生产测井方法介绍.pptx

《生产测井方法介绍.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生产测井方法介绍.pptx（65页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、生产测井方法介绍2010.08 随着油田开发的不断深入和面临问题的日益复杂，生产测井技术将发挥越来越重要的作用。当前，江汉加强了注采剖面监测、剩余油饱和度及分布监测、动态地层参数的了解、井眼技术状况的检查等，在此，我们交流一下生产测井技术的相关情况。前前前前 言言言言 中国石化江汉石油管理局测录井工程公司 目前测录井公司在江汉正在进行和即将进行的生产测井效劳工程主要有：注入吸水剖面测井同位素示踪、中子氧活化 剩余油监测中子寿命、硼中子寿命、PNN、C/O RIB八扇区水泥胶结测井 下一步还要研究及开展套损检测及水平井大斜度井生产测井效劳。前前前前 言言言言 中国石化江汉石油管理局测录井工程公司

2、目目目目 录录录录 中国石化江汉石油管理局测录井工程公司注入吸水剖面测井注入吸水剖面测井剩余油监测剩余油监测RIBRIB八扇区水泥胶结测井八扇区水泥胶结测井其它其它注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井 中国石化江汉石油管理局测录井工程公司 对于注水开发的油田，特别是开发非均质多油层的油田，渗透对于注水开发的油田，特别是开发非均质多油层的油田，渗透率在纵向上的分布是不均匀的，这就造成注水井的注水剖面和生产率在纵向上的分布是不均匀的，这就造成注水井的注水剖面和生产井的产液剖面的前缘是不均匀的。随着开发的进行，层间矛盾越来井的产液剖面的前缘是不均匀的。随着

3、开发的进行，层间矛盾越来越突出，势必造成单层突进，综合含水上升，产油量下降。要保持越突出，势必造成单层突进，综合含水上升，产油量下降。要保持油田的高产和稳产，控制综合含水的上升，其主要手段是在非均质油田的高产和稳产，控制综合含水的上升，其主要手段是在非均质的条件下，对高含水层进行调剖堵水，对低含水层进行压裂、酸化的条件下，对高含水层进行调剖堵水，对低含水层进行压裂、酸化或射孔等。这就需要我们要了解油层的动用情况以及油水分布状况，或射孔等。这就需要我们要了解油层的动用情况以及油水分布状况，弄清高含水层和低产液层及未动用层所在确实切部位，使各种作业弄清高含水层和低产液层及未动用层所在确实切部位，使

4、各种作业做到有的放矢，为此，进行注水剖面和产液剖面的测定很有必要。做到有的放矢，为此，进行注水剖面和产液剖面的测定很有必要。但是，由于对油层的强注强采，长期受注入水的但是，由于对油层的强注强采，长期受注入水的“冲刷冲刷和和“淘洗淘洗，油层物性发生了较大变化，油气水的分布更加复杂，仅靠开发，油层物性发生了较大变化，油气水的分布更加复杂，仅靠开发初期的地质等静态资料的分析是无法判断开发后期油田的注水剖面初期的地质等静态资料的分析是无法判断开发后期油田的注水剖面和产液剖面形态的，必须进行生产动态测井。这里对注水剖面测井和产液剖面形态的，必须进行生产动态测井。这里对注水剖面测井方法进行简单介绍。方法进

5、行简单介绍。注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井 中国石化江汉石油管理局测录井工程公司同位素示踪注水剖面测量原理同位素示踪注水剖面测量原理回回顾顾 19501970年，主要采用井温法定性确定注水剖面，之后采用涡轮流量计和放射性同位素示踪测井测注水剖面资料，三十多年的实践证明，示踪测井是确定注水剖面的有效方法。示踪注水剖面测井是在注水井正常注水的情况下将放射性同位素示踪剂注入到井内。随着注入水的流入，示踪剂滤积在注水层的岩石外表上，然后用自然伽马测井仪测取示踪曲线，曲线上的放射性强度的差异显示了注入量的大小，通过比照注入示踪剂前后测得的自然伽马曲线，即

