井温注入剖面测井技术研究与应用

王舜 1 

李敏2 

冯素霞2 

李霞3

1. 中国石油华北油田公司二连分公司地质研究所 内蒙古 锡林浩特 026017 2. 中国石油华北油田公司二连分公司测试大队 内蒙古 锡林浩特 026017 

3. 河北华北油田友信勘探开发服务有限公司 河北 任丘 062552 

摘要：合理地优化测井工艺，提高资料质量，能更好地实现达到油田开发的降本增效。关键词：注入 侧面井 研究

Research and application of thermal injection profile logging technology

Wang Shun，Li Min，Feng Suxia，Li Xia

1. Institute of Geology，Erlian Branch of PetroChina Huabei Oilfield Company，Xilinhot 026017，China

Abstract：Reasonable optimized logging technology and data quality improvement can acquire better effects of cost saving and efficiency enhancement in oilfield development.

Keywords：injection；profile logging；research对全年约350井次生产测井项目先作统计调查，每一种测井项目内容全部含有井温资料，其中作为主要的分析手段的资料占1/5。其中专项注入井温剖面资料解释50井次，压裂井温10井次，产出剖面井温解释2井次，工程测井判断井下管柱损坏程度8井次，共70井次，其中质量优质38井次，占全部资料的54%。注入剖面取得优质资料特别少，只有40%。此，利用试井钢丝在正常测试上下运行能基本完全密闭的特性，引进存储式三参数（GR\\CCL\\T）测井仪器，利用试井钢丝起下设备测井，测井井口密闭得到彻底改善，资料得到根本改善，同一井的目的层段资料，改进后温场明显稳定，各异常反应基本可以准确对应层位。2）解释方法多种对比，确定合理的方法。目前通过各种渠道获得的井温解释理论有以下3个：a）温差计算法该方法基本理论就是以正常的地温梯度做基线，然后通过计算目的层处的温差，用具体计算公式Qa=Q*（A-B）；Qb=（Q-Qa）*（B-C）；依次往下递减计算换算出注入量。Q：总注入量；Qa：A点注入量。温差计算法，对于注入流体方向单一（如喇叭口在目的层段的上部）井的资料的效果基本可以达到要求；但是由于井下各目的层不能保证同一时间监测到数据，上下时间差异值大；而且所有注入井全部采用喇叭下至目的层段底部以下，这种办法计算基本得不到合理的解释结论。 b）面积对比法。该方法就是将目的层对应的井温曲线变化段用合理的切线封闭，然后计算出各部分的面积比，然后根据面积比确定注入量。Qa=Q*A/（A+B+……+F）这种办法存在几大问题：一是目的层密集，温场互相干扰，切线划分点难于选择，无法配比面积；二是各目的层厚薄的差异对于同注入量的层位用面积计算差异特别大，计算结果不合理；再就是对于各点的监测数据不能同一时间取得，由于时间差造成的计算误差加大。3）分析仪器参数对井温的影响，优化数据采样效果。目前通用井温仪器采用的是高灵敏度铂金探头。通过在油浴设备内加温试验，取得目前所用仪器的最佳反应特性，并以次计算出最佳的测井速度。计算式：V≤3600ΔT/λTG（m/h）在油浴中试验井温在同等时间范围内由5~10℃和由1 调查中存在的问题

1）在注入剖面测井中，由于大量的原因造成无法利用同位素测井取得准确的资料，而同步的井温测井资料在实际应用中出现解释结论与地质动态分析差异较大，造成资料无法应用，目前急需提高此类井温资料质量以辅助此类资料的准确分析。2）压裂井温解释中，对于评价压裂效果以及窜槽特性出现较多的分析不清，不同程度的影响产能评价。3）产出剖面测井中出现因井下管柱不规范造成集流卡点资料数据与实际不符，如何通过井温资料分析确定正确的产出剖面成为一个难题。2 原因分析

针对以往所有井温资料难以解决现存问题的现状，结合利用手中的资料，从施工工艺现场、设备仪器管理、资料解释方法等几个主要方面的分析，确认导致井温资料质量难于提高主要原因是：1）设备需要改善，现有设备使仪器录取不到稳定温场曲线；2）仪器采样精度和测井速度不匹配使井温曲线对于细节反应差；3）解释方法不合适，解释结论和实际情况不符合；4）关井时间未能使目的层各点井温达到最佳监测时机。3 解决方案

1）检查改变地面防喷设备，计量正常井温测井的溢流，减少溢流影响。检查正常井温测井时溢流量为3方/天，能满足测井质量。但是轻微溢流还是造成井内温场不稳定，在目的层段特别是顶部会出现温场整体上移，造成资料解释困难。但是目前现有条件正常井温测井是无法达到完全杜绝溢流的，电缆测井井口设施本身就很难达到完全密闭测井。为（下转第36页）

