碳氧比能谱测井详解教学课件

碳氧比能谱测井碳氧比能谱测井Carbon/oxygen(C/O)spectral logging2020/10/161学习参考书学习参考书1.1.丁次乾丁次乾.矿场地球物理矿场地球物理M.M.东营东营,中国石油大学出版社中国石油大学出版社,1996,19962.2.编写组编写组.测井学测井学M.M.北京北京,石油工业出版社石油工业出版社,1998,19983.3.黄隆基黄隆基.核测井原理核测井原理M.M.东营，石油大学出版社，东营，石油大学出版社，20002000 碳氧比能谱测井碳氧比能谱测井2020/10/162 碳氧比能谱测井碳氧比能谱测井学习内容学习内容1.1.方法特点方法特点2.2.脉冲中子源在地层中激发的伽马射线脉冲中子源在地层中激发的伽马射线3.3.伽马能谱的数据采集和处理伽马能谱的数据采集和处理4.4.碳氧比的计算、饱和度和孔隙度解释模型碳氧比的计算、饱和度和孔隙度解释模型5.5.碳氧比能谱测井资料的应用碳氧比能谱测井资料的应用2020/10/163 碳氧比能谱测井碳氧比能谱测井学习内容学习内容1.1.方法特点方法特点2.2.脉冲中子源在地层中激发的伽马射线脉冲中子源在地层中激发的伽马射线3.3.伽马能谱的数据采集和处理伽马能谱的数据采集和处理4.4.碳氧比的计算、饱和度和孔隙度解释模型碳氧比的计算、饱和度和孔隙度解释模型5.5.碳氧比能谱测井资料的应用碳氧比能谱测井资料的应用2020/10/164 碳氧比能谱测井是一种脉冲中子测井方法。其探测深度较浅，约碳氧比能谱测井是一种脉冲中子测井方法。其探测深度较浅，约21.3 cm21.3 cm。主要用于套管井测井，克服了目前电测井不能用于评价套管。主要用于套管井测井，克服了目前电测井不能用于评价套管井中地层含油性的困难，它是套管井评价地层岩性、含油性和孔隙度井中地层含油性的困难，它是套管井评价地层岩性、含油性和孔隙度的新方法。其理论基础是快中子的非弹性散射理论。的新方法。其理论基础是快中子的非弹性散射理论。1.1.方法特点方法特点 当高能快中子射入地层之后，与地层中元素的原子核发生非弹性当高能快中子射入地层之后，与地层中元素的原子核发生非弹性散射，致使原子核处于激发状态。当原子核从激发状态恢复到稳定状散射，致使原子核处于激发状态。当原子核从激发状态恢复到稳定状态时，将会放射出具有一定能量的伽马射线。对于不同元素的原子核态时，将会放射出具有一定能量的伽马射线。对于不同元素的原子核来说，其非弹性散射伽马射线的能量不一样。因此可对地层中的非弹来说，其非弹性散射伽马射线的能量不一样。因此可对地层中的非弹性散射伽马射线进行能量和强度分析性散射伽马射线进行能量和强度分析(即能谱分析即能谱分析)，来确定地层中存，来确定地层中存在那些元素及含量。在那些元素及含量。2020/10/165 石油是碳氢化合物，不含氧元素；而水是氢氧化合物，不含碳石油是碳氢化合物，不含氧元素；而水是氢氧化合物，不含碳元素。故在含油岩层中碳的含量比含水岩层要多，而含水岩层中氧元素。故在含油岩层中碳的含量比含水岩层要多，而含水岩层中氧的含量比含油岩层多。因此可选取碳元素及氧元素分别作为油和水的含量比含油岩层多。因此可选取碳元素及氧元素分别作为油和水的指示元素。的指示元素。1.1.