CN1052776C - 动态法监测注水井注水推进方位的测试方法 - Google Patents

动态法监测注水井注水推进方位的测试方法 Download PDF

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张金成
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Abstract

本发明是一种用于石油地质、采油工程中测定注水井注水扩散方向的方法，其特征在于该测试技术利用油水井套管做接地体向地层供电，注液施工时向地层注入含有低阻体的工作液，通过注水井周围地面的测量电极，动态监测因工作液在地层扩散引起的地面电位变化，依此来确定注水推进的方向及水线推进的发育过程，该测试方法对油田开发的动态分析、注采调整和寻找残余油的分布、合理经济的制定开发方案可提供重要地科学依据。

Description

动态法监测注水井注水推进方位的测试方法
本发明是一种用于石油地质、采油工程测定注水井注水扩散方位的测试方法。
在油田开发过程中为提高注水效果，防止注入水沿高渗透带突进造成水淹是一项十分重要的工作，现有技术中主要采用的是放射性示踪剂井间监测技术，这种技术是在注水井注水作业时注入放射性示踪剂通过周围受益井取样分析其放射性活度，根据测得的放射性活度来绘制曲线，通过对曲线的综合分析来了解井间非均质特性及井间注入流体的动态，以此方法来达到井间监测的目的。这种测试技术的测试成本高、测试周期长，放射性示踪剂的半衰期不易控制，半衰期长会影响再次施工，半衰期短井间监测不到示踪剂，使之示踪剂物质制备困难，另外放射性物质对人体、环境、地层均可造成伤害和污染。
本发明的目的在于克服现有技术中的不足之处，提供一种利用油水井套管做接地体向地层供电，通过向注水井注水层段注入含有高矿化度浓度的工作液，地面布置环形测试点，利用动态监测仪来监测因工作液扩散引起的地面电位变化的测试方法。
本发明的任务是通过以下步骤来实现的：
(1)被测井与电流返回井的确定
根据被测井井身结构参数，在被测井周围1000-3000米以内，选择一口井深大于或等于被测井测试层位的井作为供电电流返回井；
(2)施工参数的选择
注入工作液：选择具有高矿化度浓度的溶液作为注入工作液；
注液泵压：控制在低于地层破裂压力及注液设备允许的范围以内；
测试半径：根据地层渗透率的大小、注液量的多少确定内、外圈的测量半径；
测试点夹角：以被测井为圆心，呈放射状对应布置两圈测点，相临两测点间圆心夹角6°-30°，每圈设置12-60个测点，每个测点处打入一个测量电极，相邻两个测试点间用多芯电缆连接；
接地电阻：被测井地区大地接地电阻小于4Ω；
(3)注液施工；
(4)数据录取和计算测量结果。
在注水作业中，将含有一定量电介质的高矿化度浓度的工作液注入注水层段，这部分注入地层的工作液可看成是一个场源，由于场源的存在使原电场的分布形态发生改变，利用油水井套管做接地体向地层供电，使大部分电流集中到工作液一带，致使工作液周围地层介质中的电流密度减少，通过在被测井周围地面环形布置多组测点，使用高精度的电位观测系统，跟踪监测注液施工过程中地面电位的变化，最后通过计算机进行数据处理，绘制电位变化曲线，通过对曲线的综合分析，来达到解释推断注水井注水推进方位的目的。
附图为测试原理图。
下面结合附图中的实例进一步说明：
附图中：被测井1、电流返回井2、发送机3、测点4、工作液5、异常场电流密度6、正常场电流密度7、地层介质8、供电线9、套管10、外圈测点11、内圈测点12、外圈测量电缆13、内圈测量电缆14、DYL-1型动态测量仪15、发电机16。
根据生产单位提供的被测井1，在其周围1000-3000米的范围内选择一口深度大于或等于被测井作业层段深度的井，作为供电电流的返回井2，根据线电极接地电阻的计算公式：
         R＝ρ×ln(4L/d)/2π L
式中：
        ρ—地层电阻率    (Ωm)
        L—1/2套管长度     (m)
