动态监测技术在油田开发中的应用与发展

石海峰

摘要：我国油田开发过程中由于开发后期面临含水量高、油层分布不集中、等问题，使得开采情况复杂，产量低。动态监测技术能够对开采过程中的变化参数进行采集，从而指导油田开发过程。文章主要就过套管地层测试、过套管油藏饱和度监测、微地震监测技术三大技术在油田开发过程中的应用和发展过程进行详细的研究，为有效的监控开发过程，合理调整开采计划，提高产率节约成本，为加强动态监测技术提供参考。

关键词：动态监测技术;油田开发;应用;发展

中图分类号：P631.4;TE144文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2019）11-0043-05

由于缺乏统一的管理，以及对油田多年的开发，我国很多油田已经面临开发后期，其特点是高含水或特高含水，这就代表着平面和层间储层均已高度水淹，致使余油分布不集中、层内水洗厚度增加，对油田开发的难度逐渐增大，另外，我国油田地下注水流线也经常有变化，导致油田油层分布不均匀，使得开采情况日益复杂。在油田开发过程中，对于油水井实现动态监测可以实时把握油井状态，给油田开采过程带来很大的便利，亦可以作为施工过程的重要依据，在开采过程中实时动态监测出现问题可以及时解决问题，有效提高工作效率，对油田开发过程安全进行保障。在日益复杂的油田开发过程中，对开采技术要求也越来越高，只有进一步发展我国动态监测技术，才能满足我国对于油田开发工作的需要，使我国的油田开发事业得到进一步的提升。然而目前我国的动态监测技术依然面临着很多严峻的问题，主要在生产测井技术和开发试井技术2个方面。

1生产测井技术和开发试井技术

1.1生产测井技术需要提升的方面

1）低渗透率油田注产剖面测井技术还不能满足生产需求，急需改进。

2）聚合物驱注产剖面测井技术依然不成熟，达不到开采要求，有待提高。

3）对于油田中剩余油量的评价技术的解释精度不够准确。

4）对于生产测井技术中的集成和定量需要进一步加强，深层气井、水平井和三元复合驱测试工艺技术有待提高。

5）对于特殊或者复杂的油井使用轨迹检测和套损检测技术的研究有待进一步加强。

1.2开发试井技术面临的技术难题

开发试井过程中面临的问题主要是资料录井技术方面和试井评价技术这两方面。资料录井技术存在的问题主要是使用的工具不配套、高端设备稀缺;试油、试采的工艺流程不够绿色环保，达不到环境要求;油井下的无线传输技术差、仪表稀缺等。试井评价技术主要是没有充分利用温度资料;目前还没有形成独立的试井评价系统;对于深层气井配套解释方法的研究欠缺;三元复合驱的试井解释方法有待提升;分层测试技术的方法效率低等。

面对以上存在的动态监测技术的挑战及其问题，长时间的油田开发必定导致高含水井数量的上升、改进方法不及时不足以解决问题、产率和品质下降等情形。因此，加强油田开发过程中动态监测工作力度，深化对动态监测技术在油天开发中的认识，来有效指导开发实践工作。

2動态监测技术在油田开发中的应用与发展

随着油田开发事业的发展，动态监测技术的种类越来越多，技术逐渐成熟，应用于油田勘探、开采以及后续评价过程中。对油藏开发有着极其重要的决定作用。

2.1过套管地层测试（CHDT）

在油井中确定压力和流体类型对于油藏的开发尤为重要，在套管井中得到的资料可以让工作人员根据具体的开发情况更好的设计开发方案，指导工人的开采作业。CHDT作为一种新型的测试仪器，可以钻过套管、水泥、花岗岩等，来测量油藏压力并收集地层流体样品。对孔洞的密封使得工作人员不再需要花费大量精力来修复套管和水泥就可以继续生产，提高了工作的便捷度和效率。

