生产测井找窜工艺在油气田开发中的应用

董方平

（中国石油集团长城钻探工程有限公司井下作业分公司， 辽宁 盘锦 124010）

当前市场对于油气资源仍然有着较大的需求，油气勘探和开发存在着较大的压力。 在油气田开发方面， 国内外对天然气开采中应用的技术进行了多项研究， 对保障油气田的开发安全、 提高石油和天然气的开采利用效率具有重要的作用。 本文从油气田开发的固井角度入手， 基于测井射孔工艺原理，提出一种优化的生产测井找窜工艺， 通过找窜工艺来促进油气田开发效率的提高。

1 生产测井找窜工艺原理和应用条件

测井技术在油气田开发中有着广泛的应用， 生产测井找窜工艺是测井技术的主要类型之一， 应用该技术时需要借助现代化的微差井温仪设备， 对油气井开采中产油气和窜气层位置的井温变化趋势进行测量， 进而绘制井温变化测井曲线， 找出油气井中的窜气层位。

生产测井找窜工艺一般被应用到天然气资源的开采当中， 在天然气伴随气田开采而从产层留出之后， 井内原本的气压平衡状态被打破， 进而导致天然气膨胀吸热， 在这样的情况下， 井内的温度会逐渐下降， 而在非产气区域， 温度则主要受到地层温度影响而逐渐上升[1]。 利用井温仪来对井内温度进行测量和记录， 能够结合井内的压力以及气体流量的变化来判断井内流体产出的具体位置， 从而及时应用射孔工艺来获得天然气无阻流量。

2 生产测井找窜工艺在油气田开发中的应用情况分析

基于油气田开发的技术应用条件和要求， 以保证油气田开发的质量安全为目的， 需要应用生产测井找窜工艺来满足确定气层位置的要求。 在对油气田开发中应用生产测井找窜工艺的情况进行分析时， 需要基于测井技术的应用经验， 以射孔工艺为重点， 结合技术应用成果和剩余油量饱和度来验证找窜工艺的应用效果。

2.1 射孔工艺原理

射孔工艺是油气田生产测井中的重要技术内容， 在使用测温仪对井下不同射孔段的温度变化情况进行测定之后， 就需要应用射孔工艺将地层内的油气采出地面。 在实际进行油气田开采的过程中，应用射孔工艺最主要的工作就是对准开采的目的层。 首先需要应用跟踪射孔工艺来降低仪器对深孔进行控制的误差， 从而达到射孔的实际效果[2]。 具体而言， 在跟踪射孔的过程中， 需要事先记录一条用于固井后控制射孔深度的套管接箍曲线。 而在射孔开始时， 则需要将射孔枪和磁性定位器连接到仪器之后下到井中， 在电缆带动井口滑轮转动之后，滑轮、 自整角机以及地面仪器也会同步转动。

在当前油气田的开发过程中， 过油管射孔是一种较为先进的射孔工艺， 在应用该工艺的过程中，可以事先安装好油管和井口装置再进行射孔。 而该射孔工艺主要应用负压射孔的方式， 在射孔后基本不会对地层造成二次污染， 能够在射孔之后直接投产应用。 在实际应用该工艺时， 为保障电缆应用的安全性， 需要重视对射孔工艺的油压、 电缆直径以及加重杆之间的关系进行处理。 在过油管射孔工艺中， 电缆主要会受到电缆悬重、 油压对电缆的作用力和电缆与防喷盒和的摩擦力影响。 其中， 油压对电缆作用力的计算公式为

式中： ρ为油压， Pa； S 为电缆横截面积， mm2。

电缆横截面积的计算公式为

式中： D 为电缆的直径， mm。 将公式整理之后就可以得到公式

由式（3）可知， 如果作业的油压条件相同， 那么油压对电缆的作用力与电缆直径的平方之间是正比例关系。 电缆直径越小， 油压对电缆产生的作用力也就越小， 在实际射孔中需要的加重杆重量也就越小。 基于这一原理， 可以在实际应用过油管射孔工艺的过程中确定应用电缆的直径大小。 因而， 在实际应用过油管射孔工艺时， 可以基于电缆在实际应用中可能受到的作用力来选择更合适的电缆， 从而达到射孔工艺的实际应用效果。

当前油气田开发的射孔工艺中应用的射孔材料以炸药为主。 以射孔弹为例， 射孔弹主要依据聚能原理， 在一个顶端为圆锥体的射孔弹外壳的内部装上烈性炸药后， 在地段挖出聚能孔， 然后将锥形金属聚能罩嵌入到射孔弹的底端， 使聚能罩与炸药紧密结合。

射孔弹的应用效果主要会受到炸药的爆炸速度、 锥斗的形状以及锥斗角度的影响（见图1） 。 其中， 射孔弹的锥斗角度应遵循相应的标准， 由图1可知， 当锥角为50°时， 射孔弹的穿透能力最强。