方法特点方法特点 当快中子与碳元素和氧元素原子核发生非弹性散射时，这两种当快中子与碳元素和氧元素原子核发生非弹性散射时，这两种元素不但具有较大的宏观非弹性散射截面，而且放射出非弹性散射元素不但具有较大的宏观非弹性散射截面，而且放射出非弹性散射伽马射线能量较高，差别也较大伽马射线能量较高，差别也较大(碳的散射伽马射线能量碳的散射伽马射线能量4.43MeV4.43MeV，氧的散射伽马射线能量为氧的散射伽马射线能量为6.13MeV)6.13MeV)，有利于作能谱分析。，有利于作能谱分析。基于上述原理，分别对不同地层进行能谱分析，就可以由碳元基于上述原理，分别对不同地层进行能谱分析，就可以由碳元素和氧元素的含量及其比值来划分水淹层、确定油和水的含量。素和氧元素的含量及其比值来划分水淹层、确定油和水的含量。2020/10/166 碳氧比能谱测井碳氧比能谱测井学习内容学习内容1.1.方法特点方法特点2.2.脉冲中子源在地层中激发的伽马射线脉冲中子源在地层中激发的伽马射线3.3.伽马能谱的数据采集和处理伽马能谱的数据采集和处理4.4.碳氧比的计算、饱和度和孔隙度解释模型碳氧比的计算、饱和度和孔隙度解释模型5.5.碳氧比能谱测井资料的应用碳氧比能谱测井资料的应用2020/10/167 脉冲中子源以一定脉冲宽度和重复周期向地层发射中子束。能量脉冲中子源以一定脉冲宽度和重复周期向地层发射中子束。能量为为14MeV14MeV的中子进入地层，首先与地层中某些核素原子核发生非弹性散的中子进入地层，首先与地层中某些核素原子核发生非弹性散射，并发射非弹性散射射，并发射非弹性散射射线，不同元素原子核的非弹性散射伽马射射线，不同元素原子核的非弹性散射伽马射线的能量不一样。线的能量不一样。在中子发射后的在中子发射后的1010-8-81010-6-6s s时间间隔内，非弹性散射是中子能量时间间隔内，非弹性散射是中子能量损失的主要方式。损失的主要方式。(1)(1)快中子激发的快中子激发的射线序列射线序列 2.2.脉冲中子源在地层中激发的伽马射线脉冲中子源在地层中激发的伽马射线2020/10/168 可以认为：非弹性散射和由此引发的光子发射是在发射中子的持续期内可以认为：非弹性散射和由此引发的光子发射是在发射中子的持续期内进行的，并且当中子发射停止时这一过程也立即终止。在随后的脉冲间隔里，进行的，并且当中子发射停止时这一过程也立即终止。在随后的脉冲间隔里，即在中子发射后的即在中子发射后的1010-6-61010-3-3s s的时间内，主要作用过程是弹性散射，中子热的时间内，主要作用过程是弹性散射，中子热化并产生俘获辐射。所以利用时间门可以把非弹性散射化并产生俘获辐射。所以利用时间门可以把非弹性散射射线与俘获辐射射线与俘获辐射射线区别开。射线区别开。(1)(1)快中子激发的快中子激发的射线序列射线序列 2.2.脉冲中子源在地层中激发的伽马射线脉冲中子源在地层中激发的伽马射线 碳氧比碳氧比能谱能谱测井，就是对地层测井，就是对地层中先后产生的这两中先后产生的这两种种射线做能谱分射线做能谱分析，求出碳氧比值，析，求出碳氧比值，进而确定含油饱和进而确定含油饱和度。度。2020/10/169(2)(2)快中子非弹性散射快中子非弹性散射射线射线 非弹性散射非弹性散射射线射线 2.2.脉冲中子源在地层中激发的伽马射线脉冲中子源在地层中激发的伽马射线 地层中能与地层中能与快中子发生非弹快中子发生非弹性散射而产生性散射而产生射线的核素主要射线的核素主要是是1212C C、16160 0、2828SiSi和和4040CaCa。右表给。右表给出这四种核素的出这四种核素的有关数据。有关数据。