阵列流动成像测井技术在产液剖面的研究与应用

摘要：新疆油田玛湖凹陷砾岩油藏水平井进入开发后期后，储层“先天不足”与生产“后天损耗”叠加，开采难度急剧增大。核心难题是如何经济有效地动用那些分布在复杂微纳孔喉中、且地层能量严重不足的剩余油。阵列流动成像测井仪是实现复杂井精细化、智能化管理的关键工具。它将井筒内不可见的流动变为可见的数据和图像，直接服务于增产措施优化、提高采收率等核心目标。随着科技进步和应用需求增长，该技术将在能源开发中发挥更重要作用。

关键词：玛湖凹陷；砾岩油藏；阵列流动成像测井仪

0引言

本文是以新疆准格尔盆地克拉玛依油田XX井为研究对象，XX井于2021年7月02日完井，完钻井深6700.00m，最大井斜90.38°，造斜点3695.00m，目前人工井底6669.65m。采用可开关固井滑套+连续油管环空分段压裂工艺施工，利用连油打开滑套生产。

XX井以顶部克拉玛依组横向对比，伽马值呈低值特征，纵向进行砂体追踪，克拉玛依组底部连续发育三套薄砂体，该特征区域上沉积稳定，百口泉组地层特征相似，地层可连续追踪对比，确认本井钻遇目的层为XX井T₁b₁²。

根据水平井储层井眼轨迹及与邻井储层发育对比分析，该井水平段轨迹穿行T₁b₁²中上部油层，水平段长度2613.00m，油层厚度2238.88m；测井解释甜点钻遇率85.68%。

1、流动剖面解释模型

当地层中产出的油气水在井筒中进行流动时，受到井斜、流量和流体性质等多个因素的影响，流体速度和分布形态复杂多变。基于仪器测试数据，利用相关解释方法反演出井下流体的流动剖面，是生产测井解释中最重要的环节之一，许多学者和公司都进行了研究并提出了一些解释模型。Nicolas等人基于垂直井油水两相流中泡状流流型的实验数据，研究了流体性质和流量对滑脱速度的影响，分析了泡的速度、持率和滑脱速度之间的关系。提出了利用重力加速度、流体密度、界面张力、持率及流体系数（通过实验分析得到）计算滑脱速度的关系式，进而计算分相流量。该模型适用于垂直井油水两相流，且流型为泡状流时计算结果最精确。

2、阵列电磁波持水率计算方法

阵列电磁波持水率仪通过仪器测量局部持水率来计算整个井筒横截面的持水率，以12个持水率探头的测量值来计算井筒持水率值。针对目前持水率计算5种方法。水平井产出剖面测井过程中，仪器自身旋转会造成不同深度探头相对位置发生变化，探头响应值对平均持水率贡献权重亦发生相应变化。对水平井油水两相流而言，由于水相密度明显高于油相，油水在重力作用下发生分异，层流条件纵向剖面上同一水平高度流体性质相同。

研究在面积权重基础上，通过优化提出按两点之间垂直距离中点进行划分的径向投影中点切分面积法，区域A1边界为1号探头与2号探头之间垂直高度的中点，区域A2为A1下边界到2号探头与3号探头垂直高度的中点。以此类推，共将水平管横截面积划分为7个区域，越靠近中点其面积权重也就越大，2种面积法的具体权重比值。当仪器旋转后，重新以探头垂直高度中点划分依旧能保证划分区域的有效性。仪器旋转一定角度后，原有的以高度平均的面积法存在部分区域没有包含探头，该部分面积将无法计算持水率，而以中点划分的方式，在已知旋转角度后，以相邻点垂直高度中点继续细分面积区域，采用微积分算出各个面积大小，进行比值得到各部分权重。

综合5种持水率算法，基于不同含水率条件测量计算得到12个探头持水率值进行井筒持水率计算。对比表明，径向投影中点切分面积法和权系数法计算得到的持水率与井筒真实情况较为接近，总体平均相对比误差分别为16.3%，21.2%，在持水率高于70%和低于30%条件下径向投影中点切分面积法要优于权系数法。径向等高面积法整体精确度低于径向投影中点切分面积法；分层界面法计算的持水率在高含水条件已完全偏离了井筒实际情况，不能用于持水率定量计算；平均插值法作为最为简洁的计算方法，因其未考虑探头分布位置影响，计算相对误差整体偏高。

3、测试施工与质量控制

使用连续油管光电复合缆（光纤单元+电缆缆芯）下井工艺，推送多参数仪器至人工井底，在关井、开井等工作制度下进行光纤DTS+DAS采集、多参数数据点测采集，光纤测井完成后，上提完成多参数连续曲线采集。多参数测井仪器串七参数仪器：磁定位+伽马+温度+压力+密度+持率+涡轮流量。光纤测井测量段：全井段（井口-人工井底）。

