同位素示踪测井影响因素及相关实验分析

收稿日期:2001209221;修回日期:2002205216

作者简介:程柏青(1969～),男(汉族),工程师,主要从事油田动态监测管理及资料分析工作

第15卷第3期2002年8月同　位　素JournalofIsotopesVol.15　No.3Aug.2002

同位素示踪测井影响因素及相关实验分析程柏青,王成荣,刘　哲(新疆维吾尔自治区鄯善县吐哈油田分公司开发处,新疆鄯善　838202)

摘要:针对同位素示踪法测井应用现状,进行了5个方面研究,即:沾污的控制与消除、强度与替注水量的掌握、粒径大小的选择、温度异常的认识、耐压范围的确定等,解决了沾污及幅度异常等问题,完善了施工工艺,

取得了较好效果,提高了资料的认识及解释精度,对同位素示踪测井乃至油田开发具有一定的指导作用。关键词:同位素示踪测井;影响因素;实验分析中图分类号:O61217;TE35718 文献标识码:A 文章编号:100027512(2002)0320175207

注水井吸水剖面在油田注水开发动态分析中是一项必不可少的数据,数据的准确性和可靠程度将直接影响油田的开发水平。由于同位素示踪测井法分层性能好、不受井下管柱的影响、与井温并测可以达到定性与定量一致而被油田普遍采用,在油田的注水剖面监测中发挥了极大的作用。但也存在着一些问题,如:存在定性与定量不一致、与理论情况相矛盾、曲线特征无法认识等问题,给油田的动态监测工作造成了相当的困惑。为了进一步分析原因,提高剖面解释的可靠性,本工作拟针对同位素示踪法对吐哈油田吸水剖面的主要影响因素进行实验和分析,旨在总结出一些有助于提高同位素示踪测井成功率与剖面解释精度的方法和经验。1　方法与评价1.1　测井方法目前吐哈油田吸水剖面测试主要采用同位素示踪法,即利用具有较强Χ射线能量的人工放射性同位素示踪方法。采用WTS三参数组合测井仪,即磁定位仪、温度仪与自然伽马测井组合仪。有时还采用四参数组合测井仪,即WTS三参数组合测井仪+涡轮或电磁流量计。所用的同位素示踪剂为131Ba2GTP微球,比活度0.5～1.0

MBq,粒径100～300Λm。由于储层低孔低渗,

大部分井的注入量偏低,为了形成均匀的示踪剂悬浮液,同位素示踪剂一般采用井口倒入方式。1.2　资料评价随着油田注水结构调整、注水程度的不断加深,同位素示踪测井所出现的问题也逐渐增加。这些问题在资料上主要表现为:①温度曲线出现异常,而同位素曲线无吸水显示或吸水显示没有理论上温度异常所表现的那么强或厚层仅只局部存在吸水现象;②流、静温曲线变化与理论变化模式不相符合,流、静温曲线特征在某些井几乎一样或有些井流温高于静温,或有些静温在吸水层位出现正异常,或有些井流、静温形态变化十分不正常。从曲线上的这些表现来看,既有定性定量资料不一致的问题,也有与理论情况相矛盾的问题,还有曲线变化特征无法认识的问题,都给资料解释分析带来了相当的难度,甚至导致了解释结论错误。