2020/10/1610 非弹性散射非弹性散射射线射线 表中第一列给出的表中第一列给出的射线能量，就是非弹性散射射线能量，就是非弹性散射初始数据谱。从表中可初始数据谱。从表中可以看出，油气储层中最显著的谱线是以看出，油气储层中最显著的谱线是6.13MeV6.13MeV、4.43MeV4.43MeV、3.73MeV3.73MeV和和1.78MeV,1.78MeV,它们分别是它们分别是1616O,O,1212C,C,4040CaCa和和2828SiSi的特征谱线。在测井中，选用这四种核素分别作的特征谱线。在测井中，选用这四种核素分别作为碳、氧、钙和硅元素的指示核素，因而这四条谱线也就是对应的几种元素的为碳、氧、钙和硅元素的指示核素，因而这四条谱线也就是对应的几种元素的特征谱线，见右上图。特征谱线，见右上图。(2)(2)快中子非弹性散射快中子非弹性散射射线射线2020/10/1611非弹性散射非弹性散射射线仪器谱射线仪器谱 地层快中子非弹性散射地层快中子非弹性散射射线计数，主要包括碳、氧、硅、钙的贡献。射线计数，主要包括碳、氧、硅、钙的贡献。下图分别给出能量为下图分别给出能量为14 MeV14 MeV的中子与的中子与1212C C、16160 0、2828SiSi、4040CaCa发生非弹性散射产发生非弹性散射产生的生的射线谱，谱图是用射线谱，谱图是用NaI(TI)闪烁计数闪烁计数谱仪测定的。谱仪测定的。(2)(2)快中子非弹性散射快中子非弹性散射射线射线 图中所示碳图中所示碳和氧的能谱图和氧的能谱图中可明显地看中可明显地看到各自的到各自的全能全能峰、单逃逸峰峰、单逃逸峰和双逃逸峰，和双逃逸峰，而硅和钙的谱而硅和钙的谱图特征峰不够图特征峰不够显著。显著。2020/10/1612 实际测量时候，实际测量时候，可选取四个特征可选取四个特征谱段（能窗），谱段（能窗），使每个谱段的计使每个谱段的计数尽可能多地反数尽可能多地反映其中一种核素映其中一种核素的贡献，以便于的贡献，以便于处理。处理。非弹性散射非弹性散射射线仪器谱射线仪器谱(2)(2)快中子非弹性散射快中子非弹性散射射线射线2020/10/1613(3)(3)俘获俘获能能谱谱2.2.脉冲中子源在地层中激发的伽马射线脉冲中子源在地层中激发的伽马射线 图中纵线可分出H、Si、Ca、CI和Fe的计数窗。可知：氢特征峰在氢特征峰在2.23 2.23 MeVMeV处显示清楚；硅两个全能峰位分别处显示清楚；硅两个全能峰位分别在在3.54MeV3.54MeV和和4.93MeV4.93MeV；钙在；钙在6.42MeV6.42MeV和和4.42MeV4.42MeV处的两个峰也较明显；如地层处的两个峰也较明显；如地层水为盐水，则氯的最明显的全能蜂在水为盐水，则氯的最明显的全能蜂在6.11MeV6.11MeV，强烈影响钙能窗计数，从而干扰用硅钙比区分砂岩和石灰岩。谱分谱分析将严重受地层水矿化度影响。析将严重受地层水矿化度影响。下图是用BGO闪烁晶体，测到的俘获伽马能谱图。2020/10/1614(3)(3)俘获俘获能能谱谱 脉冲中子源在地层中激发的各种脉冲中子源在地层中激发的各种射线的时间分布图。射线的时间分布图。从图中可知，从图中可知，测量时要用时间门控制测量快中子非弹性散射测量时要用时间门控制测量快中子非弹性散射射线，射线，然后再根据能谱分析来确定射线的引起元素种类和元素含量。然后再根据能谱分析来确定射线的引起元素种类和元素含量。2.2.脉冲中子源在地层中激发的伽马射线脉冲中子源在地层中激发的伽马射线2020/10/1615 碳氧比能谱测井碳氧比能谱测井学习内容学习内容1.1.