脉冲中子氧活化水流测井技术课件

脉冲中子氧活化水流测井技术脉冲中子氧活化水流测井技术脉冲中子氧活化水流测井技术 随着油田采油开发的不断深入，应用驱油和调剖的介质从水发随着油田采油开发的不断深入，应用驱油和调剖的介质从水发展到聚合物、三元复合剂和展到聚合物、三元复合剂和CDGCDG凝胶等。由于这些流体介质粘度高，凝胶等。由于这些流体介质粘度高，常规的测井方法不能完全适应注入剖面的监测需要，一定程度上影常规的测井方法不能完全适应注入剖面的监测需要，一定程度上影响了油田注采关系的协调。我公司引进的多功能脉冲中子氧活化水响了油田注采关系的协调。我公司引进的多功能脉冲中子氧活化水流测井仪是解决这一问题的有效方法。多功能脉冲中子水流测井仪流测井仪是解决这一问题的有效方法。多功能脉冲中子水流测井仪是集注水、注聚和三元复合驱油的专项监测技术，可以满足三次采是集注水、注聚和三元复合驱油的专项监测技术，可以满足三次采油注入井吸液剖面的测井需求，它不受流体粘度、管柱结构、岩性、油注入井吸液剖面的测井需求，它不受流体粘度、管柱结构、岩性、孔隙结构和大小的影响，能够有针对性地为改善注聚井、注水井驱孔隙结构和大小的影响，能够有针对性地为改善注聚井、注水井驱油效果及措施提供可靠的基础资料。我公司在多个油田进行脉冲中油效果及措施提供可靠的基础资料。我公司在多个油田进行脉冲中子氧活化水流测井技术服务，所测资料经各采油厂和地质所领导、子氧活化水流测井技术服务，所测资料经各采油厂和地质所领导、以及有关专家们的论证和验收，一致认为该项技术能够准确地反映以及有关专家们的论证和验收，一致认为该项技术能够准确地反映聚合物注入剖面，与动态资料结合的好，尤其是它的油套环空测量聚合物注入剖面，与动态资料结合的好，尤其是它的油套环空测量技术，解决了油田多年来因测试管柱下过注入层而无法监测的难题。技术，解决了油田多年来因测试管柱下过注入层而无法监测的难题。前前 言言随着油田采油开发的不断深入，应用驱油和调剖的介质从水2同位素吸水剖面同位素吸水剖面电磁流量计电磁流量计超声波流量计超声波流量计注入管柱统注井、分层配注喇叭口在层段以上的统注井、分层配注喇叭口在层段以上的统注井、分层配注注入流体油田水油田水、聚合物油田水、聚合物井况要求井筒干净井筒较干净井筒较干净测量方式连续测量连续测量、点测量连续测量、点测量测管外流是否否启动流量较低流量中等流量中等流量缺点间接测量流量，存在同位素沾污、漏失、沉降，精度低原油敏感性强，注聚井测量精度低原油敏感性强，注聚井测量精度低同位素吸水剖面电磁流量计超声波流量计注入管柱统注井、分层配注3目目 录录一、脉冲中子水流测井测量原理一、脉冲中子水流测井测量原理二、脉冲中子水流测井技术指标二、脉冲中子水流测井技术指标三、脉冲中子测井数学模型三、脉冲中子测井数学模型四、测井技术特点及资料解释四、测井技术特点及资料解释五、测井应用与典型实例五、测井应用与典型实例一、脉冲中子水流测井测量原理一、脉冲中子水流测井测量原理目录一、脉冲中子水流测井测量原理一、脉冲中子水流测井测量4BetaBetaBetaBeta衰变衰变7.13s7.13s7.13s7.13s半衰期半衰期氧活化氧活化O O O O16161616N N N N16161616O O O O16161616O O O O16*16*16*16*n n n n 脉冲中子水流测井是一种测量水流速度的测井方法。氘氚反映加速器中子源发射14MeV14MeV快中子可以和水中的氧核发生反应：n+n+1616OO1616N+pN+p而反应产生的1616N N要以 7.13s7.13s的半衰期进行衰变,其反应式为:1616NN1616O+O+r r 1616N N衰变发射出的r r射线能量不是单一的，主要是6.13MeV6.13MeV高高能量的r r射线。