生产测井课件

由由于于东东辛辛地地区区构构造造复复杂杂，加加之之进进入入特特高高含含水水开开发发后后期期，平平面面、层层间间及及层层内内油油水水关关系系越越来来越越复复杂杂，剩剩余余油油分分析析难难度度加加大大，而而饱饱和和度度监监测测则则为为我我们们认认识识剩剩余余油油提提供供了了有有力力的的工工具具，本本专专题题着着重重就就目目前前油油田田常常用用并并且且技技术术上上成成熟熟的的三三种种饱饱和和度度测测井井仪仪器器（硼硼中中子子、PND PND、SNP)SNP)，从从理理论论上上探探讨讨这这三三种种仪仪器器在在地地质质上上的的应应用用界界限限，为为合理地选择测井仪器提供依据合理地选择测井仪器提供依据。前言前言 由于东辛地区构造复杂，加之进入特高含水开发后期，平面1PNDSNP硼中子矿化度井筒环境岩性地层物性仪器外径测量模式探测深度地质因素工程因素影响仪器选择的因素影响仪器选择的因素PNDSNP硼中子矿化度井筒环境岩性地层物性仪器外径测量模式2一、原理综述一、原理综述二、二、PND三、硼中子三、硼中子四、四、SNP提纲提纲一、原理综述二、PND三、硼中子四、SNP提纲3过套管储层评价中子俘获系列(PNC)中子非弹性碰撞系列PND测试仪（康普乐公司）硼中子寿命测井（国产）高精度C/O测试仪（大庆）监测系列和主要仪器监测系列和主要仪器C/O测试仪（80年代产品）过套管储层评价中子俘获系列(PNC)中子非弹性碰撞系列PND4原理图解原理图解中子中子地层原子地层原子1010微秒微秒10001000微秒微秒1 1秒以上秒以上非弹性碰撞释放高能伽马射线非弹性碰撞释放高能伽马射线热中子俘获释放低能伽马射线热中子俘获释放低能伽马射线中子活化释放伽马射线中子活化释放伽马射线0-100-10s s：产生的伽马射线来自非弹性碰撞，产生的伽马射线来自非弹性碰撞，用途用途：碳氧比测量：碳氧比测量10-100010-1000s s ：产生的伽马射线来自中子俘获，产生的伽马射线来自中子俘获，用途用途：中子俘获测量：中子俘获测量1s1s以上：以上：产生不稳定的伽马射线产生不稳定的伽马射线轰击轰击14MeV原理图解中子地层原子10微秒1000微秒1秒以上非弹性碰撞释5一、原理综述一、原理综述二、二、PND三、硼中子三、硼中子四、四、SNP提纲提纲一、原理综述二、PND三、硼中子四、SNP提纲6自然伽马探头自然伽马探头节箍节箍远探头远探头近探头近探头中子发生器中子发生器12”14”PNDPND仪器仪器自然伽马探头节箍远探头近探头中子发生器12”14”PND仪器7中子中子地层原子地层原子1010微秒微秒10001000微秒微秒1 1秒以上秒以上非弹性碰撞释放高能伽马射线非弹性碰撞释放高能伽马射线热中子俘获释放低能伽马射线热中子俘获释放低能伽马射线中子活化释放伽马射线中子活化释放伽马射线10-1000us10-1000us：产生的伽马射线来自中子俘获，产生的伽马射线来自中子俘获，PNDPND通过探测该部分伽马射线计算地层相关参数。该通过探测该部分伽马射线计算地层相关参数。该模式下仪器的模式下仪器的探测深度探测深度达到达到25-50cm25-50cm。轰击轰击14MeVPNDPND测量模式测量模式中子地层原子10微秒1000微秒1秒以上非弹性碰撞释放高能伽8俘获截面俘获截面PNDPND地层原子俘获中子和组成地层各种物质的地层原子俘获中子和组成地层各种物质的俘获截俘获截面面成正相关关系，俘获截面越大，中子越可能被成正相关关系，俘获截面越大，中子越可能被俘获。通常俘获截面用俘获。通常俘获截面用表示表示1 1、淡水和油俘获截面、淡水和油俘获截面相近，相近，PNDPND无法区分。无法区分。