氧活化測井技術(shù)-COSL

1、氧活化測井技術(shù)（O-ACTIVATION TECHNOLOGY INTRODUCTION)中海油田服務(wù)股份油田技術(shù)事業(yè)部主要內(nèi)容前言DSC單芯多功能水流測井儀氧活化測井儀測量原理測試工藝應(yīng)用實(shí)例結(jié)束語前 言 脈沖中子氧活化測井在國內(nèi)是一種新的測井技術(shù)。該測試技術(shù)是通過脈沖中子活化水中的氧來測量水的流動(dòng)速度，不受其它因素影響，其測井結(jié)果是注入量的唯一函數(shù)，測量結(jié)果準(zhǔn)確可靠。 不受井內(nèi)流體粘度影響與吸液地層孔隙大小無關(guān)不受管柱結(jié)構(gòu)束縛一、 DSC單芯多功能水流測井儀常規(guī)注入剖面測量；氧活化測井不受注入流體粘度的影響，適合于注聚合物、三元復(fù)合劑、CDG等注入井的注入剖面測井；適用于同位素測井難度大的

2、注水井的注入剖面，比如：大孔道、裂縫井、深穿透射孔井的注入剖面以及低注入量、低孔隙度、低滲透率油田注水井的注入剖面；在注入或產(chǎn)出井中可以探測和識別水泥環(huán)中的竄槽位置、確定封隔器密封效果、漏失部位、水流進(jìn)出口等，能解決疑難井中水流問題； 目前我們已在渤海灣地區(qū)成功的測量了幾口井，除了常規(guī)的注入剖面外，還確定了封隔器的密封情況。1.功能一、 DSC單芯多功能水流測井儀水流測井+中子壽命測井伽馬、井溫、壓力、CCL、遙測短節(jié)探 測 器 陣 列中子源中子源DSC單芯多功能水流測井儀由中子氧活化測井儀、中子壽命測井儀、自然伽馬測井儀、磁性定位器、溫度測量儀以及壓力測量儀等組成。 氧活化測井儀采用了4個(gè)探

3、測器，源距覆蓋范圍大，一次測井可得到4個(gè)時(shí)間譜，測井時(shí)從中選擇效果最好的作為最終結(jié)果。 可以同時(shí)使用2個(gè)中子發(fā)生器，一次下井就可得到上水流和下水流的流量結(jié)果。 測量采用點(diǎn)測方式。2.組成1、最大耐壓：80MPa2、最高耐溫：1353、外徑： 43mm4、長度： （單向水流測井時(shí)儀器長度是）5、GR: 測量范圍 05000cps；允許測量誤差：7%； 6、PRES.: 測量范圍:080MPa； 測量允許誤差：0.1MPa 7、TEMP.: 測量范圍:0135； 測量允許誤差：1 水流測井8、測量范圍： ； 允許測量誤差：5%一、 DSC單芯多功能水流測井儀3.技術(shù)指標(biāo)1、一次下井可測上、下水流量

4、；同時(shí)也可以獲得井溫、壓力、自然伽瑪、CCL及等多種參數(shù)，便于綜合解釋；2、實(shí)時(shí)給出所測的累加譜和平均譜，方便數(shù)據(jù)分析；3、活化時(shí)間、1s、2s、4s、6s、8s、10s共8檔可選，適應(yīng)各種流速的水流量測量；4、活化周期有10s、20s、40s、60s共4檔可選，適應(yīng)各種流速的水流量測量；5、在相同靶壓下，中子管放電電流從80A到160A多檔可選，從而可有效發(fā)揮中子發(fā)生管的產(chǎn)額；6、采用中子發(fā)生器靶壓穩(wěn)壓技術(shù)，可以使中子管在高靶壓下工作， 大大提高了中子產(chǎn)額及中子產(chǎn)額的穩(wěn)定性，從而改善測井資料的測量精度；7、中子管工作采用間歇式發(fā)射方式，減輕了中子發(fā)生器的功耗，延長了中子管的使用壽命。8、脈沖

5、氧活化技術(shù)和傳統(tǒng)氧活化技術(shù)相比，主要優(yōu)點(diǎn)在于不用尋找零流量層進(jìn)行刻度,因而可以更準(zhǔn)確地判斷是否存在管外竄流。 一、 DSC單芯多功能水流測井儀4.特點(diǎn)及優(yōu)勢 使用地面測試軟件，在不打靶的情況下，對儀器進(jìn)行檢查。CCL 設(shè)定1000HZ,PRES. 設(shè)定5000HZ,TEMP. 在0 時(shí)，設(shè)定 1600HZ,每增加1 ，頻率增加90HZ,最高設(shè)定15000HZ。 ND1/ND2/ND3/ND4為四個(gè)接收探頭的計(jì)數(shù)率，ND1的規(guī)格為2360，其余3個(gè)為23120，在塘沽基地常溫下試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別為1581/ 2949/ 2874/ 3087。一、 DSC單芯多功能水流測井儀5.地面系統(tǒng)利用記錄的點(diǎn)測水