方法特点方法特点2.2.脉冲中子源在地层中激发的伽马射线脉冲中子源在地层中激发的伽马射线3.3.伽马能谱的数据采集和处理伽马能谱的数据采集和处理4.4.碳氧比的计算、饱和度和孔隙度解释模型碳氧比的计算、饱和度和孔隙度解释模型5.5.碳氧比能谱测井资料的应用碳氧比能谱测井资料的应用2020/10/16163.3.伽马能谱的数据采集和处理伽马能谱的数据采集和处理 右图为用右图为用MCNPMCNP程序程序(Monte(Monte CarloCarlo中子一伽马输运程序中子一伽马输运程序)模拟碳模拟碳氧比能谱测井得出的氧比能谱测井得出的C/OC/O与源距的与源距的关系（模拟模型为高关系（模拟模型为高1m1m的均质地层的均质地层等）。等）。从图中从图中、和和三条曲线可三条曲线可以看出：以看出：当源距小于当源距小于25cm25cm时，碳氧比时，碳氧比值受井眼内流体性质影响很大；值受井眼内流体性质影响很大；当源距增大时井眼影响虽缓当源距增大时井眼影响虽缓慢减小，但直到超过慢减小，但直到超过70cm70cm时还存在。时还存在。(1)(1)源距选择和谱数据的采集源距选择和谱数据的采集2020/10/1617(1)(1)源距选择和谱数据的采集源距选择和谱数据的采集 曲线曲线因地层和井内流体差别不因地层和井内流体差别不大，反映的只是比值的基值，无明显大，反映的只是比值的基值，无明显变化。变化。单探测器仪器主要考虑减小井单探测器仪器主要考虑减小井的影响，源距应在统计精度允许的前的影响，源距应在统计精度允许的前提下尽量选大一些，如提下尽量选大一些，如404050 cm50 cm。3.3.伽马能谱的数据采集和处理伽马能谱的数据采集和处理 双探测器仪器：长源距探测器与双探测器仪器：长源距探测器与单晶仪器相同，主要反映地层的性质；单晶仪器相同，主要反映地层的性质；短源距探测器主要反映井眼内流体的短源距探测器主要反映井眼内流体的性质，源距应在仪器结构允许的条件性质，源距应在仪器结构允许的条件下尽可能短一些，如下尽可能短一些，如20cm20cm。2020/10/1618(2)(2)典型仪器（典型仪器（RSTRST）简介）简介 在碳氧比能谱测井仪器中，斯仑在碳氧比能谱测井仪器中，斯仑贝谢双源距过油管碳氧比剩余油饱和贝谢双源距过油管碳氧比剩余油饱和度测井仪较有代表性，现作简要介绍。度测井仪较有代表性，现作简要介绍。3.3.伽马能谱的数据采集和处理伽马能谱的数据采集和处理 下井仪结构下井仪结构 右图是外径右图是外径63.5mm63.5mm的的RSTRST下井仪结下井仪结构示意图。脉冲中子源重复周期构示意图。脉冲中子源重复周期100100微微秒。两个秒。两个GSOGSO闪烁探测器，分别偏靠井闪烁探测器，分别偏靠井壁和井眼，壁和井眼，源距和结构都使短源距探源距和结构都使短源距探测器对井眼流体敏感而长源距探测器测器对井眼流体敏感而长源距探测器对地层敏感。对地层敏感。2020/10/1619(2)(2)典型仪器（典型仪器（RSTRST）简介）简介工作模式工作模式 A.A.非弹一俘获模式非弹一俘获模式(IC)(IC)在中子发射持续期内采集快中子非在中子发射持续期内采集快中子非弹性散射弹性散射射线谱，解谱得碳和氧的产射线谱，解谱得碳和氧的产额，进而求出地层含油饱和度和井眼内额，进而求出地层含油饱和度和井眼内流体持油率。流体持油率。而在中子发射间隔期内测量俘获而在中子发射间隔期内测量俘获谱，解谱求出地层的岩性、孔隙度和视谱，解谱求出地层的岩性、孔隙度和视地层水矿化度。