根该井人工井底6669.65m，光纤下井至5340.00m遇阻，实际测量位置4086.30-6669.55m，第1至3滑套未测全。采用“关井—开井”的工测顺序，其中包括3mm油嘴、4mm油嘴、4.5mm油嘴、5mm油嘴四种生产制度，不同生产制度下分别以10m/min、15m/min、20m/min测井速度进行上提和下放测量，仪器下放至5340.00m遇阻。测井过程描述：

建立不同的生产制度进行测井作业（4种测井制度3.0mm油嘴、4.0mm油嘴、4.5mm油嘴、5.0mm油嘴生产）在3mm油嘴开井状态下，待井口生产稳定后，开展流动成像测井，仪器顺利到达要求测量井段位置，分别以10m/min，15m/min，20m/min的速度上提下放进行测量，共测量6组数据。再下至井底进行点测。在8月19日2：00仪器至4850m遇阻，提出仪器进行通井工作，通至合适位置后继续测试。

3.1深度校正

以该井自然伽马曲线GR（完井）为基准，将生产测井自然伽马GR曲线作为待校深曲线，结合不同测速中的磁定位曲线，利用自然伽马曲线的偏移量，将测量曲线进行深度归位。

3.2质量分析

表1为XX井测试前刻度，对流动成像仪的ATFT涡轮转动状态、阵列持率仪（HYD）、阵列温差流量计（TFAT）的响应状态进行了检查和标定，保证仪器功能状态正常的情况下进行流动剖面测试，保证实现数据质量控制。

表1阵列电磁波持水率计刻度响应值

4、定性分析

3mm油嘴流量定性分析：综合阵列涡轮流量计处理计算的速度剖面，综合分析得到该井产液剖面成果，阵列涡轮分析流量随产出变化波动较大，主要是受产液量和井身结构变化的影响，产出段有一定起伏变化。

4mm油嘴流量定性分析：阵列涡轮分析流量随产出变化波动较大，主要是受产液量和井身结构变化的影响，产出段有一定起伏变化。

4.2定量分析

3mm油嘴定量解释：综合阵列涡轮流量和阵列电磁波持水率解释4120.5~4121.5m为该井的主产层，相对产液量为5.41%；5183.50-5184.50m为次产层，相对产液量为4.64%。

4mm油嘴定量解释：综合阵列涡轮流量和阵列电磁波持水率解释喷射点5317.70-5318.70m为该井的主产层，相对产液量为5.055%；4849.2~4850.2m为次产层，相对产液量为3.90%。

4.5mm油嘴定量解释：综合阵列涡轮流量和阵列电磁波持水率解释喷射4849.20-4850.20m为该井的主产层，相对产液量为5.40%；5249~5407.2m为次产层，相对产液量为4.07%。

5mm油嘴定量解释：综合阵列涡轮流量和阵列电磁波持水率解释4120.50~4121.50m为该井的主产层，相对产液量为4.23%；4849.20-4850.20m为次产层，相对产液量为3.92%。

4.2地质工程一体化分析

将3mm、4mm、4.5mm、5mm四个油嘴分段产量与孔隙度、含油饱和度和加砂强度相关性分析得出分段产量和储层孔隙度有明显相关性，孔隙度高对应簇产油量较高；分段产油量与含油饱和度和加砂强度未见明显相关性。3mm、4mm、4.5mm、5mm四个油嘴分段产量与施工参数相关性分析发现3mm油嘴平均砂比与产能分布未见明显关系；4mm、4.5mm、5mm油嘴日产量与加液强度、破裂压力存在相关性；破裂压力低产量相对高，储层破裂压力或为产能分布主要因素。该井全井各段岩性和含油性差异较小。各层产量差异受工程因素影响较大。

5、结论

（1）阵列涡轮和阵列持率计能测量井筒截面不同位置的流体速度及持率分布，反映水平井油水两相井筒流体流动状态，确定水平井有效生产层段。

（2）XX井在3mm油嘴生产制度下主产层为4120.5~4121.5m；4mm油嘴生产制度下主产层为5317.70-5318.70m；4.5mm油嘴生产制度下主产层为4849.20-4850.20m；5mm油嘴生产制度下主产层为4120.50-4121.50m。

（3）四种生产制度解释产量随着生产制度增大而增大（3mm油嘴65.33方/天，4mm油嘴115.67方/天、4.5mm油嘴104.05方/天、5mm油嘴125.61方/天）；四种生产制度解释含水率随着生产制度增大而增大（3mm油嘴76%，4mm油嘴75.7%、4.5mm油嘴77.07%、5mm油嘴78.25%），推荐继续使用4mm油嘴进行生产。

参考文献

[1]宋红伟,郭海敏,郭帅,等.水平井油水两相分层流分相流量测量方法[J].石油勘探与开发,2020,47（3）:573-582.

[2]邸德家,毛军,张同义,等.涪陵页岩气水平井产出剖面测试技术分析与应用[J].测井技术,2016,40（6）:731-735.