故要求水的矿化度越高故要求水的矿化度越高越好越好2 2、各种储层岩石的俘、各种储层岩石的俘获截面值重叠，获截面值重叠，PNDPND无无法区分岩性法区分岩性俘获截面PND地层原子俘获中子和组成地层各种物质的俘获截面成9测井响应测井响应PNDPND烃烃（1-Sw1-Sw）水水Sw 泥质成分泥质成分Vsh岩石基质岩石基质1-VshPNDPND的的测井响应测井响应是地层各物质是地层各物质俘获截面俘获截面的线性组合，的线性组合，其权重为相应的体积百分数其权重为相应的体积百分数log=（1-Vsh-）M+Sw w+Vsh sh+（1-Sw）H 测井响应：测井响应：岩石基质岩石基质水水泥质成分泥质成分烃烃地地层层组组分分体体积积百百分分数数测井响应PND烃（1-Sw）水Sw 泥质成分Vsh岩石基10在较为纯净的砂岩中可假设在较为纯净的砂岩中可假设V Vshsh=0=0计算实例：计算实例：假设假设=0.3，M=10 c.u，H=21.0 c.uw=58 c.u，水层，水层Sw=1，油气层，油气层Sw=0.2代入测井响应方程代入测井响应方程水层：水层：log=log=（1-0.31-0.3）*10.0+0.3*10.0+0.3*（1.0-1.0)*21.0+0.3*1.0*58.0=24.4c.u1.0-1.0)*21.0+0.3*1.0*58.0=24.4c.u油层：油层：log=log=（1-0.31-0.3）*10.0+0.3*10.0+0.3*（1.0-1.0-0.20.2)*21.0+0.3*0.2*58.0=15.5c.u)*21.0+0.3*0.2*58.0=15.5c.u气层：气层：log=log=（1-0.31-0.3）*10.0+0.3*10.0+0.3*（1.0-1.0-0.20.2)*)*8.08.0+0.3*0.2*58.0=12.4c.u+0.3*0.2*58.0=12.4c.u地层模型地层模型测井响应测井响应PNDPND烃烃（1-Sw1-Sw）水水Sw 泥质成分泥质成分Vsh岩石基质岩石基质1-Vsh在较为纯净的砂岩中可假设Vsh=0计算实例：假设=0.3 11适用性评价适用性评价log=（1-Vsh-）M+Sw w+Vsh sh+（1-Sw）H 测井响应：测井响应：岩石基质岩石基质水水泥质成分泥质成分烃烃PNDPND测井临界条件：孔隙度大于测井临界条件：孔隙度大于15%15%，地层水矿化度大于，地层水矿化度大于50000ppm50000ppm油层：油层：log=14.2c.u气层：气层：log=12.2c.u水层：水层：log=10.6c.u临界条件临界条件下油气水俘获截面较为下油气水俘获截面较为接近，且受误差影响，接近，且受误差影响，PNDPND的分的分辨率无法识别油气水。辨率无法识别油气水。在较为纯净的砂岩中可假设在较为纯净的砂岩中可假设Vsh=0Vsh=0将将=15%=15%，5000050000盐度的地层水俘获盐度的地层水俘获截面为截面为38c.u38c.u，油层和气层，油层和气层SwSw取取0.20.2，代，代入入测井响应方程测井响应方程。PND-SPND-S烃烃（1-Sw1-Sw）水水Sw 泥质成分泥质成分Vsh岩石基质岩石基质1-Vsh适用性评价log=（1-Vsh-）M+Sw12PNDPND其他影响因素其他影响因素井筒环境井筒环境1 1、井筒液、井筒液最佳的井筒液为矿化度最佳的井筒液为矿化度5000050000以上的卤水（俘获截面大以上的卤水（俘获截面大于于3838），以保证井筒对热中子的俘获时间极短，从而使），以保证井筒对热中子的俘获时间极短，从而使得信号的来源主要源自地层，故建议得信号的来源主要源自地层，故建议地层水洗井地层水洗井。但井。但井筒流体侵入射开地层，也影响了测井结果，这是一个矛筒流体侵入射开地层，也影响了测井结果，这是一个矛盾。最差的井筒液为气体。盾。最差的井筒液为气体。2 2、井筒半径、井筒半径井筒半径越大，探头接受的伽马射线信号越弱。