        d—套管直径        (m)可得知接地体的下入深度和直径越大，接地电阻越小，所以选择油水井套管10做向地层供电的接地体是安全可靠的，现场注水施工前按测试原理图安置仪器设备，在注液前先向地层供电，形成正常场电流密度7，测试正常场的电位差，然后向地层注入含有高矿化度浓度的工作液5，形成异常场电流密度6，再测试异常场的电位差；所选用的含有高矿化度浓度的工作液，与地层介质8之间的电阻率差异在几十倍到上百倍之间，测试层位越深，测试半径越大，则注入地层的工作液4用量也越大。注液完毕后根据地层渗透率的大小、注入量的多少在地面确定内外两圈的测量半径，渗透率高、注入量大，测量半径则随之加大，测量半径选择好后，内外圈两相邻的测点之间的圆心角选在6°-30°之间，每圈的测试点选在12-60个之间，内圈测点12外圈测点11选好后按顺序做好标志，并呈放射形状用多芯电缆连接两相邻的测点4，将内圈测量电缆14外圈测量电缆13与DYL-1型动态测量仪15连接，发送机3由供电线9串接在被测井1和电流返回井2之间，发送机3的输出经过稳流后被送入井下，在选好的每个测点处打入一个测量电极，测量电极与多芯电缆相连，DYL-1型动态测量仪15按标志顺序扫描采集内、外圈对应两测量点间的电位差值，为降低测量电极的接地电阻，测量电极周围要注一定量的液体，测试所用的测量电极全部在地面布设，完成以上工作后在注液施工过程中要始终跟踪测量异常场的电位变化，根据总场电位差的公式：
        UHMN＝(1-N)UAMN+UCMN+UBMN       (1)
        UQMN＝UAMN+UBMN                 (2)
式中：
N     —电流分配系数；
UAMN —被测井在M.N两测试点产生的电位差；
UBMN —电流返回井M.N在两测试点产
        生的电位差；
UCN  —裂缝在M.N两测试点间产生的
        电位差；
UQMN —正常场电位差；
UHMN —异常场电位差；
由(1)式和(2)式得到下式：
    UCMN＝(UHMN-UQMN)/N+UAMN从公式得知，电流分配系数，其大小只能改变测试点间电位差的比例尺，不会改变曲线的形态，被测井的电压为一常数，只能使曲线沿纵轴平移，不会改变其形态，由此可见异常场电位差减去正常场电位差的值是反应两测试点间电位差的主要因数，由此得到下式：
             US＝UHMN-UQMN
式中：
US   —视纯异常电位差；
UHMN —异常场电位差；
UQMN —正常场电位差；
从上式可看出，视纯异常电位差的大小与低阻体扩散带的长度成正比，在注液施工中，随着注液时间的增加，低阻体扩散带的加长，地面电场的电信号将发生一定幅度的变化。
最后将测得的数据输入计算机进行处理，根据处理数据的结果绘制电位差视纯异常曲线，经过对曲线综合分析解释，推断和确定出注水推进方向及水线的发育过程。
该测试技术具有现场测试费用低、现场施工工艺简单、方便、可靠性高、测试精度高等优点；测试结果与生产实际情况吻合率平均为83.5％，可用于测试井深4000米以内注水井注水扩散的方向，测试施工所用含有高离子浓度的工作液对地层及生产管柱无污染无腐蚀，该方法为油田合理、经济地制定开发方案提供了重要的科学依据。

Claims (3)

1、一种测定注水井注水扩散方向的测试方法，它包括下列步骤：
(1)被测井与电流返回井的确定
根据被测井井身结构参数，在被测井周围1000-3000米以内，选择一口井深大于或等于被测井测试层位的井作为供电电流返回井；
(2)施工参数的选择
注入工作液：选择含有高矿化度浓度的溶液作为注入工作液；
注液泵压：控制在低于地层破裂压力及注液设备允许的范围以内；
测试半径：根据地层渗透率的大小、注液量的多少确定内、外圈的测量半径；
测试点夹角：以被测井为圆心，呈放射状对应布置两圈测点，相邻两测点间圆心夹角6°-30°，每圈设置12-60个测点，每个测点处打入一个测量电极，相邻两个测试点间用多芯电缆间接；
接地电阻：被测井地区大地接地电阻小于4Ω；
(3)注液施工；
(4)数据录取和计算测量结果。
2、根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于：测试所用的测量电极全部在地面布设，供电电极选用的是油水井套管。
3、根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于：选用的注入高矿化度工作液与地层周围岩石之间的电阻率差异在几十倍到上百倍之间。
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