图1 锥角大小与穿透能力的关系曲线图

2.2 生产测井的现场应用

在实际应用生产测井找窜工艺时， 首先需要基于试井车来进行生产测井， 依据测量到的井内温度变化来对窜气层进行定位。

以某油气田开发工程为例， 该工程在应用生产测井找窜工艺时， 主要通过射孔工艺的方式， 在向射孔生产井段注入带有放射性示踪剂的流体之后，依据同位素示踪曲线是否存在异常情况来判断射孔生产过程中与其他未射孔层间是否存在管外窜槽的情况。 如果在这个过程中出现射孔注入压力超过窜槽层地层压力的情况， 带有放射性的示踪剂流体就会进入窜槽井段， 导致曲线呈现出高幅度的异常情况（见图2） 。 由图2 可知， 在射孔层以下34 m 段内的一个油水同层和水层位置都出现了明显的异常情况， 结合井段整体的情况可以验证得出， 发生异常情况的位置存在管外窜槽。 而由于该位置相对应的油水同层位置曲线也呈现出较为明显的低温异常情况， 因而可以证明该井段存在较多低温注入水进入的情况。 基于该技术的实际应用情况， 在油井开采中及时对窜槽井段采取封堵的措施， 使得井段日产油从0 上升到12.8 t， 日产水从10.8 t 下降到2.4 t。

图2 某工程矿井同位素示踪找窜测井成果

2.3 油气田开发后期剩余油气饱和度评价

在应用生产测井找窜工艺的过程中， 除了需要关注产能的提高外， 还需要重视在油气田开发后期的剩余油气饱和度， 以便能够满足油气田可持续开发的要求。 具体而言， 在对油气田开发后期的剩余油气饱和度进行评价时， 一般需要应用单井法、 井间法、 物质平衡法3 种测量方法。 其中， 单井法主要是指在对剩余油进行检测的过程中， 只需要对一口井进行测试； 井间法主要包括测定地层电阻率、应用井间示踪剂、 向油层中注入流体的方法， 但这些方法大多停留在实验阶段， 没有真正被应用到油气田的开发当中； 物质平衡法主要是指依据初期估算的油量和采油量的差异来对剩余油量进行估算的方法。

对剩余油量饱和度进行评价最主要的目的就是确定油气田的开发效率， 并验证测井工艺的实际应用效果。 在当前我国油气田开发技术仍存在一定技术瓶颈的背景下， 应用各种技术都需要重视最终效果和经济效益等的评价结果。

2.4 应用成果及社会效益分析

在本文选择的油气田开发工程案例当中， 在井下温度检测和射孔之后， 发现存在温度异常和难以反映油气层真实产能情况的问题。 因而在实际开发油气田时， 需要采用在1 852～1 853 m 井段的射孔孔眼中补注水泥的方式来达到通井的目的。 在2 012～2 035 m 井段的位置则需要进行重新射孔， 以便能够让井段之间形成产气层和井眼的流体通道， 并在射孔完成后从1 853～2 012 m 井段距离解除流体在这一阶段产生的节流效应， 从而保证井段能够依据天然气的产量来更真实地反映地层的实际情况。

在后续的修井过程中， 发现部分固井存在质量不合格的问题， 在应用补注水泥浆和电缆吊射射孔的方式进行再次射孔之后， 发现在射孔段位置为1 852～1 853 m 的情况下， 经过射孔测试后井口出现了井涌的现象， 由此测试获得的日产气量为1.1838×104m3/d[3]。 在应用生产测井找窜工艺之后， 发现在1 823～1 843 m 射孔段的上方位置可能存在低温情况和被1 852～1 853 m 处产出气流掩盖的情况。 而在1 852～2 052 m 的射孔段下方位置， 发现有10 处位置存在低温异常的现象。 依据温度变化异常原因，温度变化异常的位置主要可以划分为3 个类型， 其中， 1852m 位置主要受到出气口影响； 1 853～2 012 m处位置主要受到水泥环节流的影响而导致温度降低； 2 012～2 035 m 处位置主要受到井段砂体和气体产出量的影响。 因而判断该油气井射孔后产出的气流主要来自2 012 m 以下的位置， 且2 012～2 035 m的范围是油气井下的主产气层。

考虑到该油气井已具备1.1838×104m3/d 的产能， 在实际进行油气井开采的过程中， 如果直接应用过油管射孔的方法， 需要在对井内油管管串进行更新之后再进行压井作业。 这样很容易导致气层在油气井开采中受到伤害， 因而该工程主要选择在应用射孔工艺的基础上， 时刻关注1 852～2 012 m井段的节流情况， 在应用射孔工艺之后发现， 在解除气体流动阻力之后， 油气井内的气产量明显增加， 因而能够证明射孔工艺应用能够提高油气井产能。 而在对油气井进行补注水泥浆操作之后， 对油气井下2 012～2 035 m 的位置进行射孔， 最终获取的天然气无阻流量为18.456×104m3/d， 产能有了明显提高。

测井技术本身在油气田开发中发挥着重要的作用， 生产测井找窜技术作为测井技术的重要组成部分， 也在一定程度上影响着油气田开发的质量。 在应用生产测井找窜工艺的过程中， 需要结合油气田开采区域的实际情况， 在保障固井质量安全的基础上， 通过对井下温度的检测和射孔工艺的应用， 在明确了解井下各种复杂情况之后， 确定油气井下主产层的位置， 从而更好地帮助处理油气田工程开发中的问题。

3 结束语

生产测井找窜工艺在油气田开发中有着重要的作用。 基于油气田固井内的各种复杂情况， 应用找窜工艺能够满足划分井内产出层位和找窜查漏的要求， 能够达到油气田开发的实际效果。 在当前市场仍然对油气资源需求量较大的情况下， 为提高油气田资源开采效率， 保证油气田开发的质量安全为主要目的， 需要结合油气田的实际情况， 在进行油气井管理、 判断主产层以及修井技术等方面充分发挥生产测井工艺的作用， 让油气田开发获得的油气资源能够拥有更高的经济价值， 也能够提升油气井的勘探价值， 对促进油气勘查工作的开展也具有重要作用。