同理套井筒半径越大，探头接受的伽马射线信号越弱。同理套管外水泥环越厚，信号越弱。管外水泥环越厚，信号越弱。PND其他影响因素井筒环境1、井筒液最佳的井筒液为矿化度5013PNDPND技术指标技术指标PNDPND技术指标技术指标PND技术指标PND技术指标14一、原理综述一、原理综述二、二、PND三、硼中子三、硼中子四、四、SNP提纲提纲一、原理综述二、PND三、硼中子四、SNP提纲15硼中子寿命测井主要应用：硼中子寿命测井主要应用：估算自由水体积；估算自由水体积；估算目前的剩余油饱和度；估算目前的剩余油饱和度；判断水淹层、未动用层判断水淹层、未动用层；判断出水点；判断出水点；油田动态监测：利用时间油田动态监测：利用时间推移测井推移测井自然伽马探头自然伽马探头节箍节箍远探头远探头近探头近探头中子发生器中子发生器12”14”硼中子寿命测井使用硼中子寿命测井使用PND-S测井仪完成测井测井仪完成测井硼中子硼中子硼中子寿命测井主要应用：自然伽马探头节箍远探头近探头中子发生16 硼硼中中子子寿寿命命测测井井是在中子寿命测井基础上发展起来的，是在改变井筒附近地层内的流体环境前后测取资料。它工艺关键是：“测注（渗）测”技术,即将中子寿命测井仪器放入到井中，测一条曲线，称为“污水曲线”，简称基线，第二步运用特殊的工艺，把硼酸水灌注到地层中去，做业压力小于生产压差，然后再测一条曲线，叫做“硼水曲线”，简称曲线，这是做业后硼水环境中的资料。硼中子硼中子施工工艺施工工艺 硼中子寿命测井是在中子寿命测井基础上发展起来的，是在改17硼中子硼中子施工工艺施工工艺Count rate of gamma rayWater flooded zoneOil bearing zone硼中子寿命测井工艺示意图硼中子寿命测井工艺示意图硼中子的施工工艺决定了该测井技术只能适用于射开地层的饱和度测量。硼中子施工工艺Count rate of gamma ray18硼中子硼中子测量模式测量模式中子中子地层原子地层原子1010微秒微秒10001000微秒微秒1 1秒以上秒以上非弹性碰撞释放高能伽马射线非弹性碰撞释放高能伽马射线热中子俘获释放低能伽马射线热中子俘获释放低能伽马射线中子活化释放伽马射线中子活化释放伽马射线10-1000us10-1000us：产生的伽马射线来自中子俘获，产生的伽马射线来自中子俘获，用途用途：中子俘获测量：中子俘获测量轰击轰击14MeV硼中子寿命测井与硼中子寿命测井与PNDPND采用相同的测量模式，采用相同的测量模式，仪器也使用仪器也使用PNDPND。硼中子测量模式中子地层原子10微秒1000微秒1秒以上非弹性19烃烃（1-Sw1-Sw）水水Sw 泥质成分泥质成分Vsh岩石基质岩石基质1-Vshlog=（1-Vsh-）M+Sw w+Vsh sh+（1-Sw）H 测井响应：测井响应：岩石基质岩石基质水水泥质成分泥质成分烃烃地层模型地层模型硼中子硼中子假设注入硼酸前后地层水俘假设注入硼酸前后地层水俘获截面为获截面为w w前前 和和w w后后。注硼前后测井响应方程如下：注硼前后测井响应方程如下：log前前=（1-Vsh-）M+Sw w前前+Vsh sh+（1-Sw）H log后后=（1-Vsh-）M+Sw w后后+Vsh sh+（1-Sw）H 两式相减：两式相减：测井响应测井响应烃（1-Sw）水Sw 泥质成分Vsh岩石基质1-V20技术界限探讨技术界限探讨Sw=（log后后-log前前)/(w后后-w前前)分子（分子（离差离差）：）：log后后-log前前 分母：分母：(w后后-w前前)水淹程度判别依据水淹程度判别依据有离有离差差无离差无离差离差越大含水饱和度越高离差越大含水饱和度越高根据根据SwSw计算公式，从曲计算公式，从曲线上定性判断，离差越线上定性判断，离差越大，含水饱和度越高，大，含水饱和度越高，地层出水越严重。