2　影响因素分析从油田同位素测井工艺技术实施方法及同位素测井本身的技术特点来看,造成上述矛盾主要因素有五个方面,①沾污:由于同位素示踪剂是随水推进到吸水层段的,在示踪剂悬浮液的整个移动过程中,自然会与各类工具或管壁接触而产生各种类型的沾污,部分吸水层段的同位素异常幅度基本上淹没在了同位素污染的响应之中。处理分析不当会使解释结果受到相当的影响,甚至造成错误。②强度:由于示踪剂在井口释放,同位素悬浮液经过长距离的运移,井筒中不可避免的沾污,大大消耗了同位素的用量,使同位素到达吸水层位时强度不够或甚至部分层段同位素未到达,造成同位素曲线异常不能反映剖面整体吸水情况。③粒径:同位素粒径选择不当,如果吸水层段存在大孔道,同位素粒径较小,则随注入水进入到地层深部而未滤积在地层表面上,致使同位素幅度异常、同位素滤积量与注入量不成关系,甚至某些层段虽然吸水但无法测到同位素。④耐压:同位素示踪剂131Ba2GTP微球颗粒密度为1.06g󰃗m3,耐压为35～45MPa,15天后自行溶解。如果注入水流速太低,则很难形成均匀的悬浮液或某些层段同位素在进入吸水层之前就已沉淀;如果部分井井下压力太高,超出了同位素耐压范围,致使颗粒提前溶解,并随水进入地层而不能滤积地层表面等,也导致同位素资料分析产生错误结论。⑤温度场:由于油田长时间注水开发,井下的温度场已由原来的原始状态变得十分复杂:一是长时间注水,大量的冷水进入地层,致使层或层段的温度下降;二是由于对应层位的开发,从层内带走了大量的热能,致使层位温度下降;三是由于开发过程中压力保持不够,油的体积膨胀或油中气体的游离与膨胀都使层段温度下降。如果温度场的热能交换补偿不了这几方面的热量损失,就必然导致低温层或低温层段的出现。这些层位的出现,即使不是吸水层,仍会导致温度曲线的异常,这种因素给温度测井曲线的定性解释带来了很大的复杂性。3　实验分析3.1　同位素沾污的控制与消除实验长期以来同位素的沾污一直是影响测井资料质量与处理解释质量的一个关键因素,尤其随着油田注水措施的进一步复杂,此影响显得更为严重,致使部分井虽经多次测试,仍无法获取合格资料。针对这种现状,油田进行了“冷微球”与“降低同位素比活度法”的同位素沾污消除实验。共在三口井上进行此实验。温西3247井:1997年4月前后测过4次同位素曲线,都由于沾污十分严重而无法进行注入剖面评价。为此改变施工方法,先倒入40g冷微球,测完基线后按照以往的方法施工,获得了与以前的同位素测井相比较污染幅度大大降低、吸水层位十分明显的测井曲线。鄯4224井:1998年2月连续进行了两次同位素吸水剖面测井,结果显示其污染严重。为此改变施工方法,在测完基线后将250g使用过的131Ba2GTP和54g未使用过的131Ba2GTP,同时

从井口倒入,于4月6日完成了第一次同位素测井;由于替注量不够,同位素仍在井筒中悬浮,故于4月7日进行了第二次同位素测井。从所获资料看出各种工具沾污非常少,资料分层也很明显,但井筒中有一处放射性变化台阶,说明仍有相当的同位素在井筒中悬浮。陵17232井:1998年2月进行了两次同位素测井,都因为污染严重无法获得合格测井资料。于是改变测试工艺,于98年4月6日测完基线后先倒入约300g使用过的131Ba2GTP,10

min后再倒入80g新131Ba2GTP微球,于1998

年4月8日测井,获得了分层明显、沾污极小的同位素曲线,但井底仍存在一个放射性变化台阶。通过这项实验,说明了两个问题:一是同位素的沾污可以消除;二是用降低同位素比活度法控制污染时一定要注意用量和替注时间。3.2　定性与定量分析不一致的验证实验实际测井中吸水剖面测井资料中以定性分析为主的温度曲线异常与定量分析的同位素曲线异常幅度不一致,且与油藏分析情况也不一致。由此认为可能是测试情况带有偶然性,资料不能反应剖面的真实吸水状况,为此选了2口与动态分析状况矛盾较大的井进行测井的验证实验。陵14226井:2000年2月28日进行了同位素131Ba2GTP剖面测井,其吸水剖面图示于图1。