套管井数据可以有效的帮助油藏进行管理，压力数据是工作人员指定油藏管理计划最为重要的参考数据。Aera公司使用过套管地层测试对油井进行测试来确定5号井地层压力以及流体情况。根据这些测试结果对预测情况进行动态实时分析。在每个压力测试深度具有良好的重复性，表明作业进行的很顺利，如图1（左）。对压力数据的实时动态分析帮助该公司评估开采情况，以此优化开采计划。如图1（右）对四口井中测试的压力剖面（蓝色）和初始压力剖面（红色）相比较并进行分析之后为第5口井的二次开采计划的制订提供了很重要的参考信息，从而优化了油藏的管理。

除此之外，该技术还应用在以下方面。首先，是对于储气井中的储集层的识别;在井下条件较为复杂的时候作为一种风险极低且可以代替裸眼地层测试的测试方法，增加测试的安全性和可靠性;对于各种条件下的压力动态实时监测，例如水驱，二氧化碳驱、蒸汽驱过的压力情况。综上所述，这些优点使得过套管地层测试技术在油藏开发过程中得到了广泛的使用，加强对地层压力的监控，帮助相关工作人员对油田开发工作进行管理和作业。

2.2过套管油藏饱和度监测（RST）

RST是油藏饱和度测井仪，斯伦贝谢公司生产的新一代的饱和度监测产品。如图3所示，RST仪器分为A、B、C、D 4种类型，分类依据为井眼的大小。双探头能谱系统是RST仪器中特有的，能够同时记录碳与氧及双发射方式的热中子衰减时间。通过碳氧比C/O的值来确定含油饱和度，因为C/O值不受地层水矿化度的影响。当地层水矿化度低或未知的情况下，使用C/O模式测定含油饱和度是比较适合的。但是当地层水矿化度高，采用热中子衰减（Dual-Burst）模式测量更适合。因为RST测量的碳/氧比值与地层水矿化度无关，因此与电阻率法或俘获截面法不一样，RST测量的碳/氧比值计算得来的剩余油体积与地层水矿化度没关系。

与传统的碳/氧仪器不同，斯仑贝谢新一代的双探测器RST仪器的测量结果在以下2个方面更具有优势。

1）在ALPH处理时，将窗口法、剥谱法测定的碳氧比值结合起来比较，能够消除泥质含量对油藏饱和度的影响。

2）通过用ELANPLUS计算的体积分析结果逐点计算FCOR-NCOR交会图中的四个极点，能够有效消除井内流体、地层岩性的影响。

结合这两种测试方法能够确定和量化原生水和注入水的矿化度差别，矿化度高以及在清污混注条件下存在的饱和度测定不准确的问题轻易解决。在实际应用于测定深井饱和度时，在清污混注模式下，采出水矿化度变化范围宽（1-3x10⁵mg/L），使得中子寿命饱和度测试结果不准确。通过RS了仪器的使用，结合以上两种方法，克服了测试不准确的难题。

实例分析：2018年9月，利用RST技术对A井进行测井，通过对裸眼油井来解释测定结果，发现1、2号井的饱和度基本没变化如图4所示，没有水淹痕迹。从表1可以看出，2476m-2481处RST计算的饱和度值较大，為油层。2481m以下发现饱和度值逐渐下降，且水淹程度和饱和度值呈现负相关结果。2482m处即有明显的水淹现象。

通过对这测试结果的分析，2号层具有较低的孔隙率（12%），能作为物理夹层，1号层进行补孔补救。经过改进之后，每日产油43.9t（增加20.1t），含水量为4.7%（下降49.8%），效果突出如图5所示。由此次实验，良好的验证了饱和度测试结果和A井动态变化过程的吻合，因此RST技术应用于测井过程的动态监测时合适的，应得到广泛的推广。

2.3微地震监测技术

微地震是在开采地下矿井或者油田过程中发生岩石破裂而产生的小地震，此现象通常发生在裂隙的断面上，当断面上的应力受到生产活动的影响时，新产生的裂隙就会产生新的应力，集中在裂隙区域的应力能逐渐增大，当到达上限的时候就使得缺陷区域发生变形，裂隙变宽，部分应力能以声波的形式释放出来，从而形成了微地震。