6、流時(shí)間譜文件（*.wfl），計(jì)算出該深度點(diǎn)的流量，并對所有有效測點(diǎn)數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果進(jìn)行匯總歸納處理，得出該井的流量綜合測量結(jié)果 一、 DSC單芯多功能水流測井儀6.解釋軟件YHH 快中子射入地層后，與地層物質(zhì)發(fā)生相互作用，從而發(fā)生非彈性散射、彈性散射、俘獲輻射和活化反應(yīng)等。氧活化測井就是探測熱中子被活化后所放出的活化伽瑪射線。 氧活化反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是氧原子吸收高能快中子（大于），放出粒子，產(chǎn)生放射性同位素N16，并引發(fā)一系列原子核反應(yīng)，最后激發(fā)態(tài)的氧原子釋放出高能伽瑪射線，通過對伽瑪射線時(shí)間譜的測量來反映油管內(nèi)、環(huán)型空間、套管外含氧物質(zhì)特別是水的流動(dòng)狀況。通過解析時(shí)間譜可以計(jì)算出水流速度,進(jìn)而計(jì)算水

7、流量。10-3S若干天 活化伽瑪射線 10-610-3 S 俘獲伽瑪射線68S 非彈性散射伽瑪射線 N物理基礎(chǔ) 二、 氧活化測井儀測量原理O16N16O16g (6.13 MeV)Beta衰變7.13s半衰期氧活化nO16*氧活化核反應(yīng)方程n + 16O = 16N + P16N = 16O + + 6.13 MeV 氧活化反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是大于高能脈沖中子轟擊16O ，氧原子放出質(zhì)子，產(chǎn)生放射性同位素16N，而其處于一種不穩(wěn)定激發(fā)態(tài)，其產(chǎn)生衰變后重新還原成16O并釋放出高能射線。通過對伽瑪射線時(shí)間譜的測量來反映油管內(nèi)、環(huán)型空間、套管外含氧物質(zhì)特別是水的流動(dòng)狀況。 使用能量超過10百萬電子伏特的快中

8、子來活化氧原子核，產(chǎn)生氮的放射性同位素。放射性氮原子核通過發(fā)射以的半衰期衰減。 隨著16N的衰減，放射出高能伽瑪射線，其中最重要的是69%的16N 衰減迅速發(fā)射出的百萬電子伏特高能伽瑪射線，百萬電子伏特的伽瑪射線的高能量能使它穿透一般的井眼物質(zhì)幾英寸（如，井孔流體，油管，套管及固井水泥）。 中子發(fā)生器產(chǎn)生14百萬電子伏特的中子，由于引起氧（n，p）反應(yīng)的臨界中子能量為百萬電子伏特，因而很適用于氧的活化。 二、 氧活化測井儀測量原理二、 氧活化測井儀測量原理測量技術(shù) 氧活化技術(shù)是一種測定套管井內(nèi)、外水流的動(dòng)態(tài)方法。它采用一個(gè)較短的活化期(2-10秒)，而選擇一個(gè)較長的數(shù)據(jù)采集期(60秒)進(jìn)行活化

9、測量。水流的速度是根據(jù)中子源到探測器的距離及活化水通過探測器的時(shí)間確定出來的，是一種已知距離的時(shí)間測量，可以多次重復(fù)測量以提高精度。氧活化技術(shù)特征測井圖 假如零流量條件(圖a)存在，則總信號只有兩部分，即背景組分和靜態(tài)氧活化，總計(jì)數(shù)率呈指數(shù)規(guī)律衰減，半衰期為秒。在穩(wěn)定流動(dòng)狀態(tài)下（圖b），總信號包括三個(gè)組成部分：由天然背景得到的常規(guī)背景組分、靜態(tài)氧活化和流動(dòng)氧活化組分。遠(yuǎn)探測器（圖c、d）總的計(jì)數(shù)率僅包括恒定的背景分量和流動(dòng)氧分量，這是因?yàn)楹雎粤遂o態(tài)氧的影響。二、 氧活化測井儀測量原理可以看出總信號中包括三個(gè)成份：背景成份、靜態(tài)活化氧衰減成份，流動(dòng)的活化氧成份。要確定T必須先確定背景成份和靜態(tài)氧

