脉冲中子测井技术论文

脉冲中子测井技术论文（精选3篇）

脉冲中子测井技术论文 篇1

摘要：我国是石油大国, 在近几十年来的石油开采中或自发或引进生产测井技术, 来进行石油的开采, 当前随着我国进入高含水开发的后期, 开采的难度也越来越大, 普通常规的生产测井技术在这一阶段已经不再适用, 而脉冲中子测井技术也应运而生。本文具体讲解脉冲中子测井技术的相关内容, 脉冲中子测井技术在发展过程中所需要的辅助工具, 以及脉冲中子测井技术的发展前景, 从而分析脉冲中子测井技术对我国石油开采工程的巨大贡献。

关键词：脉冲中子测井技术,仪器,发展前景

1 脉冲中子测井技术

脉冲中子测井是一种核测井方法, 其原理是利用脉冲中子与地层相互作用, 来检测在开采石油时井中的各项物质含量是否符合指标, 以保证开采石油时的安全。在这种方法实施的过程中所涉及到的脉冲中子测井技术具体包括三种, 分别为脉冲中子饱和度测井、脉冲中子氧活化水流测井以及脉冲中子孔隙度测井技术。下面我们就分别从这三种技术的具体实施原理和作用上了解脉冲中子测井技术在石油开采中的应用。

(1) 脉冲中子饱和度测井技术。所谓脉冲中子饱和度测井技术就是一种利用脉冲中子源向地层发射中子术, 通过分析散射回来的热中子以及其他可以确定地层含油饱和度的能谱或者时间谱的测井技术, 在发射中子术的过程中要保证脉冲的宽度与重复周期。脉冲中子饱和度测井又可以分为碳氧比能谱测井和中子寿命测井, 在开采石油的过程中对于孔隙水的矿化度低、不稳定以及未知的条件下, 要确定地层的含油饱和度, 尤其是测定注水开发油层的剩余油饱和度时, 需要应用碳氧比能谱测井;至于中子寿命测井的原理是利用热中子寿命来确定含水饱和度, 具体实施就是要首先计算出地层的热中子宏观俘获截面∑或寿命γ, 再根据离矿化度地层水热中子宏观俘获截面比石英、白云石和方解石等空隙性岩石骨架矿物大1个数量级, 是淡水或原油截面的2~5倍, 来具体确定含水饱和度。

(2) 脉冲中子氧活化水流测井技术。这种技术主要是指水中稳定的核素14O与14M e V中子发生反应, 在这个过程中释放γ射线, 再探测出射线探测器与脉冲中子发生器之间的距离, 确定水流速度, 再代入流动截面, 就能够计算各层的分层注水量。[1]

(3) 脉冲中子孔隙度测井技术。此种技术具体作用是靠超热中子孔隙度测井仪实现的。此种仪器主要由补偿超热中子孔隙度、超热中子寿命以及热中子寿命组成, 利用热中子发射和时间延退功能的进行距离测量来改善补偿超热中子测井的薄层分辨能力。

2 脉冲中子测井技术及仪器发展

脉冲中子测井技术的具体实施都是要通过相关的仪器实现的, 而我国脉冲中子测井仪器都是引进国外的仪器, 这种仪器的引进是从20世纪90年代末开始的, 国外研发的脉冲中子测井仪器都是相对于脉冲中子测井技术而制造的, 具体包括储层饱和度仪R S T和RST-Pro、RMT测井仪、RPM测井仪、PND-S测井仪、P N N测井仪等, 我国引进国外的脉冲中子测井仪在国内油田和外油田开发过程中都起到了重要的作用。PND-测井技术广泛应用于碳酸盐储层饱和的评价;P N D-S测井仪则被用在含水量很高的油田中, 进行剩余油饱和度、指导制定补孔措施等工作。

目前, 国外在研发脉冲中子测井仪的过程中, 向缩小仪器直径、集合多种测井技术的趋势发展, 这样就能够同时测量剩余油的饱和度、评价油层水淹情况和探测地层孔隙度等地层参数。如果这样的仪器研发成功的话, 会大大减少脉冲中子测井仪器的研发支出, 也能够在石油开采时节约很多的时间, 从根本上提高石油开采的效率。

我国从国外引进的脉冲中子仪器的应用过程中, 进行原理的分析, 然后进行研究, 早在1975年, 在西安石油仪器厂研制FC731型中子寿命测井仪现场试验成功, 并且通过石油部的鉴定, 在之后的三年里已经生产25套仪器, 在接下来的很短的时间内就开始进行应用。以FC731型中子寿命测井仪为一个好的开始, 随着我国经济和科技的不断发展, 后来我国又研制出更多类型和功能的脉冲中子测井仪器, 并且广泛的应用于国内油田和外油田中的开采工作中, 彻底打破了只靠引进国外仪器来进行当前石油开采的现状。[2]