地层出水越严重。硼中子硼中子技术界限探讨Sw=（log后-log前)/(w21技术界限探讨技术界限探讨因为因为硼=760，理论上可配置出理论上可配置出07600760任何俘获截面的硼酸水，通任何俘获截面的硼酸水，通常可达常可达250250，故，故(w w后后-w w前前)远远大于大于0 0，理论上可以认为硼中子测，理论上可以认为硼中子测井计算的井计算的SwSw可靠性很高，且可靠性很高，且不受不受孔隙度和矿化度的影响孔隙度和矿化度的影响。地层水地层水=58（矿化度取（矿化度取100000）含水饱和度：含水饱和度：东辛地区：东辛地区：(w后后-w前前)约接约接近于近于0，Sw的计算的计算误差越大误差越大硼中子硼中子技术界限探讨因为硼=760，理论上可配置出0760任22技术界限探讨技术界限探讨1 1、注硼中子寿命测井是人为提高含水层位的热中子、注硼中子寿命测井是人为提高含水层位的热中子俘获截面的一种工艺方法，侧重于在工艺上将油水俘获截面的一种工艺方法，侧重于在工艺上将油水层的曲线特征分开，施工中诸如注硼压力，硼酸浓层的曲线特征分开，施工中诸如注硼压力，硼酸浓度等对最终的结果都有重要影响。度等对最终的结果都有重要影响。整个施工工艺是整个施工工艺是保证可靠性的关键保证可靠性的关键。硼中子寿命测井在理论上可靠性较高的情况下，硼中子寿命测井在理论上可靠性较高的情况下，其实际效果受以下两方面限制：其实际效果受以下两方面限制：2 2、在层间矛盾不突出的射孔层应基本能够达到替、在层间矛盾不突出的射孔层应基本能够达到替液前后两次俘获截面测井曲线的离差幅度与射孔层液前后两次俘获截面测井曲线的离差幅度与射孔层含水饱和度成正比。但对于含水饱和度成正比。但对于层间矛盾突出层间矛盾突出的射孔层，的射孔层，因为无法实现均匀注硼（相当于吸水剖面不均匀），因为无法实现均匀注硼（相当于吸水剖面不均匀），测试技结果符合率不高。测试技结果符合率不高。硼中子测井主要用于定性的判别出水层位，定量判断含水饱和度的可靠性不佳，要提高其可靠性，必须结合其它的动态资料。技术界限探讨1、注硼中子寿命测井是人为提高含水层位的热中子俘23硼中子硼中子其他影响因素其他影响因素井筒环境井筒环境1 1、井筒液、井筒液最佳的井筒液为矿化度最佳的井筒液为矿化度5000050000以上的卤水（俘获截面大以上的卤水（俘获截面大于于3838），以保证井筒对热中子的俘获时间极短，从而使），以保证井筒对热中子的俘获时间极短，从而使得信号的来源主要源自地层。得信号的来源主要源自地层。2 2、井筒半径、井筒半径井筒半径越大，探头接受的伽马射线信号越弱。同理套井筒半径越大，探头接受的伽马射线信号越弱。同理套管外水泥环越厚，信号越弱。管外水泥环越厚，信号越弱。硼中子其他影响因素井筒环境1、井筒液最佳的井筒液为矿化度5024硼中子硼中子技术指标技术指标硼中子技术指标硼中子技术指标硼中子技术指标硼中子技术指标25一、原理综述一、原理综述二、二、PND三、硼中子三、硼中子四、四、SNP提纲提纲一、原理综述二、PND三、硼中子四、SNP提纲26SNP仪器仪器电子线路电子线路探测器探测器中子发生器中子发生器中子发生器中子发生器高精度高精度C/O测井仪测井仪 即即高精度高精度C/OC/O，由中子发，由中子发生器、屏蔽体、生器、屏蔽体、探测器、电子探测器、电子线路组成。，线路组成。，仪器仪器外壳直径外壳直径94mm94mm，长度，长度4100mm.4100mm.SNP仪器电子线路探测器中子发生器中子发生器高精度C/O测井27SNP仪器仪器电子线路电子线路探测器探测器中子发生器中子发生器中子发生器中子发生器高精度高精度C/O测井仪测井仪相对于普通的碳氧比，相对于普通的碳氧比，高高精度精度体现在探测器晶体：体现在探测器晶体：NaIBGONaIBGO锗酸铋（锗酸铋（BGOBGO）晶体对伽马）晶体对伽马射线比碘化钠晶体更为敏射线比碘化钠晶体更为敏感，且必须放置于杜瓦真感，且必须放置于杜瓦真空瓶中冷藏保存。