通过对1616N N发射的r r射线进行探测,可以知道仪器周围1616O O的分布,从而判断出仪器周围水流动的情况。Beta7.13s氧活化O16N16O16O16*n5 脉冲中子氧活化水流井下仪是由：脉冲中子氧活化水流井下仪是由：遥测遥测短节（短节（GRGR、CCLCCL、TEMPTEMP、PRESPRES）、脉冲中子氧）、脉冲中子氧活化水流测井仪及中子发生器活化水流测井仪及中子发生器组成。一次下组成。一次下井可完成自然伽马、井温、压力、接箍磁性井可完成自然伽马、井温、压力、接箍磁性定位的测量。测量过程中脉冲中子发生器发定位的测量。测量过程中脉冲中子发生器发射一段时间的中子射一段时间的中子,使井筒内（纵向上约使井筒内（纵向上约30cm30cm）水溶液中的氧元素活化。如果水流动）水溶液中的氧元素活化。如果水流动,r r射线探测器就可以测出水的流动信号射线探测器就可以测出水的流动信号,进而进而测出测出流体流体的速度。的速度。即采用一个较短的活化期即采用一个较短的活化期(1-10(1-10秒视水流的速度而定秒视水流的速度而定)，选择一个较长选择一个较长的数据采集期（一般为的数据采集期（一般为40-6040-60秒）进行活化测秒）进行活化测量。流体的速度是根据中子源至探测器的距量。流体的速度是根据中子源至探测器的距离、活化流体通过探测器的时间确定出来的，离、活化流体通过探测器的时间确定出来的，是一种已知距离的时间测量。数据的采集由是一种已知距离的时间测量。数据的采集由现场测井软件自动实时监控，确保每一次采现场测井软件自动实时监控，确保每一次采集的有效性。数据采集实现了质量控制的自集的有效性。数据采集实现了质量控制的自动化。动化。探 测 器 阵 列GR、井温、压力、CCL中子源中子源脉冲中子氧活化水流井下仪是由：遥测短节（GR、CCL6假假如如零零流流量量条条件件(图图a)a)存存在在，则则总总信信号号只只有有两两部部分分，即即背背景景组组分分和和静静态态氧氧活活化化，总总计计数数率率呈呈指指数数规规律律衰衰减减，半半衰衰期为期为7.137.13秒。秒。在在稳稳定定流流动动状状态态下下（图图b b），总总信信号号包包括括三三个个组组成成部部分分：由由天天然然背背景景得得到到的的常常规规背背景景组组分分、静静态态氧氧活活化化和和流流动动氧氧活化活化组分。组分。远远探探测测器器（图图c c、d d）总总的的计计数数率率仅仅包包括括恒恒定定的的背背景景分分量量和和流流动动氧氧分分量量，这这是是因因为为忽忽略了静态氧略了静态氧的影响。的影响。测井特征图测井特征图假如零流量条件(图a)存在，则总信号只有两部分，即背景组分和71、正常注入条件下，采用密闭测井施工；2、测井时根据井下管柱及井下工具的情况判断水流方向，确定仪器组合方式；3、点测前应用GR、CCL进行深度校深；4、遵循顺流测量、流量守恒的原则，按大流量到小流量的顺序，沿着水流方向定点测量，并将水流各分支测量清楚，追踪到零流量。