层、注水窜层、固井质量不好引起的窜层等问题如今在各大油田都有出现，产水相关系数法能够较好的判断压裂层的出水异常情况。针对压裂后出水异常井，注钆中子寿命测井方法能很好的解决压裂井中的找漏找窜问题，同时针对复杂井况或新区块或新类型井的施工需要，可以采用一次注钆多次测井工艺和多次注钆多次测井工艺。

参考文献

［1］郑希科，韩玉堂，袁纯予，等.测－渗－测中子寿命测井在大庆油田的应用［J］.测井技术，2004，28(1): 48－50.

［2］张雪芹，陶靖，刘镇领，等.注硼中子寿命测井技术在华北油田的应用与发展［J］.测井技术，2001，25(6):423－437.

［3］刘东明，王卓，秦民君，等.钆中子寿命测井在长庆油田的应用研究［J］，国外测井技术，2004，19(5): 15－19.

［4］郭海敏.生产测井导论［M］.北京:石油工业出版社，2003: 574－596.

［5］赵国瑞，赵国杰，赵宇芳，等.注硼中子寿命测井的岩石物理实验研究［J］.测井技术，2007，31(6): 503－510.

·标准化·

The Application of the Gd－injected Neutron Life Time Logging in Leakage and Channeling Detection

NIU Peng1，GOU Shunchao2，LIU Dongming2，MA Huanying1，CHEN Yanzhu2
(1.China Oilfield Services Limited，Langfang，Hebei 065201，China; 2.CNPC Logging Company，Xi'an，Shaanxi 710077，China)

Abstract:Because of the formation connectivity changes after fracturing，abnormal water outlet occurs in the well of offshore oil field，and it is difficult to identify the water－out layer and layer conditions.The Gd-injected neutron life time logging achieved good effect on identification of water flooded layer，and determination of residual oil saturation in the sandstone reservoir of low porosity and low permeability，but it is rarely used in finding leakage＆channeling in fracturing wells.This method can evaluate the moving water content of the formation within the perforating hole，divide the water level，and evaluate the water－out layer in fracturing wells through the capturing cross section deviation.

Key words:Gd-injected neutron life time logging; leakage detection; channeling detection; residual oil saturation; water production correlation coefficient

(收稿日期:2015－02－07编辑:屈忆欣)

第一作者简介:牛朋，男，1984年生，工程师，2008年毕业于大庆石油学院资源勘查工程专业，现在中海油田服务股份有限公司油田技术事业部资料解释中心从事生产测井解释及研究工作。E-mail: niupeng@ cosl.com.cn

中图法分类号:P631.8

文献标识码:A

文章编号:2096－0077(2015)06－0068－03