空瓶中冷藏保存。SNP仪器电子线路探测器中子发生器中子发生器高精度C/O测井28SNP中子中子地层原子地层原子1010微秒微秒10001000微秒微秒1 1秒以上秒以上非弹性碰撞释放伽马射线非弹性碰撞释放伽马射线热中子俘获释放伽马射线热中子俘获释放伽马射线中子活化释放伽马射线中子活化释放伽马射线0-10us0-10us：产生的伽马射线来自非弹性碰撞，产生的伽马射线来自非弹性碰撞，用途用途：碳氧比测量碳氧比测量非弹性碰撞热中子俘获无关，故其测量非弹性碰撞热中子俘获无关，故其测量与地层水与地层水矿化度无关矿化度无关，适用于低矿化度和未知矿化度的地，适用于低矿化度和未知矿化度的地层中。在高矿化度地层中层中。在高矿化度地层中PNDPND是首选。该模式下是首选。该模式下探测深度仅探测深度仅23cm23cm。测量模式测量模式SNP中子地层原子10微秒1000微秒1秒以上非弹性碰撞释放29SNP测井响应测井响应岩岩石石基基质质地地层层流流体体井井筒筒 仪器测量的碳氧比为地层流体、仪器测量的碳氧比为地层流体、岩石基质、和井筒流体综合的碳氧岩石基质、和井筒流体综合的碳氧比。比。最佳的井筒流体是水，最佳的井筒流体是水，水中不水中不含碳含碳，有助于消除井筒对测量结果，有助于消除井筒对测量结果的干扰。所以的干扰。所以SNPSNP测井前测井前必须洗井必须洗井以尽可能消除井筒中任何形式的残以尽可能消除井筒中任何形式的残留碳。留碳。SNP测井响应岩石基质地层流体井筒 仪器测量的碳氧比为地30SNP测井响应测井响应岩岩石石基基质质地地层层流流体体井井筒筒因为碳酸因为碳酸盐岩含含盐岩含含碳，碳，C/O要求要求岩性岩性已知已知，其，其本身也具本身也具有区别岩有区别岩性。性。SNP测井响应岩石基质地层流体井筒因为碳酸盐岩含含碳，C/O31SNP的应用 利用快中子与地层中的原子核发生非弹性散射和俘获做用的反应，利用快中子与地层中的原子核发生非弹性散射和俘获做用的反应，非弹性散射的伽马计数率与地层的含油性有关，而俘获伽马射线计非弹性散射的伽马计数率与地层的含油性有关，而俘获伽马射线计数率与地层的岩性与孔隙度有关数率与地层的岩性与孔隙度有关新井投产前，对储层进行再评价；新井投产前，对储层进行再评价；在高含水井中，寻找高水淹层，为堵水做业提供依据在高含水井中，寻找高水淹层，为堵水做业提供依据在枯竭井中，寻找有生产潜力的油层；在枯竭井中，寻找有生产潜力的油层；在观察井中，监测剩余油饱和度变化状况；在观察井中，监测剩余油饱和度变化状况；。进行多井评价，确定剩余油饱和度分布；进行多井评价，确定剩余油饱和度分布；检查油田驱油效果，为调剖提供依据。检查油田驱油效果，为调剖提供依据。辅助测井曲线帮助定性判断气层。辅助测井曲线帮助定性判断气层。SNP 利用快中子与地层中的原子核发生非弹性散射和俘获做32SNP实例实例通过对辛通过对辛1 1断块断块3 3口井口井4646个小层的个小层的SNPSNP结果进行统结果进行统计，个别层的含油饱和计，个别层的含油饱和度从度从时间推移时间推移角度说与角度说与裸眼井的饱和度值发生裸眼井的饱和度值发生抵触，即抵触，即目前含油饱和目前含油饱和度大于原始含油饱和度度大于原始含油饱和度。SNP实例通过对辛1断块3口井46个小层的SNP结果进行统计33SNP实例实例SNPSNP错误解释发生频率表错误解释发生频率表SNPSNP解释结果发生解释结果发生错误的孔隙度范错误的孔隙度范围主要集中在围主要集中在5%-5%-20%20%之间之间，25%25%以以上基本符合时间上基本符合时间推移规律。