从图1可看出,流、静温曲线变化皆异常,一是流温曲线上有一定的异常,理论上分析是吸水的,

但静温曲线在下部射孔层有微弱的正异常,上部射孔层有微弱的负异常;二是底部井段流温高于静温,形态异常,而从同位素资料看无任何异常,

671同　位　素 第15卷　表明不吸水。因此二者结果产生了矛盾,故对该井吸水剖面重新施工进行验证。2000年3月18日,测完基线后关井2h测静温,后释放131Ba2GTP30g,于当天下午测取第一条同位素曲线和流温曲线,资料表明其静温变化形态不正常且同位素污染大,证明是替注量不够,故于19日9∶30分又测取了第二条同位素及流温曲线。替注量仍不够,资料表明仍悬浮有较多的同位素,故22日测得第三条同位素曲线和流、静温曲线;但由于替注时间太长,其放射性幅度已明显下降(图1)。从本次实验资料分析,不同时间测得的流、静温曲线形态各异,尤其是下部井段反映出原来怀疑不吸水的注水层位的吸水异常,存在间隙吸水,故认为当时测取的剖面资料符合实际情况。通过这项实验,说明了两个问题:一是由于吸水状况不稳定,影响流、静温曲线的形态特征;

二是一定要掌握好替注水量,从而正确反映其同位素及流、静温曲线。 陵17228井:2000年4月23日测得放射性基线,并关井测完静温后,在井下释放同位素131Ba2GTP30g;于当天下午测取同位素及流温

曲线。从资料来看,上部层段放射性曲线虽存在沾污,但分层已相当明显,而下部存在一个温度异常段,但无放射性异常显示。现场人员认为是同位素用量太少。但经过室内分析认为,流、静温曲线几乎重合,说明下部层段温度场未被扰动,

下部未吸水或吸水很少。同位素曲线与基线有微弱异常,也反映出有少量同位素悬浮,说明同位素用量不少。为了证实这种分析并取得更好的资料,决定对该情况进行验证。于是4月24日在井下又释放了80g

131

Ba2GTP,于中午测取了第二

图1　陵14-26井吸水剖面图a——2月28日所测;b——3月18日所测;c——3月19日所测　

771　第3期 程柏青等:同位素示踪测井影响因素及相关实验分析图2　陵17-28井吸水剖面图a1——4月23日15:00;a2——4月23日17:00;b1——4月24日12:50;b2

——4月24日16:00

　条同位素曲线,由该曲线看出吸水层段在原来同位素曲线的基础上有较大幅度的增加,而且出现了一定的沾污;下部层段的幅度变化仍同第一条,说明该井吸水状况并不是同位素用量不够,从而证实了上述分析(图2)。 在获取上述资料的同时,意外地获得了该井第一次释放的同位素沉降过程的变化情况,从而在下午测取了第三条同位素曲线,如资料中下部的同位素剖面的变化,表明:①封隔器和配水嘴的位置会干扰放射性微球的正常下沉;②微球以1m󰃗h的速度沉淀。通过这项实验,说明了两个问题:一是出现温度异常未必是吸水层位的影响所致,流温的响应也受地层温度场异常的影响;二是同位素微球在注水过程存在沉淀现象。3.3　大颗粒同位素实验由于1999年以来油田同位素测试资料大量出现定性与定量不一致的问题,表明这不是一种偶然现象,定性与定量不一致的验证实验也排除了测试工艺的偶然性影响因素。那么是否是由于同位素粒径不够大,地层存在大孔道或开启的裂缝,致使同位素随水流进层、未滤积在储层表面而无法测得同位素异常所致。为此选择了陵13224井进行了大粒径同位素实验。陵13224井:1999年7月进行了小颗粒同位素测井,1999年10月进行了大颗粒同位素测井。二次测试剖面有所变化:S23层吸水量增加;

S3

3层吸水性变差,由吸水层变为不吸水层;S42

层顶底存在裂缝性吸水。吸水层段同位素显示均较低,相对第一次所用小颗粒同位素测试剖面反映吸水状况较差,尤其对吸水性较弱的层。说明小颗粒同位素测试资料比大颗粒同位素测试资料更好地反映了地层吸水状况(图3)。 通过这项实验,证实定性与定量的不一致,