地层水矿化度。2020/10/1620(2)(2)典型仪器（典型仪器（RSTRST）简介）简介工作模式工作模式 B.B.俘获一俘获一模式模式(CS)(CS)同时测量俘获同时测量俘获谱和计数率随时间的衰谱和计数率随时间的衰减，解俘获减，解俘获能谱得元素产额，提供岩性、能谱得元素产额，提供岩性、孔隙度和视地层水矿化度，而由衰减曲线求孔隙度和视地层水矿化度，而由衰减曲线求得地层热中子宏观俘获截面得地层热中子宏观俘获截面。C.SIGMA C.SIGMA模式模式 快速快速(1800 ft(1800 fth)h)测量测量热中子宏观俘获截面热中子宏观俘获截面。2020/10/1621 探测深度探测深度 斯仑贝谢的斯仑贝谢的RSTRST双探测双探测器仪器，长、短源距探测范器仪器，长、短源距探测范围有一定的差别。见右图。围有一定的差别。见右图。双探测器仪器解释模型双探测器仪器解释模型是一组联立方程，通过解此是一组联立方程，通过解此方程来确定不同探测深度的方程来确定不同探测深度的探测对象的饱和度或孔隙度探测对象的饱和度或孔隙度等特征。等特征。(2)(2)典型仪器（典型仪器（RSTRST）简介）简介2020/10/1622 碳氧比能谱测井碳氧比能谱测井学习内容学习内容1.1.方法特点方法特点2.2.脉冲中子源在地层中激发的伽马射线脉冲中子源在地层中激发的伽马射线3.3.伽马能谱的数据采集和处理伽马能谱的数据采集和处理4.4.碳氧比的计算、饱和度和孔隙度解释模型碳氧比的计算、饱和度和孔隙度解释模型5.5.碳氧比能谱测井资料的应用碳氧比能谱测井资料的应用2020/10/16234.4.碳氧比的计算、饱和度和孔隙度解释模型碳氧比的计算、饱和度和孔隙度解释模型(1)(1)单位体积地层中的碳和氧原子数及其比值单位体积地层中的碳和氧原子数及其比值 纯砂岩纯砂岩 碳氧原子数比为碳氧原子数比为 从上式和右图可以看出：从上式和右图可以看出：A.A.当孔隙度大时，曲线的斜率大，测定当孔隙度大时，曲线的斜率大，测定含油饱和度的灵敏度高；含油饱和度的灵敏度高；B.B.对孔隙度相同的地层，含油饱和度高对孔隙度相同的地层，含油饱和度高时灵敏度高；时灵敏度高；C.C.孔隙度高和含油饱和度也高的地层对孔隙度高和含油饱和度也高的地层对碳氧比测井有利，可达到较高的精度；碳氧比测井有利，可达到较高的精度；D.D.低孔隙度高含水地层对测井不利，得低孔隙度高含水地层对测井不利，得不到理想的效果。不到理想的效果。2020/10/1624(1)(1)单位体积地层中的碳和氧原子数及其比值单位体积地层中的碳和氧原子数及其比值 纯石灰岩纯石灰岩 碳氧原子数比为碳氧原子数比为 从上式和右图可以看出：从上式和右图可以看出：A.A.当含油饱和度为零时，碳氧原子当含油饱和度为零时，碳氧原子数比为数比为O.333O.333，比孔隙度为，比孔隙度为3535和含油和含油饱和度高达饱和度高达9090的纯砂岩还要高；的纯砂岩还要高；B.B.当含油饱和度达到当含油饱和度达到2020时，孔隙时，孔隙度不同的各条曲线交于一点，将曲线簇度不同的各条曲线交于一点，将曲线簇分成两部分；分成两部分；2020/10/1625(1)(1)单位体积地层中的碳和氧原子数及其比值单位体积地层中的碳和氧原子数及其比值 纯石灰岩纯石灰岩 C.C.当含油饱和度小于当含油饱和度小于2020时，时，对应于同一含油饱和度，孔隙度大对应于同一含油饱和度，孔隙度大的地层碳氧原子数比值低；的地层碳氧原子数比值低；D.D.