中子源探测器下水流套管油管注入层中子源探测器上水流套管油管注入层泥岩泥岩致密层致密层下水流测井上水流测井1、正常注入条件下，采用密闭测井施工；脉冲中子氧活化水流测8油管峰值油管峰值油套环空峰值油套环空峰值氧活化水流测井时间谱图氧活化水流测井时间谱图油管峰值油套环空峰值氧活化水流测井时间谱图9零流量零流量氧活化水流测井时间谱图氧活化水流测井时间谱图零流量氧活化水流测井时间谱图10目目 录录一、脉冲中子水流测井测量原理一、脉冲中子水流测井测量原理二、脉冲中子水流测井技术指标二、脉冲中子水流测井技术指标三、脉冲中子测井数学模型三、脉冲中子测井数学模型四、测井技术特点及资料解释四、测井技术特点及资料解释五、测井应用与典型实例五、测井应用与典型实例二、脉冲中子水流测井技术指标二、脉冲中子水流测井技术指标目录一、脉冲中子水流测井测量原理二、脉冲中子水流测井技术11仪器最大耐压：60.0Mpa；仪器最大耐温：125 ；仪器最大外径：43.0mm；仪器重量：30.0Kg；仪器长度：5.0m、加重长度：3.0m，合计：8.0m；中子产额：1.0108S-1；仪器测量范围及精度：水：6-20m3/d10%；20-400m3/d 5%；400-600m3/d10%；聚合物：60-200 m3/d 5%；200 m3/d(10%)60 m3/d。仪器最大耐压：60.0Mpa；仪器最大耐温：125；仪12目目 录录一、脉冲中子水流测井测量原理一、脉冲中子水流测井测量原理二、脉冲中子水流测井技术指标二、脉冲中子水流测井技术指标三、脉冲中子测井数学模型三、脉冲中子测井数学模型四、测井技术特点及资料解释四、测井技术特点及资料解释五、测井应用与典型实例五、测井应用与典型实例三、脉冲中子测井数学模型三、脉冲中子测井数学模型目录一、脉冲中子水流测井测量原理三、脉冲中子测井数学模型13C探测器计数率；da(t)单位体积的放射性活度；E中子通量；2平均伽马吸收系数；Z（,z,）柱坐标系下的轴向坐标；Ls表示源距；r 水流方向与仪器平行距离；-Z1轴向负方向上足够远、单位体积中子通量不 足以产生足够活性位置；+Z2轴向正方向上足够远、活度无法被探测器记 录到的位置。Z=0水流方向中子源rZ=Ls伽马探测器-Z1+Z2脉冲中子氧活化水流测井流量计算公式C探测器计数率；Z=0水14中子爆发时间宽度；中子脉冲过后探测器计数率随时间变化函数。水流从中子源到探测器的时间为：流量；井下管柱有效横截面积；井下流量流速。若以Ls表示源距(中子源靶到伽马射线探测器晶体中央的距离)，则水流相对于仪器的速度为：Z=0水流方向中子源rZ=Ls伽马探测器-Z1+Z2中子爆发时间宽度；中子脉冲过后探测器计数率随时15目目 录录一、脉冲中子水流测井测量原理一、脉冲中子水流测井测量原理二、脉冲中子水流测井技术指标二、脉冲中子水流测井技术指标三、脉冲中子测井数学模型三、脉冲中子测井数学模型四、测井技术特点及资料解释四、测井技术特点及资料解释五、测井应用与典型实例五、测井应用与典型实例四、测井技术特点及资料解释四、测井技术特点及资料解释目录一、脉冲中子水流测井测量原理四、测井技术特点及资料解16 不使用固体、气体放射性示踪剂，无放射性污染；与同位素示踪测井比不存在污染、沉降及大孔道等问题 的影响；测井结果不受岩性和孔渗参数以及射孔孔道大小的影响；测井结果只与套管和油管中流体的流速有关，与地层其 它参数无关。无可动部件，不受地层出砂影响。不使用固体、气体放射性示踪剂，无放射性污染；与同17 依据测量的时间谱线，计算出流体速度；依据管柱内径，计算出流体的流量（合层流量）。依据递减法原理，依次计算出分层流量。