3 脉冲中子测井技术发展前景

我国是石油大国, 而且自建国后不久就开始发现油田, 并且不断进行开采, 但是上面我们提到过从20世纪90年代末才开始引进国外脉冲中子测井仪器, 进行脉冲中子测井技术的应用, 虽然目前来看我国已经可以自行开发研究用来进行石油开采的仪器, 但是不可否认的我国的脉冲中子测井技术还处在起步和发展的初期, 在某些技术与工艺方面距离国外的技术还很远, , 而且针对我国的石油行业的发展以及近些年来我国不断研发脉冲中子测井仪器的现状, 国外已经对我们实行技术封锁的策略, 在这个无法从国外引进相关测井仪器和设备的今天, 就更加严格的要求我们自己找到脉冲中子测井的基础方法, 有效地研究, 已达到形成具有自主知识产权的测井技术的目的, 最终研制出自己的测井仪器。[3]

为了能够达到这一目的我们需要从以下三个方面进行研发:

(1) 多功能脉冲中子饱和度测井技术。这不只是我国测井仪器的发展方向, 也是国外测井仪器发展的最终趋势, 这些仪器要向着功能化、组合化和模块化发展, 这也就要求更多并精准的测量参数, 从而能够获取更多测井技术的研究与开发, 如果能够达到这一目标, 就能够大大减少脉冲中子测井仪器的研发支出, 也能够在石油开采时节约很多的时间, 从根本上提高石油开采的效率。

(2) 随钻脉冲中子测井技术。相对于国外而言, 我国的随钻脉冲中子测井技术还处于起步阶段, 这就要求我们在原理和方法上能够进行技术的创新, 然而受到资源和环境的制约, 我们还需使用可控源, 并且加强中子寿命、能谱测井技术等的研究。[4]

(3) 可控源补偿中子孔隙度测井技术。虽然目前多数的开采石油的仪器都是脉冲中子测井仪器, 但是这不能说明化学中子源很充裕, 相反的化学中子源是非常短缺的, 再加上核测井会造成很大的环境污染, 所以对于测井技术我们要采取使用可控源。

综上所述, 脉冲中子测井技术对于石油行业的开采具有举足轻重的作用, 而经过一向从国外引进脉冲中子测井仪器到自主研发并且进行广泛应用的过程中, 我国对于脉冲中子测井技术从不了解到了解, 从被动的接受国外的技术和仪器到主动的进行思考、研究、开发, 最终实现可以自给自足, 但是无论是我国还是国外相较于我国更发达的国家, 在脉冲中子测井技术方面还是有很大的前进空间的, 所以这也就要求我们更加的重视仪器要向着功能化、组合化和模块化发展, 充分发展多功能脉冲中子饱和度测井技术、随钻脉冲中子测井技术和可控源补偿中子孔隙度测井技术, 让石油的开采更加高效与环保。

参考文献

[1]李瑛, 张薇, 张月秋;脉冲氧活化测井解释中的一些具体问题[J];测井技术;2004年03期[1]李瑛, 张薇, 张月秋;脉冲氧活化测井解释中的一些具体问题[J];测井技术;2004年03期

[2]中国测井技术的发展方向, 张向林, 2008年《哈土油气》[2]中国测井技术的发展方向, 张向林, 2008年《哈土油气》

[3]乔贺堂, 生产测井资料解释方法[M], 北京, 石油工业出版社, 1993[3]乔贺堂, 生产测井资料解释方法[M], 北京, 石油工业出版社, 1993

[4]我国脉冲中子测井技术发展综述, 张锋, 2009年《原子能科学技术》[4]我国脉冲中子测井技术发展综述, 张锋, 2009年《原子能科学技术》

脉冲中子测井技术论文 篇2

关键词：脉冲中子氧活化测井技术,低渗透油田,应用

XX油田是非均质多油层注水开发油田,了解注水井各油层的吸水状况,对于油田开发和生产具有极其重要的作用。油田测量吸水剖面最常用的方法是放射性同位素示踪测井技术。但随着时间的推移和油田开发的不断深入,在近几年的同位素注入剖面测井中的放射性示踪剂沾污、漏失和窜槽现象比较多,因此在放射性同位素示踪测井曲线上产生了不能正确反映注水量的假异常,影响了注入剖面测井的准确性,降低了资料利用率。而应用脉冲中子氧活化测井技术,弥补了这些弊端,主要应用在注凝胶、注聚合物、低注入量、沾污严重及窜漏等类水井中,地质分析效果良好。