当含油饱和度大于当含油饱和度大于2020时，时，对应于同一含油饱和度，孔隙度大对应于同一含油饱和度，孔隙度大的地层碳氧原子数比值高。的地层碳氧原子数比值高。由以上分析可知，识别岩性对由以上分析可知，识别岩性对做好碳氧比能谱测井定量解释非常做好碳氧比能谱测井定量解释非常重要。重要。2020/10/1626 碳氧比能谱测井资料解释主要是求含油饱和度碳氧比能谱测井资料解释主要是求含油饱和度S S0 0(亦即剩余油饱亦即剩余油饱和度和度)，其解释模型是建立在单位体积地层为油和岩石骨架中碳原子，其解释模型是建立在单位体积地层为油和岩石骨架中碳原子数目与水和岩石骨架中氧原子的数目之比，即碳、氧原子密度之比。数目与水和岩石骨架中氧原子的数目之比，即碳、氧原子密度之比。这个比值与含油饱和度、孔隙度有一定的关系。这个比值与含油饱和度、孔隙度有一定的关系。在实际解释中是用模型井得出的经验公式。在实际解释中是用模型井得出的经验公式。4.4.碳氧比的计算、饱和度和孔隙度解释模型碳氧比的计算、饱和度和孔隙度解释模型(2)(2)含油饱和度解释模型含油饱和度解释模型 式中式中(C/O)(C/O)W W为水层中的碳氧比值；为水层中的碳氧比值；(C/O)(C/O)O O为油层中的碳氧比值；为油层中的碳氧比值；C/O C/O为目的层测得的碳氧比值。为目的层测得的碳氧比值。2020/10/1627 上式仅对油水层孔隙度与岩性基本一致时适用。上式仅对油水层孔隙度与岩性基本一致时适用。4.4.碳氧比的计算、饱和度和孔隙度解释模型碳氧比的计算、饱和度和孔隙度解释模型(2)(2)含油饱和度解释模型含油饱和度解释模型 在储集层孔隙度与岩性变化时，应考虑测得的在储集层孔隙度与岩性变化时，应考虑测得的Si/CaSi/Ca，可按下式，可按下式求求S SO O 式中式中K K与与XIWXIW根据试验求得，通常取根据试验求得，通常取K=O.8K=O.8，XIW=2.3562XIW=2.3562。解释时。解释时要进行孔隙度和泥质含量校正。要进行孔隙度和泥质含量校正。各油田根据地质特点，各油田根据地质特点，上述公式上述公式将各有变化。将各有变化。2020/10/1628 碳氧比测井中的碳氧比测井中的C/IC/I曲线记录的是地层俘获伽马总计数率与非弹曲线记录的是地层俘获伽马总计数率与非弹性散射伽马总计数率之比值，它与补偿中子测井曲线相似，能较好的性散射伽马总计数率之比值，它与补偿中子测井曲线相似，能较好的反映地层的总孔隙度。反映地层的总孔隙度。4.4.碳氧比的计算、饱和度和孔隙度解释模型碳氧比的计算、饱和度和孔隙度解释模型(3)(3)储层总孔隙度解释模型储层总孔隙度解释模型砂岩砂岩石灰岩石灰岩2020/10/1629 碳氧比能谱测井碳氧比能谱测井学习内容学习内容1.1.方法特点方法特点2.2.脉冲中子源在地层中激发的伽马射线脉冲中子源在地层中激发的伽马射线3.3.伽马能谱的数据采集和处理伽马能谱的数据采集和处理4.4.碳氧比的计算、饱和度和孔隙度解释模型碳氧比的计算、饱和度和孔隙度解释模型5.5.碳氧比能谱测井资料的应用碳氧比能谱测井资料的应用2020/10/1630 由于碳氧比能谱测井能在套管井中较好地区分油层和水层，确由于碳氧比能谱测井能在套管井中较好地区分油层和水层，确定油层剩余油饱和度，评价水淹层，因而它在油田开发中得到广泛定油层剩余油饱和度，评价水淹层，因而它在油田开发中得到广泛应用。应用。5.5.