存储式井温测井在高温高压储层人工裂缝高度评价中的应用

张洪, 邱金权, 甘常建, 王青川, 周涛, 马秀妮

(1.青海油田测试公司, 青海 茫崖 816499; 2.中国石油集团测井有限公司生产测井中心, 陕西 西安 710077)

0 引 言

在储层改造措施中,水力压裂效果评价方法日趋丰富和完善。目前主要有3类压裂效果评价技术[1],分别是Ⅰ类远离裂缝直接成像评价技术、Ⅱ类直接近井裂缝评价技术和Ⅲ类间接压裂评价技术。这3类评价技术在施工工艺、获取信息参数方面存在较大差异,Ⅰ、Ⅱ类技术施工工艺相对复杂,Ⅰ、Ⅲ类获取裂缝信息参数较为丰富。

青海油田在压裂效果评价方面主要以确定储层纵向压裂缝高度为目的,一般采用压前、压后井温曲线对比分析方法[2-3]。随着青海油田勘探领域不断扩大,油气藏类型越来越复杂,水力压裂油井施工亦日趋复杂,从中、低渗透率砂岩储层向致密变质灰岩储层发展,这类油井通常井深,井口压力高,储层温度压力高,给压裂后井温施工带来了挑战:①目的储层段压力在80 MPa左右,温度在170 ℃左右,常规井温生产测井仪性能指标不能满足施工需求;②井口压力在40 MPa以上,仪器下井困难。针对这一现状,本文开展了高温高压储层人工裂缝高度评价测井工艺研究,确定了适应青海油田的高温高压储存式井温测井施工方案,使用高温高压存储式压力井温仪(耐压120 MPa,耐温175 ℃)测井仪器,采用高压防喷装置(耐压70 MPa)工艺,应用电缆测井方式,成功完成了2口压裂井高温高压储层井温测井现场施工,进一步发展和完善了高温高压压裂缝高度的测试工艺。

1 测井原理

从目前压裂效果评价技术来看(见表1),井温测井为直井近裂缝评价技术,其评价裂缝纵向延伸高度的基本原理[3-8]:利用压裂施工过程中注入的低温压裂液使地层冷却,在吸液层段温度会下降,形成井温负异常,吸液越多的井段,其负异常幅度越大。因此,根据压前、压后井温曲线形态对比,以负异常的分布范围、幅度评价水力裂缝的纵向延伸高度(见图1)。井温测井的特点:①操作工艺简单,压裂施工结束后,可带压将仪器下放到目的层测量压裂段上下的井温数据;②仪器靠近裂缝,测量结果真实可靠。

仪器主要为高温高压存储式的压力温度仪,耐压120 MPa,耐温175 ℃,仪器外径32 mm,仪器长度55 cm,数据采样频率为每秒1个点,最大存储量为一次下井可记录30万组压力—温度数据。

表1 压裂效果评价技术对比

井口防喷装置自上而下主要包括密封控制头、防喷管(耐压70 MPa)、仪器防掉器和防喷器(又称双翼封井器,上部为四胶皮式半封结构,下部为闸板式全封结构)。

计算仪器正常下井所需配重的经验公式为

G=A+B+C+(p-1)πD2/4

(1)

式中,G为配重杆和测井仪器串的总重量,kg;A为密闭管内阻流管、盘根与电缆间的摩擦力,一般取10 kg;B为仪器和电缆在井筒中所受液体浮力及液体流动压力,一般取8 kg;C为经验值,kg,数值通常取井口压力数;p为井口压力,kg/cm2;D为电缆外径,cm,单芯电缆取值为0.56 cm。

图1 井温测井评价压裂裂缝效果原理图*非法定计量单位,1 ft=12 in=0.304 8 m,下同(注:静态测井指储层未生产时的井温测井)

仪器组合自上而下为电缆头、遥传短接+磁性定位器、加重(Φ38 mm)、转换接头、存储式压力温度仪(Φ32 mm)。目的层段以1～3 m/min的稳定测速录取连续的井温曲线。

2 现场应用

青海油田×气藏为基岩(片麻岩)气藏,采用压裂措施投产。由于压裂施工后井口压力高(通常在40 MPa以上),目的井段深(通常在4 000 m以上),地层压力和地层温度高(压力80 MPa左右、温度170 ℃左右),目前青海油田所用生产测井井温仪器指标难以满足测井需求。

2.1 常规井温测井曲线与存储式井温曲线对比

为验证生产测井井温曲线(电缆直读)与存储式井温曲线的一致性,在同一口井开展了对比测井(2支仪器串连接一起)(见图2)。从图2中可以看出,对比测试曲线具有良好的相关性,保证了压后井温测井及解释的可靠性。

图2 存储式井温曲线与电缆式井温曲线对比测井

2.2 ×1井测试应用

×1井为基岩气田的1口评价井,岩性主要为变质灰岩,基质孔隙度2.8%～5.5%,平均基质孔隙度为4.3%,次生溶孔孔隙度1.3%,储层物性较差,碳酸盐岩含量高。目的层段为4 308～4 316 m,预计施工后地层压力80 MPa,地层温度170 ℃左右。

根据×1井地质特征和施工情况,采用文中测井工艺编制施工方案。×1井压裂施工结束后井口压力42.5 MPa,计算加重重量167.19 kg。现场采用Φ38 mm加重 10支,总重量200 kg,通过转换接头与Φ32 mm高温高压存储式温度仪连接。由于井口压力高,打开清蜡闸门时在防喷管内产生瞬时高压冲击力,极易造成仪器向上顶、电缆打扭甚至切断电缆。考虑以上因素,现场施工时,先关闭总闸门,打开清蜡闸门,安装好防喷装置,将仪器缓慢下过电缆防喷器,同时将电缆防喷器打压至2 MPa,依靠液压作用将仪器夹紧(可以有效防止由于开井造成仪器的上顶),然后将总闸门缓慢开至能听见细微的流体流动噪声,直至流体充满防喷管(可同时观察井口油压变化),此时启动注脂泵工作,注脂压力高于井口压力5～10 MPa为宜。按顺序依次打开总闸门、电缆防喷器泄压,仪器缓慢入井。到达目的层段时,以1～3 m/min测速平稳测井。

图3 ×1井压裂井温解释成果图

利用磁定位测井、电缆磁记号或自然伽马曲线校深,将连续点测的时间存储式压力—温度曲线转换成连续深度的压力—温度曲线进行压前、压后井温对比分析。

从图3中可以看出,×1井压裂后3条存储式井温曲线负异常非常明显,采用井温拐点(突变点)或半幅点法计算压裂缝高为22.3 m处,达到了预期压裂效果。

3 结 论

(1) 采用存储式高温高压温度仪测井替代常规生产井温测井,将存储式连续时间数据转换成对应的连续深度数据,二者在测井曲线对比上具有很好的一致性,满足了储层高温高压下井温测井的需求。

(2) 总结了高温高压井温测井施工工艺,对于今后开展类似高温高压测井具有借鉴意义。

(3) 目前该工艺在直井中应用效果较好,在下步工作中,可在水平压裂井中采用连续油管传输存储式井温测井仪的方式开展现场工艺试验,进一步拓展存储式测井方法的应用领域。

参考文献:

[1] 温伟. 补偿中子测井在水力压裂缝高检测中的应用 [J]. 辽宁化工, 2013, 42(7): 828-830.

[2] 单大为, 刘继生, 吕秀梅, 等. 测试技术在水力压裂设计及压裂效果评价中的应用 [J]. 测井技术, 2006, 30(4): 357-360.

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