脉冲中子水流测井资料解释依据测量的时间谱线，计算出流18目目 录录一、脉冲中子水流测井测量原理一、脉冲中子水流测井测量原理二、脉冲中子水流测井技术指标二、脉冲中子水流测井技术指标三、脉冲中子测井数学模型三、脉冲中子测井数学模型四、测井技术特点及资料解释四、测井技术特点及资料解释五、测井应用与典型实例五、测井应用与典型实例五、测井应用与典型实例五、测井应用与典型实例目录一、脉冲中子水流测井测量原理五、测井应用与典型实例191、常规注入剖面测量；2、确定注聚合物、三元复合驱井、CDGCDG凝胶等高粘度流体凝胶等高粘度流体注入剖面；3、确定同位素测井难度大的注水井的注入剖面，比如：大孔道、裂缝井、深穿透射孔井的注入剖面以及低注入量、低孔隙度、低渗透率油田注水井的注入剖面；4、确定笼统注水井、分层配注井的吸液剖面，可直接测量油套空间的水流速度，适合于分层配注方式的水井注入剖面测量；5、调剖试验井流量测量；6、在注入井中探测和识别水泥环中的串槽位置、确定封隔器密封效果、漏失部位、水流进出口位置。一、测井应用范围1、常规注入剖面测量；201 1、基础数据、基础数据测井日期2005年7月9日地区胜坨井内介质聚合物套管规范139.7 mm设计尾管深度1974.62 m日配注量160.0m3/d生产方式笼统正注测井方式密封上水流测井测井压力10.9Mpa射孔井段1904.0-1966.0 m测量井段1845.0-1980.0 m施工层位 S二11-2、23、35常规笼统注入井常规笼统注入井二、典型实例1-1-741井1、基础数据测井日期2005年7212 2、测井解释成果图、测井解释成果图2、测井解释成果图22脉冲中子氧活化水流测井技术课件23总流量零流量测点深度（m）合层注入量（m3/d)分层绝对吸入量（m3/d)相对吸入量(%)油套空间向上套管内向下1900.00.013.88.661906.513.84.22.6418.011.31930.018.017.811.1717.811.171957.035.892.257.881964.0128.07.14.461965.0135.124.215.19123.577.531970.2159.3总流量零流量测点深度合层注入量（m3/d)分层绝对吸入量相对241、本次测井采用脉冲中子水流测井仪进行测井，录取的参数有流量、GR、井温、压力和磁性定位。2、该井生产方式为油管笼统正注，井内介质为聚合物，被测流体流动方向为油套空间向上水流。3、测井资料是在密闭条件下录取的，测井时仪器工作正常，井口注入压力及流量稳定。4、流量剖面图。该井实测全井注入量为159.3m3/d，测井在1969.0m重复测量总注入量为158.8m3/d，重复性良好，符合测井质量控制标准。各个吸入层均为上水流。5、解释结果。全井共有3个射孔层，主吸入层为S二35的顶部（1962.0-1964.0m），绝对吸入量分别为92.2m3/d，相对吸入量占总吸入量的57.88%。氧活化测井反映S二35层内吸聚存在很大差异，出现了聚合物沿主力油层层中指进，造成油井过早见聚。4 4、结论、结论1、本次测井采用脉冲中子水流测井仪进行测井，录取的参数有25同位素测井图同位素测井图同位素测井图同位素测井图氧活化测井氧活化测井氧活化测井氧活化测井图图图图只有只有NG3NG33 3层吸聚！层吸聚！1202.51202.5米套管漏米套管漏 ！QX1-3QX1-3QX1-3QX1-3井井井井是是是是一一一一口口口口注注注注聚聚聚聚井井井井，测测测测同同同同位位位位素素素素注注注注入入入入剖剖剖剖面面面面，全全全全井井井井沾沾沾沾污污污污，无无无无法法法法解解解解释释释释；氧氧氧氧活活活活化化化化测测测测井井井井却却却却很很很很好好好好的的的的反反反反映映映映出出出出了了了了井井井井下下下下各各各各层层层层的的的的注入情况注入情况注入情况注入情况。解决解决同位素沾污、确定套管漏失位置同位素沾污、确定套管漏失位置同位素测井图氧活化测井图只有NG33层吸聚！1202.5米套26 下下图图是是 N26N1N26N1井井的的同同位位素素和和氧氧活活化化的的测测井井成成果果对对比比资资料料。