碳氧比能谱测井资料的应用碳氧比能谱测井资料的应用应用分为5点 (1)(1)定量计算含油饱和度定量计算含油饱和度(剩余油饱和度剩余油饱和度)不同的含油饱和度，碳氧比能谱测井得到的不同的含油饱和度，碳氧比能谱测井得到的C C、O O比值是不一样比值是不一样的，所以根据含油饱和度与的，所以根据含油饱和度与C/OC/O的关系式来定量计算含油饱和度的关系式来定量计算含油饱和度(剩剩余油饱和度余油饱和度)。(2)(2)确定残余油饱和度确定残余油饱和度 残余油饱和度是一个重要的参数，常用于三次采油和采收率的残余油饱和度是一个重要的参数，常用于三次采油和采收率的评价。注水井的注水层，经过长时间的注水和水洗涤后，用评价。注水井的注水层，经过长时间的注水和水洗涤后，用C/OC/O测井测井计算的含油饱和度相当于产层的残余油饱和度计算的含油饱和度相当于产层的残余油饱和度S Soror。2020/10/1631 (3)(3)划分水淹层划分水淹层 含油砂岩和含水砂岩的含油砂岩和含水砂岩的C CO O的相对差别在的相对差别在2828以上，油层水淹后，以上，油层水淹后，水淹部分水淹部分C CO O明显下降。明显下降。5.5.碳氧比能谱测井资料的应用碳氧比能谱测井资料的应用实例实例1 1 如右图所示，如右图所示，图中标有图中标有A A、B B的两段油层已被水淹，的两段油层已被水淹，其其C/OC/O曲线值明显低于未被曲线值明显低于未被水淹部分的水淹部分的C/OC/O值。由值。由C/OC/O计计算得到的含水饱和度分别高算得到的含水饱和度分别高达达76769 9和和82829 9，测试，测试均证明均证明A A、B B段已水淹。段已水淹。2020/10/1632 (3)(3)划分水淹层划分水淹层 5.5.碳氧比能谱测井资料的应用碳氧比能谱测井资料的应用实例实例2 2 右图为碳氧比能谱测右图为碳氧比能谱测井评价水淹层的另一实例。井评价水淹层的另一实例。从图中各曲线可以清从图中各曲线可以清楚看出，楚看出，1290m1290m以上为弱水以上为弱水淹；淹；129012901296m1296m为注入水为注入水强水淹区，强水淹区，1296m1296m以下为底以下为底水。水。弱水淹弱水淹强水淹强水淹底底 水水用碳氧比测井评价水淹层用碳氧比测井评价水淹层2020/10/1633(4)(4)由由C/OC/O时间推移测井。监测油、水的运移状态时间推移测井。监测油、水的运移状态 5.5.碳氧比能谱测井资料的应用碳氧比能谱测井资料的应用新试新试3试试8试试11试试6试试7观观1井井 胜利油田为了研究孤东油田在注水胜利油田为了研究孤东油田在注水开发中油、水的运动情况，专门开辟了开发中油、水的运动情况，专门开辟了一个小井距的实验区。一个小井距的实验区。按五点法布置井按五点法布置井网网，中心有一口采油井，中心有一口采油井(试试7 7井井)，正方形，正方形的四个顶点布四口注水井的四个顶点布四口注水井(新试新试3 3，试，试6 6，试试8 8，试，试11)11)。对位于试对位于试7 7与试与试6 6井间的孤东观井间的孤东观1 1井在不同时间进行了碳氧比测井，井在不同时间进行了碳氧比测井，跟踪监测油层剩余油饱和度的变化，观察注水波及程度和研究驱油跟踪监测油层剩余油饱和度的变化，观察注水波及程度和研究驱油效率，对提高采收率起了重要作用。效率，对提高采收率起了重要作用。下图为观下图为观1 1井在不同时期的碳氧井在不同时期的碳氧比测井资料数据处理成果图。比测井资料数据处理成果图。2020/10/16345.5.