1 现场应用

(1)对于同位素示踪剂“沾污”的井,如XX井为分层井,在进行同位素示踪测井中,由于层位II正对着配水器,使得同位素的反应很难确定该层位的吸水量,不好确定扣除沾污的比例。而脉冲中子氧活化技术就可以确定出该层的实际吸入量。

某井日配注20m3,用同位素示踪和氧活化测井得到的解释结果如表1。

注:XX井氧活化、同位素结果对照表

从表l看出,脉冲中子氧活化测量II层相对吸水量为70.14%,III层相对吸水量为29.86%。测量的总流量为20.26m3/d。II层绝对吸水量为14.21m3/d,III层绝对吸水量为6.05m3/d。氧活化法测量同时还测出了该层的绝对吸水量。而同位素由于存在沾污的影响,测得II层相对吸水量为46.2%,误差很大,影响了注入剖面的准确性。

(2)在存在大孔道地层的情况下,可避免或消除地层大孔道对放射性同位素注水剖面测井的影响,如XX井该井为分层配注,从井温曲线可以看出,该层井温有变化,说明该层有水量变化。但同位素示踪测井技术由于同位素载体进入层位的内部,超出伽玛仪器探测范围,不能真实的说明该层位的吸水情况。

接下来对该井进行氧活化测井项目,在层上、下分别加测点进行测量,该层位的绝对吸入量为9.14方。同位素示踪测井技术由于同位素载体进入层位的内部,超出伽玛仪器探测范围,不能真实的说明该层位的吸水情况。氧活化测井技术,可避免或消除地层大孔道对放射性同位素注水剖面测井的影响,为油田开发提供可靠的注水井注水剖面资料,是油田在注水开发后期测量注水井注水剖面的行之有效的测井方法。

(3)脉冲中子氧活化测井技术还可以判断封隔器密封性,在分层配注井中,如果各层段封隔器都正常工作,且套管外水泥环中没有窜流,则在封隔器上下,即在一个配注段中最上面射开层位之上和最下面射开层位之下,不应该测到水流,并且油管内水嘴上下流量差应该等于该配注段各层注入量之和。可是实际资料显示,封隔器不密封的情况经常出现,有时甚至会出现几个封隔器同时失效的情况,因此测井施工和资料解释中要首先检验封隔器是否密封。

(4)对于喇叭口在射孔段底部,当同位素微球密度大时,微球滑脱、下沉,下部同位素多,上部到位少,污染多。即使同位素微球密度不大,也常因为井段长,沿途沾污损失后,上部主吸水层同位素到位少或不到位,影响资料解释质量。如XX井为笼统注水,并且喇叭口在射孔层的底部。另外两个小层距IV层的层距在为25米,从注入剖面对比成果表中可以看出,IV层为主力吸水层。又对该井进行了氧活化测井项目进行对比,结果显示,III层的绝对吸水量占全井的百分之五十二,为主力吸水层。

2 存在的问题

2.1 流量测量的影响

目前,使用的氧活化仪器测得的油管流量的下限为3方/天,套管流量的下限为8方/天,而XX油田为低配注油田,某些井因不能满足流量测量条件而无法进行测井。

2.2 源距的限制

由于源距的限制,对于层间距小于一米的层位,氧活化测井技术无法将层位分开,只能按和层进行处理。

2.3 井况的影响

由于井内可能有脏物或死油很多,而且分布不均匀,使得仪器与油管的环形空间面积是变化的,可能使得下一测点比上一测点的水量要高。

参考文献

[1]付剑,山永兰.注入剖面测井存在的问题及解决途径[J].大庆石油地质与开发,2004,23(1).

[2]钟兴福,李婧,朴玉琴,龚杰.中子氧活化测井技术在油田开发中的应用[J].测井技术,2004,(28).

[3]陆海英,董丽华,兰艳.脉冲中子氧活化测井技术在油田开发中的应用[J].大庆石油地质与开发,2004,23(2).

[4]孙秀梅,严青伍,王佳平,崔杰.脉冲中子氧活化测井仪的改进及应用[J].大庆石油地质与开发,2005,24(3).