6、可得出各注水层的注水量。注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井 中国石化江汉石油管理局测录井工程公司 根据注水方式的不同，测井施工分正施工及反施工两种方式。笼统注水正施工测井示意图笼统注水正施工测井示意图笼统注水反施工法测井示意图笼统注水反施工法测井示意图注水剖面施工方法注水剖面施工方法施工方法施工方法注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井 中国石化江汉石油管理局测录井工程公司分层配注井正施工测井示意图分层配注井正施工测井示意图注水剖面施工方法注水剖面施工方法 注入过程中使示踪剂随注入水进入井内，滤积在注水层的

7、外表，通过测示踪剂的放射性强度确定注入剖面。施工方法施工方法注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井 中国石化江汉石油管理局测录井工程公司正施工正施工 测井时，仪器下放到目的层以下，上提测出基线，测量完成后仪测井时，仪器下放到目的层以下，上提测出基线，测量完成后仪器继续上提至适当深度，翻开释放器，释放示踪剂。示踪剂随注入器继续上提至适当深度，翻开释放器，释放示踪剂。示踪剂随注入水在油管中向下运行并滤积在注水层的外表上。待注水量到达设计水在油管中向下运行并滤积在注水层的外表上。待注水量到达设计要求后，下放仪器串到油层底部，上提测井。常用施工方式。要求后，下

8、放仪器串到油层底部，上提测井。常用施工方式。反施工反施工 反施工时油管要下到油层底部，然后封堵油管底部，在油套环形反施工时油管要下到油层底部，然后封堵油管底部，在油套环形空间注水。施工时，先在油管中测基线，然后从水表接口释放示踪空间注水。施工时，先在油管中测基线，然后从水表接口释放示踪剂，开注水阀门，示踪剂随注入水进入环形空间，滤积在注水层外剂，开注水阀门，示踪剂随注入水进入环形空间，滤积在注水层外表。再注入一段时间后，下放仪器上提测井。较少使用。表。再注入一段时间后，下放仪器上提测井。较少使用。施工方法施工方法注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井

9、中国石化江汉石油管理局测录井工程公司 常用同位素有常用同位素有131Ba,同位素半衰期不宜太短，也不宜太长不超过同位素半衰期不宜太短，也不宜太长不超过30天，天，一般为其使用周期的一般为其使用周期的1/41/31/41/3倍。倍。载体通常采用载体通常采用GTP微球载体。微球载体。测井用同位素的物理特征测井用同位素的物理特征 名称：名称：131131Ba-GTPBa-GTP微球微球或或131131I I 半衰期：半衰期：11.611.6天天7.87.8天天 伽玛射线能量：伽玛射线能量：0.124-0.496MeV0.124-0.496MeV 比重：比重：1.0-1.06g/cm31.0-1.06

10、g/cm3 直径：直径：100-300m 100-300m 同位素载体同位素载体1、有较强的吸附性或结合能力，不易脱附。、有较强的吸附性或结合能力，不易脱附。2、颗粒直径必须大于地层的孔隙直径。、颗粒直径必须大于地层的孔隙直径。3、密度适宜，下沉速度远小于注入水在井筒内的流速，保证均匀分布。、密度适宜，下沉速度远小于注入水在井筒内的流速，保证均匀分布。4、运载能力强，物理、化学性质稳定。、运载能力强，物理、化学性质稳定。5、载体有足够的外表活性，不沾污井筒及有关装置和仪器。、载体有足够的外表活性，不沾污井筒及有关装置和仪器。同位素介绍同位素介绍注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井注入（吸水

11、）剖面测井注入（吸水）剖面测井 中国石化江汉石油管理局测录井工程公司1.了解注入井各小层的吸水状况，为采油厂调剖提供可靠依据。了解注入井各小层的吸水状况，为采油厂调剖提供可靠依据。2.检查调剖效果：调剖前后分别测井可检查调剖效果。检查调剖效果：调剖前后分别测井可检查调剖效果。3.检查管外窜流。检查管外窜流。4.检查井下工具到位及工作情况。检查井下工具到位及工作情况。5.分析油井出水情况。分析油井出水情况。6.分析油层水淹状况，为调整油田开发方案提供依据。分析油层水淹状况，为调整油田开发方案提供依据。7.进行浅部找漏。进行浅部找漏。通过注入剖面的测井资料采取措施，能够改善产出剖面，增加油井产量；