碳氧比能谱测井资料的应用碳氧比能谱测井资料的应用 由图可见，由图可见，在注水井开发不在注水井开发不同阶段，同阶段，即无水即无水期一低含水期一期一低含水期一中含水期一高含中含水期一高含水期，碳氧比测水期，碳氧比测井能明显反映出井能明显反映出油层含油饱和度油层含油饱和度逐渐降低，逐渐降低，产水产水率渐升过程。率渐升过程。(4)(4)由由C/OC/O时间推移测井。监测油、水的运移状态时间推移测井。监测油、水的运移状态 2020/10/1635(5)(5)碳氧比能谱测井预测产能碳氧比能谱测井预测产能 按照达西定律，对于一个储集层的平面径向流的稳态渗流，有按照达西定律，对于一个储集层的平面径向流的稳态渗流，有式中式中 Q-Q-流量；流量；r-r-井眼半径；井眼半径；h-h-储集层的有效厚度；储集层的有效厚度；-储集层的孔隙度；储集层的孔隙度；K-K-储集层的渗透率；储集层的渗透率；-流体的粘度；流体的粘度；P/L-P/L-压力梯度。压力梯度。设井壁处压力梯度为常数，设井壁处压力梯度为常数，为常数，并令为常数，并令则有则有 ，式中，式中C CF F称为地层系数，它度量流体在地层中的流动性。这称为地层系数，它度量流体在地层中的流动性。这说明产量等于地层系数乘以一个常数。设流体只有油和水，则其产量分别为说明产量等于地层系数乘以一个常数。设流体只有油和水，则其产量分别为5.5.碳氧比能谱测井资料的应用碳氧比能谱测井资料的应用2020/10/1636 式中，下标式中，下标O O和和W W分别代表油和水，而分别代表油和水，而K KO O和和K KW W分别为油和水的有效渗透率，分别为油和水的有效渗透率，并有并有(5)(5)碳氧比能谱测井预测产能碳氧比能谱测井预测产能 式中，式中，K K为绝对渗透率，为绝对渗透率，KroKro和和KrwKrw分别为油和水的相对渗透率。这里，可分别为油和水的相对渗透率。这里，可用碳氧比能谱测井来求取油和水的相对渗透率（通过求含水和含油饱和度等用碳氧比能谱测井来求取油和水的相对渗透率（通过求含水和含油饱和度等来求），从而求得产层产能。来求），从而求得产层产能。5.5.碳氧比能谱测井资料的应用碳氧比能谱测井资料的应用2020/10/1637 在解释碳氧比能谱测井时，应注意环境影响。在解释碳氧比能谱测井时，应注意环境影响。仪器的源距不同，井眼和地层条件不同，探测深度也不尽相同，仪器的源距不同，井眼和地层条件不同，探测深度也不尽相同，但一般不超过但一般不超过30cm30cm。国内外模型实验都证明了这一点。若水侵入油层。国内外模型实验都证明了这一点。若水侵入油层深度超过深度超过20cm20cm，用碳氧比已很难将油层和水层区别开。在裸眼井中，用碳氧比已很难将油层和水层区别开。在裸眼井中，侵入带一般都超过这一范围，故得不到可靠资料。已射孔的套管井，侵入带一般都超过这一范围，故得不到可靠资料。已射孔的套管井，除侵入影响外还有套管和水泥环的影响，情况更为复杂。除侵入影响外还有套管和水泥环的影响，情况更为复杂。值得指出值得指出碳氧比能谱测井碳氧比能谱测井 对未射孔的套管井，为使侵入带消失，需要等适当的时间。此时对未射孔的套管井，为使侵入带消失，需要等适当的时间。此时井眼中流体的类型仍直接影响测得的碳氧比值，而水泥环对碳氧比及井眼中流体的类型仍直接影响测得的碳氧比值，而水泥环对碳氧比及硅钙比都有影响。硅钙比都有影响。2020/10/1638THANKSFOR 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