脉冲中子测井技术论文 篇3

1中子水流氧活化测井仪器的组成及测井原理

1.1 仪器的组成

中子水流氧活化测井仪由遥传短节 (包含磁定位、温度、压力、自然伽马四个参数) 、上发生器短节、采集短节 (包含四个伽马探测器) 、下发生器短节组成。 (仪器连接图, 如图一)

1.2 中子水流氧活化测井仪的主要技术指标

仪器最大耐压:80MPA

仪器最高耐温:135℃

仪器最大外径:43mm

仪器长度:6.84m

1.3 中子水流氧活化测井原理

中子水流测井时中子管发射能量为14Mev的快中子, 快中子轰击仪器周围流体中的氧原子, 与氧原子发生核反应, 氧原子被激化后, 产生不稳定氮的同位素16N, 处于激发态的氮衰变后还原为氧同时产生高能伽马射线, 其半衰期为7.13s。这些高能的伽马射线能够穿透井中流体、油管、套管和水泥环。中子水流氧活化测井仪是通过对氧活化活化伽玛射线时间谱的测量来反映油管内、油套环型空间、套管内含氧流体的流动状况, 通过解析时间谱可以计算出含氧流体的流动速度, 从而准确反映各油层的注入剖面。

2中子水流氧活化测井施工工艺

中子水流氧活化测井技术测流量的方式主要采用停点测量。在测量时, 需要根据中子产额、注入介质的不同选择不同活化周期期 (1、2、10s) 和数据采集期 (20、40、60s) 。中子发生器在活化周期内连续发射中子, 使周围的流体中的氧原子被活化, 活化周期结束停止工作。一段时间后, 流体依次到达各探测器, 各探测器记录的时间谱上出现一个峰, 根据时间谱上峰的位置可知水流到达各探测器的时间T。由于流体在这段时间走的路程就是各探测器的源距L, 则水的速度V=L/T。由于井内套管和油管直径D已知, 就可算出水流的截面积S, 则可求出流量。

3实例分析

3.1 中子水流氧活化测注聚剖面

某井为孤东油田的一口注聚井, 注聚方式为笼统正注, 管柱结构为光油管加喇叭口, 喇叭口在所有油层下方深度为1387.6米。该井射孔层段分别为17号层:1338.4-1339.9m, 20号层:1349.0-1360.0m, 21号层:1367.1-1374.0m。中子水流氧活化测井仪分别停点测得各深度流量为:1346.26m无水流显示, 1366.16m测得油套环形空间向上的水流为116.61m3/d, 1375.56m测得油套环形空间向上的水流为160.08m3/d, 配注为170m3/d (地面水表读数) , 测量结果与配注基本一致, 根据测量结果分析17号层不吸水, 20号层相对吸水量占全井注入量的72.85%, 21号层相对吸水量占全井注入量的27.15%, 20号层为主要吸水层。 (测井成果图, 如图二)

3.2 中子水流氧活化找漏

某井为孤东油田的一口注水井, 注入方式为笼统正注, 管柱结构为光油管加喇叭口, 喇叭口设计深度为1279.96m。该井测井施工时, 注入量为300m3/d。

根据该井的测井目的, 使用中子水流氧活化仪器分别停点测得的各深度的流量为:986.07m测得油管内向下的水流为302.93m3/d, 与全井注入量吻合, 1002.97m测得油套管中均无向下水流显示, 结合井温曲线分析, 油管在997m附近存在漏失, 漏失水量为全井注入量。301.25m测得油套环形状空间测得向上的水流为298.07m3/d, 292.01m测得油套环形状空间测得油套环形状空间无向上的水流显示, 说明套管在292.01～301.25m之间存在漏失点, 漏失量为全井水量。 (测井成果图, 如图三)

4结论

中子水流氧活化测井通过记录氧活化产生的伽马射线得到时间谱, 方便准确的计算油管、套管和油套环形空间的向上和向下的流体速度, 为不同管柱和注入流体条件下测量水流速度提供了准确可靠的方法, 在注入剖面监测、找漏、验封和验窜等测井项目中取得了很好的效果, 目前中子水流氧活化测井技术在油田动态监测中得到了广泛的应用。

摘要：油田开发过程中, 注入剖面监测是了解生产动态的重要手段。传统的注入剖面监测技术有同位素示踪、电磁流量计等, 这些测井技术受到测量精度、注入介质的粘度、油层的物性、井壁的清洁程度、管柱限制等因素的影响, 不能满足注入剖面动态监测的需求。中子水流氧活化测井技术通过对氧活化后的流体流速的测量来定量反应注入情况, 能够对注入剖面准确监测, 同时能够方便进行找漏、验窜和验封等工程测井。

关键词：中子水流氧活化,注入剖面,找漏

参考文献