该该井井是是一一口口十十字字架架过过油油层层的的笼笼统统注注聚聚井井。0505年年6 6月月8 8号号测测同同位位素素，12881288米米遇遇阻阻，最最下下面面的的NG3NG35 5层层部分砂埋部分砂埋。6 6月月1616日氧活化测井下至日氧活化测井下至12831283米遇阻，米遇阻，NG3NG35 5层未露出层未露出。与与同同位位素素相相比比，氧氧活活化化测测井井在在解解决决部部分分层层段段被被砂砂埋埋的的井井的的注注入剖面测井方面入剖面测井方面具有明显优势具有明显优势！适应适应部分层段被砂埋的井部分层段被砂埋的井下图是N26N1井的同位素和氧活化的测井成27Ng53层层上部不上部不吸水吸水同同属属于于中中一一区区馆馆5/155/15单单元元的的 7N127N12井井只只有有两两个个射射开开层层位位，且且均均为为厚厚层层。测测井井结结果果不不仅仅显显示示出出该该井井下下部部层层位位Ng5Ng55 5层层底底部部的的吸吸水水要要比比顶顶部部好好，而而且且，在在上上部部注注聚聚大大厚厚层层Ng5Ng53 3层层中中，其其主主要要吸吸水水部部位位在在层层段段的的下下部部，即即Ng53层段上部不吸水层段上部不吸水。细分厚层注入状况，为剩余油挖潜提供依据细分厚层注入状况，为剩余油挖潜提供依据 基基于于以以上上分分析析，说说明明Ng53 层层上上部部动动用用差差，剩剩余余油油富富积积，具具有有潜潜力力。氧氧活活化化测测井井结结果果为为Ng53层层顶顶部部剩剩余余油油挖挖潜潜提提供供了了有有力力的的依依据据。以以此此为为依依据据，打打出出水水平平井井13P514、13P510，两两口口井井投投产产后后，目目前前已已累计产油累计产油2.42万吨万吨。Ng53层上部不吸水同属于中一区馆5/15单元的7N12井28 N5-01 N5-01 是是一一口口光光油油管管笼笼统统正正注注井井，十十字字架架尾尾深深12551255米米。测测井井发发现现12131213米米以以下下磁磁定定位位异异常常，有有明明显显射射孔孔显显示示，接接箍箍距距离离呈呈现现明明显显异异常常。该该位位置置以以下下的的油油套套环环空空上上水水流流为为零零，但但存存在在明明显显下下水水流流。据据此此，判判断断为为油油管管在在12131213米米脱脱落落，该该位位置置以以下下水水流流应应当当是套管下水流。是套管下水流。300300米，油管下米，油管下水流，水流，199199方方12171217米，套管米，套管下水流，下水流，199199方方12321232米，套管米，套管下水流，下水流，2020方方油管脱落井油管脱落井N5-01是一口光油管笼统正注井，十字架尾深12529油套分注井油套分注井1 1、基础数据、基础数据测井日期2007年8月5日地区陕西吴旗(长南)井内介质清水套管规范139.7 mm人工井底2335.6 m日配注量油管：20.6m3套管：25.7m3注入方式油套分注测井方式密封上水流测井测井压力油管10.5Mpa套管11.5Mpa射孔井段 2263.0-2270.0m 2296.0-2303.0m眼管位置2300.0(1.0)m施工层位长632-3油套分注井白215-35井1、基础数据测井日期2007年8302 