微地震监测技术开始于1973年美国首先使用此技术用于地热开发行业，1987H.R.Hardy成功地运用声发射技术进行了地下水压裂缝的定位研究，到了80年代初，此技术已经能成熟的应用于地热行业，帮助监测水动力压裂作业并模拟、追踪流体的运移，确定开发井的目标及帮助描绘裂。由于微地震监测技术具有高分辨率覆盖以及低成本高效率等优点，逐渐应用于油藏开发行业，解决了地震检波器分辨率低的技术问题，逐渐从试验研究阶段转向商业应用。

微地震监测根据监测时间分为临时性和永久性监测，临时性监测周期短则几小时长则几周，技术成熟应用最多。永久性监测对设备要求高因此不常用。根据监测信号接收点的不同分为地面和井中监测，地面监测接受点在监测对象周围地面上，由于信号从地下传播上来路线复杂信号有损，使得监测数据信背比低、可靠性低。井中监测在目标井中布置接受点，使得信号大大增强，因此应用更广泛。

图6微地震监测技术包括3个方面：采集数据、震源成像、精细反演等。采集数据为监测的基础，左图为数据采集过程的示意图，压裂设备和记录设备的井间距离通常小于800m，采集过程中设计参数保持不变。在记录前需要标记检波器的位置，测定地层速度。震源成像是对采集数据后的重要工作，根据采集到的不同信息有不同的方法来处理。震源成像方法主要有纵横波时差法、Ceiger修正法、同型波时差法、偏振分析定位法、三圆相交定位法等五种方法。借助计算机技术，通过这些方法来呈现现场实时成像。以上成像方法都说设定速度均匀已知情况下计算得来的，为了得到真实情况需要进行精细反演。多次迭代逐步求取模型修正，直到满足要求为止。

低渗透率储层实现高产稳产的必要手段为储层压裂。为地震监测技术是目前储层压裂中最准确、实时、信息量最大最准确的监测方法，通过实时动态的微地震监测（图6为储层压裂过程的微地震监测成像）可以及时的指导压裂作业，及时调整工艺参数，例如压裂的范围、方向、大小进行调整、定位，考察压裂作业的情况，对其他的生产或者进一步的生产提出参考意见，进一步提升开采的效率。

油藏驱动也是实现油田稳产高产的重要手段，目前很多油田都依靠注水注气来保持高产稳产。在这个过程中，流体压力的移动和变化将触发微地震现象。微地震成像能对岩石内部流体前缘实现3D成像，信息更加准确更具有针对性，且成本低。通过对成像数据的分析，油田开发工作人员可以调整优化开发方案，提高开采效率和收益。

虽然微地震监测技术进入油田开发行业时间不长，但是通过很多公司和科研机构的努力，该方法在油田开发过程中具有高效率、低成本等优势，具有很大的应用价值。且我国油田开发主要考压裂、注水注气来实现高产稳产，所以对微地震的需求很大。因此微地震技术的应用和发展也会逐渐的更成熟。

3结语

本文主要对油田开发过程中动态监测技术的应用和发展进行了研究，主要设计的技术为过套管地层测试、过套管油藏饱和度监测、微地震监测技术。过套管地层测试代替传统裸眼地层测试方法，更简便可靠。过套管油藏饱和度监测在复杂条件下依然可以准确测定油井饱和度，进而分析水淹程度，及时调整计划。微地震监测技术最为新型技术在低渗透率储层、油藏驱动方面具有很大的潜力。

油藏开发工作是我国发展中非常重要的基础、决定性工作，一定程度上决定着我国的发展，因此必须提高油田开发过程中的工作质量和效率。动态监测过程对于油田开发有着至关重要的作用，应利用动态监测过程中的数据对开采计划进行合理的调整，制定科学的方案，减少能耗提高产率。对于动态监测技术在油田开发过程中的应用和发展应当引起人们的注意，动态监测技术在油田开过程中技术上依然还有待提升。