10、成份，從總計(jì)數(shù)率剖面中把它們減去，剩下的信號就是來自流動(dòng)的活化水信號，從中可以計(jì)算T。根據(jù)公式V=L/T即可以確定水流速度。其中：T為活化水信號從中子源到探測器的流動(dòng)時(shí)間，L為源距，V為水流平均速度。ta-中子爆發(fā)時(shí)間寬度f(t)-中子脈沖過后探測器計(jì)數(shù)率隨時(shí)間變化函數(shù)。 若以LS表示源距(中子源靶到伽馬射線探測器晶體中央的距離)，則水流相對于儀器的速度為：水流從中子源流到探測器的時(shí)間tm為：z=0水流方向中子源rsz=L伽馬探測器zs脈沖中子測井?dāng)?shù)學(xué)模型二、 氧活化測井儀測量原理可以用線性回歸的方法解出三部分信號。 若中子脈沖時(shí)間寬度為Ta, 活化水從中子源流到探測器的時(shí)間m可用下式求出：T

11、m = Ta /2+f(t)t dt/ f(t)dt由于井內(nèi)套管和油管直徑D已知，就可算出水的截面積S，則流量Q=VS。三、 測試工藝1、測井條件 DSC單芯多功能水流測井儀適用于正常注入條件，在籠統(tǒng)注水管柱或分層配注管柱中均可進(jìn)行測井施工，要求提供井口壓力、注入量等測井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及井下管柱情況，如封隔器、配水器、喇叭口等深度位置。2、測量原則 測井過程中要遵循順流測量原則、符合流量守恒原理。順流測量是指施工要按照從大流量到小流量的順序進(jìn)行測量，沿著水流動(dòng)方向定點(diǎn)測量，如果水流有分支則要將各個(gè)分支測量清楚，各個(gè)分支要追蹤到流量為零，如果有明顯流量增加，須重復(fù)測量來證實(shí)。發(fā)射器和接收器要盡量避開油

12、管節(jié)箍；流量守恒是指測量井段的每個(gè)深度點(diǎn)流入的流量要等于流出的流量。 1243泥巖砂巖四參數(shù)探測器中子源套管油管氧活化測量原理示意圖氧活化測量原理氧活化零流量譜線氧活化環(huán)空上水流譜線氧活化測井組合方式1243泥巖砂巖1243砂巖泥巖砂巖砂巖施工工藝：正常注入條件下密閉測井施工根據(jù)管柱結(jié)構(gòu)判斷水流方向，確定儀器組合方式點(diǎn)測前應(yīng)用GR、CCL進(jìn)行深度校正遵循順流測量、流量守恒的原則 按大流量到小流量的順序，沿著水流方向定點(diǎn)測量;并將水流各分支測量清楚，追蹤到零流量。四、 應(yīng)用實(shí)例 渤海灣地區(qū)今年進(jìn)行了幾口井的脈沖氧活化測試。目的均為測注入剖面，了解分層吸入量及管柱結(jié)構(gòu)狀況。下面列舉一個(gè)典型實(shí)例來說

13、明脈沖氧活化的應(yīng)用四、 應(yīng)用實(shí)例在滑套上下選點(diǎn)，用于確定滑套（油組）流量；在防砂段選點(diǎn)用于確定分層流量，如果射孔層在測點(diǎn)上部采用上水流測量，如果射孔層在測點(diǎn)下部采用下水流測量；在封隔器上選點(diǎn)，按下水流方式測量，在封隔器下選點(diǎn)，以上水流方式測量以驗(yàn)證封隔器的密封性。下水流方式測量以驗(yàn)證全流量及各滑套、封隔器的密封。上水流方式測量各層吸入量及封隔器的密封。選點(diǎn)原則帶孔管滑套（關(guān)閉）井口計(jì)量：3/d左右，與計(jì)算基本一致。平均值為3/d1187.7m 448.1m3/d1190.1m 461.5m3/d1194.0m 441.0m3/d3/d1269.0m 457.6m3/d四、 應(yīng)用實(shí)例 全流量四、

14、 應(yīng)用實(shí)例 NmI油組1230.0m油套環(huán)空流量0m3/d1269.0m油套環(huán)空流量108.8m3/d1230.7m油管流量452.2m3/d1269.0m油管流量457.6m3/d滑套（ NmI油組）反映在射孔層有吸入量反映射孔層沒有吸入量四、 應(yīng)用實(shí)例 NmII油組滑套關(guān)閉（ NmII油組），射孔井段：封隔器C沒封嚴(yán)，NmII油組有一定的吸入量。1283.0m油管流量226.9m3/d1310.0m油套環(huán)空流量0m3/d1330.0m油管流量223.1m3/d1335.9m油套環(huán)空流量54.5m3/d1342.0m油管流量229.1m3/d1347.9m油管流量226.7m3/dPACKE

15、R APACKER BPACKER CPACKER D反映PACKER B密封嚴(yán)，沒有漏失1352.5m油套環(huán)空流量59.0m3/d下水流油管流量的平均值為3/d，全流量為3/d， NmI油組吸入量為3/d。射孔層不吸水，射孔層吸入量為3/d。+四、 應(yīng)用實(shí)例 Nm油組1410.0m套管流量183.3m3/d1432.0m套管流量55.5m3/d引鞋流量：3/dPACKER APACKER BPACKER CPACKER D射孔層：四、 應(yīng)用實(shí)例 Nm油組PACKER APACKER BPACKER CPACKER D1470m套管流量40.9m3/d1513.0m套管流量0m3/d1432.