2、测井解释成果图、测井解释成果图2、测井解释成果图31验封深度2291.0m眼管2300.0m验封深度2291.0m眼管2300.0m32层号层位射孔井段(m)吸水井段(m)吸水厚度(m)测点深度(m)油套分注相对吸入量(%)绝对吸入量m3/d吸水强度m3/(d.m)吸水结论油管向下m3/d油套向下m3/d油套向上m3/d147.220.025.42250.020.125.549长6322263.02264.02263.02264.01.02264.021.316.4714.204.20吸水49长6322264.02265.02264.02265.01.02265.018.610.5982.702.70吸水49长6322265.02267.02265.02267.02.02267.016.29.4122.401.20吸水49长6322267.02268.02267.02268.01.02268.015.91.1760.300.30微吸49长6322268.02269.02268.02269.01.02269.08.927.4517.007.00吸水49长6322269.02270.02269.02270.01.02276.00.034.9028.908.90吸水2291.00.053长6332296.02297.02296.02297.01.02293.00.00.0000.000.00不吸53长6332297.02300.62297.02300.63.62297.020.1100.020.105.58吸水53长6332300.62302.02300.62302.01.42302.00.00.0000.000.00不吸53长6332302.02303.02302.02303.01.02315.00.00.0000.000.00不吸层号层位射孔井段吸水井段吸水厚度测点深度油套分注相对吸入量绝33油管配注量为20.6m3/d，套管配注量为25.7m3/d，测井实际测量油管注入量为20.1 m3/d，套管注入量为25.5m3/d，长632层组测井解释主要吸水层段为2268.0-2270.0m,绝对吸入量为15.9m3/d，占总吸入量的62.4%；长633组由于注水层的中部下有一根眼管(2299.6-2300.6m)，造成测井仪器无法判断水流方向，测井在该层上下进行了多点测量，均没有探测到流量，测井认为一是眼管对应地层存在裂缝，二是注入水在眼管附近形成的紊流使仪器无法探测到水中的氧元素，故而测井综合解释在眼管井段内的注入量为20.1m3/d。该井封隔器座封良好，2291.0m没有测到油套环空流量。解释结论油套环空总量油套环空峰值为零油管总量油管配注量为20.6m3/d，套管配注量为25.7m3/d，34 套管内下水流测井，尾管必须带喇叭口，以确保测井仪器的安全；套管内下水流测井最好选择近期刚作业完的井，避免因聚合物沉积或 井内出砂而造成测井遇阻，确保取全测井资料；测试管柱下过注入层的环空井（油套上水流测井），尾管内应带有十字 架，保证测井仪器的安全。十字架应距最下注入层底部 8.0m，确保总 注入量的采集；带配水管柱的井，配水器的内径56mm。配水器的位置不能正对着注入层，使测井仪器无法判断水流方向，而不能确保正常施工；油套分注带眼管管柱的井，眼管的位置不能正对着射孔层，使测井仪器无 法判断水流方向，而不能确保正常施工；原则上一口井8个测量点。注入层厚度大于3.0m的在层内视物性变化增加一 个测量点，特殊需要则按地质研究所给定的深度点进行测量。三、氧活化测井选井条件套管内下水流测井，尾管必须带喇叭口，35脉冲中子氧活化水流测井技术解决了油田多年来因管柱下过测试层位而无法准确测试的难题，与同位素测井、传统流量计测井相比具有显著技术优势。其测井结果与油田开发的静态、动态情况符合率较好，基本上正确反映了测试注入井地层的注入情况，为注聚监控与调整工作，提供了科学的依据。结结 论论脉冲中子氧活化水流测井技术解决了油田多年来因管柱下过测试层位36脉冲中子氧活化水流测井技术课件37