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工业、生产3 高温蠕变校核方法

在高温环境下，管道在一定的持续应力下连续变形。即使管道的应力低于材料的强度极限，但在一段时间后管道还是损坏了，这种现象被称为蠕变，这种失效称为蠕变失效。蠕变仅仅发生在高温条件下。对于碳钢和低合金钢，蠕变开始于温度370℃；对于高合金和不锈钢，适于430℃。在上述的烯烃裂解系统中，其操作温度明显进入了蠕变温度范围，此时就需要考虑蠕变对高温管道的影响。在管道系统中，蠕变状态下的设计许用应力仅仅基于两个标准。一个是100000h后的破坏应力；另一个是每1000个小时产生0.01%第二蠕变速率的应力值。对于这两个基准，通过使用合适的因数，在一定温度下，得到了一种材料的许用应力。在设计管道系统中，这些许用应力作为了主要的工作工具。[3]2017年第8期是持续应力部分，第三项是膨胀应力部分。表2是以优化模型中的烯烃裂解系统为基础，不考虑水压试验，风和地震的影响，同时弹簧已经在开始的计算中得到确定，所使用的载荷工况。表2 蠕变载荷工况定义

载荷工况L1L2L3L4L5L6L7L8

定义W+T1+P1+HW+T2+P1+HW+T3+P1+HW+P1+HL1-L4L2-L4L3-L4L4+L5

命名操作工况1操作工况2操作工况3安装工况1膨胀工况1膨胀工况2膨胀工况3蠕变工况，安装工况L4，膨胀从L4到L1

蠕变工况，安装工况L4，膨胀从L4到L2

蠕变工况，安装工况L4，膨胀从L4到L3

最大蠕变工况

应力类型OPEOPEOPESUSEXPEXPEXPCRP

组合方法未定义未定义未定义未定义代数法代数法代数法标量法

3.1 ASME B31.3蠕变许用应力规定

由ASME B31.3规范中302.3.2节规定材料进入蠕变范围，其许用应力取下面三种情况之中的最小值：（1）工作100000h发生断裂，取材料内部应力平均值的67%；（2）工作100000h发生断裂，取材料内部应力最小值的80%；（3）取工作1000h产生1%塑性变形的应力值。需要注意的是，其默认的材料许用值是以10000h为基准的。L10L11

L4+L7L12，L13，L14

L9

L4+L6

[4]CRP标量法

CRPCRP

标量法MAX法

4 结束语

本文通过对烯烃裂解系统中的部分高温管道进行应力分析和管道设计研究，对比了原有与优化两个模型设计。通过对比分析，探讨了烯烃裂解系统高温管道的优化设计方法。由于系统存在无色易燃易爆气体，所以不宜使用膨胀节来改变管道柔性。但可以通过改变管道走向，改变支吊架位置及形式来进行。3.2 ASME B31.3线性寿命分率法则

同时ASME B31.3 的附录V采用了LMP参数关系来描述在高温环境下，温度与时间的变化，也提供了管道在发生蠕变时的服役年限是否满足设计要求的方法与实例。需要注意的是，此寿命分率分析仅论及管道组件的整体强度，没有考虑局部应力的影响。3.3 EN-13480蠕变校核在CAESAR II中的应用

软件CAESAR II根据标准EN-13480[5]的等式12.3.5-1来计算蠕变应力：参考文献

[1]齐薇.DMTO装置副产物C4综合利用工艺的选择与应用[J].合成树脂及塑料，2017，34（2）：98

[2] 唐永进.压力管道应力分析[M].北京：中国石化出版社，2009

[3] API 560 Fired Heaters for General Refinery Service，2016

[4] Liang-Chuan （L.C.） Peng Tsen - Loong （Alvin） Peng，Pipe Stress Engineering

[5] ASME B31.3 Process Piping 2016

[6] EN 13480-3 Metallic industrial piping - Part 3：Design and calculation，2012

在此，Pc是计算压力（SUS）；MA为重力和其他持续载荷的合力矩（SUS）；MC为热膨胀和交变载荷的合力矩（EXP）；fCR为在蠕变范围内热的许用应力。在CAESAR II中，蠕变应力是一个持续工况（SUS）和一个膨胀工况（EXP）的标量组合。这个等式的前两项（上接第63页）

10~5℃的特性，温度由高至低时明显的灵敏度大大降低，经此验证后确定了所有井温测井必须下测，最佳测速为350~480m/h。4）井温测井关井时间是影响注入剖面测井质量的重要要素。在不同的注入量内进行了多次关井井温测井试验，确定了合理的关井时间范围。5 结束语

通过优化测井工艺，井温法注入剖面测井资料质量完全达到使用要求，在实际生产中提高了生产效率。 36