12、通过注入剖面的测井资料采取措施，能够改善产出剖面，增加油井产量；或通过调整控制注水，使注入水在各个层位及层内的各个局部均匀推或通过调整控制注水，使注入水在各个层位及层内的各个局部均匀推进，扩大水驱的涉及体积，到达稳油控水、提高采收率的目的。进，扩大水驱的涉及体积，到达稳油控水、提高采收率的目的。解决的问题解决的问题注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井 中国石化江汉石油管理局测录井工程公司 使用使用3838的注入剖面测井仪，耐温的注入剖面测井仪，耐温175175，耐压，耐压60MPa60MPa，仪器全长，仪器全长5.15.1米，增加的加重杆长度视压力等

13、级而定。米，增加的加重杆长度视压力等级而定。井下仪器基本构成井下仪器基本构成 磁定位短节、遥测短节、伽马探头、同位素释放器、磁定位短节、遥测短节、伽马探头、同位素释放器、加重杆准备增加井温、流量、压力探头，提高资料的综合性，进一步提加重杆准备增加井温、流量、压力探头，提高资料的综合性，进一步提高解释的准确性高解释的准确性地面系统地面系统 国产小数控或进口国产小数控或进口WARRIORWARRIOR数控系统数控系统地面配套设备地面配套设备 井口防喷装置常规和高压、测井车、生产测井专用吊井口防喷装置常规和高压、测井车、生产测井专用吊车、发电机等车、发电机等使用的仪器设备使用的仪器设备注入（吸水）剖

14、面测井注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井 中国石化江汉石油管理局测录井工程公司1 1施工井井口应为施工井井口应为2-1/22-1/2油管内扣连接。采油树各种阀门关闭严油管内扣连接。采油树各种阀门关闭严密、转动灵活，水表、压力表等计量器具齐全、正常。密、转动灵活，水表、压力表等计量器具齐全、正常。2 2施工井井筒应无油污，无污染。施工井井筒应无油污，无污染。3 3在施工井井筒中仪器能够起下顺畅和满足安全需要。在施工井井筒中仪器能够起下顺畅和满足安全需要。4 4在不同的压力条件下，井身结构能够满足仪器长度的需要增在不同的压力条件下，井身结构能够满足仪器长度的需要增加加重将

15、会使仪器长度增加，保证能够测到目的层。加加重将会使仪器长度增加，保证能够测到目的层。5 5井场环境能够满足车辆摆放及施工要求，道路能够满足车辆进井场环境能够满足车辆摆放及施工要求，道路能够满足车辆进出需要。出需要。6 6日注水量需要到达日注水量需要到达20m20m3 3/d/d以上。以上。7 7有专业人员配合，开关井口测试阀门。有专业人员配合，开关井口测试阀门。施施工工井井 施工应具备的条件和要求施工应具备的条件和要求注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井 中国石化江汉石油管理局测录井工程公司 地质方案应提供准确齐全的井下技术、措施数据、注水数地质方案

16、应提供准确齐全的井下技术、措施数据、注水数据、射孔井段、邻近水层、井下工具及深度、可能存在的套管据、射孔井段、邻近水层、井下工具及深度、可能存在的套管变形及近期注水现状等相关参数。变形及近期注水现状等相关参数。地地质质方方案案 施工应具备的条件和要求施工应具备的条件和要求注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井 中国石化江汉石油管理局测录井工程公司中子氧活化测量前言中子氧活化测量前言 随着油田的不断开发，由于长时间受水体的冲刷，在井内随着油田的不断开发，由于长时间受水体的冲刷，在井内射开地层部位形成大孔道，当同位素示踪剂到达后直接进入地射开地层部位形成大