16、0m套管流量55.5m3/d射孔層：測井應(yīng)用與典型實(shí)例1、常規(guī)注入剖面測量；2、確定注聚合物、三元復(fù)合驅(qū)井、 CDG凝膠等高粘度流體注入剖面；3、確定同位素測井難度大的注水井的注入剖面，比如：大孔道、裂縫井、深穿透射孔井的注入剖面以及低注入量、低孔隙度、低滲透率油田注水井的注入剖面；4、確定籠統(tǒng)注水井、分層配注井的吸液剖面，可直接測量油套空間的水流速度，適合于分層配注方式的水井注入剖面測量。5、調(diào)剖試驗(yàn)井流量測量；6、在注入井中探測和識別水泥環(huán)中的串槽位置、確定封隔器密封效果、漏失部位、水流進(jìn)出口位置；7、在生產(chǎn)井確定井下機(jī)械完整性。常規(guī)籠統(tǒng)注入井氧活化應(yīng)用 C2-34：測量井段為2368-2

17、393米，共有三個(gè)射孔層，分4個(gè)點(diǎn)測量，在2400 m測到總流量，2360 m測到0流量，注入壓力。其中10號層吸入量最高，為3/d，占全井吸入量的60.57%。2360m ， 0m3/d2400m , 49.5m3/d同位素測井圖氧活化測井圖氧活化測井與同位素測井資料對比只有NG33層吸聚！11911202米顯示套管漏 ！ QX1-3井是一口注聚井，測同位素注入剖面，全井沾污，無法解釋；氧活化測井卻很好的反映出了井下各層的注入情況。 下圖是 N26N1井的同位素和氧活化的測井成果對比資料。該井是一口十字架過油層的籠統(tǒng)注聚井。05年6月8號測同位素，1288米遇阻，最下面的NG35層部分砂埋。

18、6月16日氧活化測井下至1283米遇阻，NG35層未露出。 氧活化測井可有效解決同位素在注聚井中沾污和堆積沉降的問題，為注聚井的動(dòng)態(tài)分析和評價(jià)注聚效果提供了依據(jù)。 了解層間注入狀況，細(xì)分厚層內(nèi)的吸入狀況 目前，注聚驅(qū)多采用籠統(tǒng)注聚，出現(xiàn)了聚合物沿主力油層單層突進(jìn)或者層中指進(jìn)，導(dǎo)致油井過早見聚的現(xiàn)象，利用脈沖中子水流測井能夠準(zhǔn)確地細(xì)分厚層內(nèi)的吸入狀況。 15-711井是中一區(qū)館5/15單元的注聚井,只有一個(gè)Ng53厚6.6米射開層，其由2個(gè)小層組成。氧活化測井結(jié)果顯示，層內(nèi)的吸聚存在很大差異，同時(shí)，在層內(nèi)存在一個(gè)明顯的夾層，將Ng53層分為上、下兩層。由于夾層的存在，下部的吸水狀況明顯好于上部，

19、且上部的最頂部不吸水。 Ng53層下部的主要的吸水部位在層內(nèi)的中間2米厚的部位，即1260.0-1262.0米處。 Ng53層上部不吸水同屬于中一區(qū)館5/15單元的 7N12井只有兩個(gè)射開層位，且均為厚層。測井結(jié)果不僅顯示出該井下部層位Ng55層底部的吸水要比頂部好，而且，在上部注聚大厚層Ng53層中，其主要吸水部位在層段的下部，即Ng53層段上部不吸水。 注入井流量漏失區(qū)域識別X1-7氧活化測井成果圖 X1-7井是光油管籠統(tǒng)注聚井，05年5月16日測氧活化。儀器下至米遇阻，其下還有厚度為米的小層，但不影響測量結(jié)果。測上水流過程中，在射孔井段頂部以上，流量不歸零，即表明射孔段上部仍有上返水流；測量至1128米后，流量顯示為零。1128-1154米非射孔井段流量漏失全井水量的65.22%，表明此處套管漏失。油管脫落 N5-01 是一口光油管籠統(tǒng)正注井，十字架尾深1255米。測井發(fā)現(xiàn)1213米以下磁定位異常，有明顯射孔顯示，接箍距離呈現(xiàn)明顯異常。該位置以下的油套環(huán)空上水流為零，但存在明顯下水流。據(jù)此，判斷為油管在1213米脫落，該位