推移规律。SNP实例SNP错误解释发生频率表SNP解释结果发生错误的孔34SNPPND的的CATO参数参数C/O测井的技术缺陷：测井的技术缺陷：仪器直径仪器直径90mm，使，使其无法实现过油管测其无法实现过油管测井，只能关井测试。井，只能关井测试。为弥补这一不足，为弥补这一不足，PND在非弹性碰撞模在非弹性碰撞模式下用式下用CATO计算含计算含油饱和度。油饱和度。电子线路电子线路探测器探测器中子发生器中子发生器中子发生器中子发生器高精度高精度C/O测井仪测井仪SNPPND的CATO参数C/O测井的技术缺陷：仪器直径9035SNPPND的的CATO参数参数中子中子地层原子地层原子非弹性碰撞非弹性碰撞释放伽马射释放伽马射线线 PND PND通过计算通过计算CATOCATO这个参数代替碳氧比用于这个参数代替碳氧比用于区分油和水，但其测量模式仍为非弹性碰撞。区分油和水，但其测量模式仍为非弹性碰撞。其探测深度仅其探测深度仅20cm20cm。能量能量4.5mev4.5mev能量能量4.5mev4.5mev小于小于4.5mev的伽马射线的伽马射线碳、硅、钙碳、硅、钙大于大于4.5mev的伽马射线的伽马射线氧氧CATO=SNPPND的CATO参数中子地层原子非弹性碰撞释放伽马射线36CATO实例实例营2断块沙三5东区开采现状图 储层物性：储层物性：平均孔隙度平均孔隙度23%23%，空气渗透率，空气渗透率78710-3m78710-3m2 2。地层水：地层水：地层水水型为地层水水型为CaCl2CaCl2水型，水型，总矿化度总矿化度5.2105.2104 4mg/Lmg/L。矿化度刚符合矿化度刚符合PNDPND的的中子俘获模式测量要求，中子俘获模式测量要求，本次测量使用非弹性本次测量使用非弹性碰撞模式下的碰撞模式下的CATOCATO参数进参数进行储层评价行储层评价SNPCATO实例营2断块沙三5东区开采现状图 储层物性：37生产特点生产特点1 1、液量稳定，含水上升快，油量、液量稳定，含水上升快，油量下降，能量充足下降，能量充足2 2、含水直达、含水直达99%99%，而且高居不下。，而且高居不下。结论结论1 1、怀疑筛管完井段水淹程度高、怀疑筛管完井段水淹程度高2 2、待倒井后测、待倒井后测PNDPND验证该层及以上验证该层及以上油层井段的水淹状况油层井段的水淹状况生产生产5个月后高含水个月后高含水CATO实例实例SNP生产特点生产5个月后高含水CATO实例SNP38PND测井结果：水多油少测井结果：水多油少生产生产5个月后高含水：个月后高含水：PND生产测井生产测井解释结果解释结果2922.0-2947.3：油层：油层 2947.3-2998.0：特强水淹层：特强水淹层2998.0-3031.0：中水淹层：中水淹层 3031.0-3095.0：强水淹层：强水淹层 3095.0-3104.4：特强水淹层：特强水淹层 3104.4-3186.0：强水淹层强水淹层3186.0-3196.0：特强水淹层：特强水淹层CATO实例实例SNPPND测井结果：水多油少生产5个月后高含水：PND生产测井解39分析：分析：2922-2947.3为油层，为油层，PND测井结果和裸眼测井基本一致测井结果和裸眼测井基本一致结论结论投产油层，井段投产油层，井段2924-2936/12CATO实例实例SNP分析：2922-2947.3为油层，PND测井结果和裸眼测井402008年年11初初PND出结果出结果200811月中旬上措施，月中旬上措施，卡封筛管段补孔卡封筛管段补孔效果效果初期日液：初期日液：23.3吨，日吨，日油油11.5吨，含水吨，含水50.4%CATO实例实例SNP2008年11初PND出结果CATO实例SNP41总结总结技术指标总表技术指标总表总结技术指标总表42