17、孔道，当同位素示踪剂到达后直接进入地层深处，使同位素示踪测井曲线异常显示减弱，造成解释误差；层深处，使同位素示踪测井曲线异常显示减弱，造成解释误差；同位素法还受到深穿透射孔、压裂、窜槽、漏失以及注聚同位素法还受到深穿透射孔、压裂、窜槽、漏失以及注聚井流体粘度的影响，在很多特殊井，如基线异常高井、顶部层井流体粘度的影响，在很多特殊井，如基线异常高井、顶部层位与喇叭口间距大的反注井等用常规同位素法难于解决此类井位与喇叭口间距大的反注井等用常规同位素法难于解决此类井的剖面监测，因此对局部井来说，同位素示踪测井已经不能满的剖面监测，因此对局部井来说，同位素示踪测井已经不能满足注入剖面测井的需求；足注入

18、剖面测井的需求；同位素测井法由于受微球粒径、比重及注入量、注入压力、同位素测井法由于受微球粒径、比重及注入量、注入压力、地层物性、管柱结构及管柱沾污等诸多因素的影响，在很多方地层物性、管柱结构及管柱沾污等诸多因素的影响，在很多方面存在一定的局限性，而且给资料的正确识别带来一定的困难。面存在一定的局限性，而且给资料的正确识别带来一定的困难。注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井 中国石化江汉石油管理局测录井工程公司中子氧活化测量原理中子氧活化测量原理 快中子射入地层后，与地层物质发生相互作用，从而发生非弹性散快中子射入地层后，与地层物质发生相互作用，从而

19、发生非弹性散射、弹性散射、俘获辐射和活化反响等。氧活化测井就是探测热中子被射、弹性散射、俘获辐射和活化反响等。氧活化测井就是探测热中子被活化后所放出的活化伽玛射线。活化后所放出的活化伽玛射线。氧活化反响的实质是氧原子吸收高能脉冲中子大于氧活化反响的实质是氧原子吸收高能脉冲中子大于10.2Mev10.2Mev，放，放出质子，产生放射性同位素出质子，产生放射性同位素N N1616，并引发一系列原子核反响，并引发一系列原子核反响,最后激发态的最后激发态的氧原子释放出高能伽玛射线，通过对伽玛射线时间谱的测量来反映油管氧原子释放出高能伽玛射线，通过对伽玛射线时间谱的测量来反映油管内、环型空间、套管外含氧

20、物质特别是水的流动状况。通过解析时间谱内、环型空间、套管外含氧物质特别是水的流动状况。通过解析时间谱可以计算出水流速度可以计算出水流速度,进而计算水流量。对于其他测井方法无法测量的进而计算水流量。对于其他测井方法无法测量的0.01m/s0.01m/s的极低流速和大于的极低流速和大于2.0m/s2.0m/s的极高流速，该方法的测量效果明显。的极高流速，该方法的测量效果明显。注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井 中国石化江汉石油管理局测录井工程公司中子氧活化测量原理中子氧活化测量原理 具体的原理在后续剩余油监测局部做介绍具体的原理在后续剩余油监测局部做介

21、绍都是基于中子测井的原理，利用的是中子作用的都是基于中子测井的原理，利用的是中子作用的不同过程不同过程 反响式：反响式：发生发生n,pn,p反响的中子能量阈值：反响的中子能量阈值：En=10.2 MevEn=10.2 Mev 氧活化反响的截面：氧活化反响的截面：b=45 mb b=45 mb N N衰变反响的半衰期：衰变反响的半衰期：7.13 s7.13 s 衰变规律：衰变规律：n=nn=n0 0e e-t-t 衰变常数：衰变常数：=5.83 min=5.83 min-1-1 衰变产生的伽玛射线能量：衰变产生的伽玛射线能量：Er=6.13 Er=6.13 MevMev 衰变几率：衰变几率：69

22、%69%6.13 Mev r 6.13 Mev r射线产生几率：射线产生几率：97%97%中子发生器中子能量：中子发生器中子能量：En=14 MevEn=14 MevO16N16O16g g(6.13 MeV)Beta衰变衰变7.13s半衰期半衰期氧活化氧活化nO16*注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井 中国石化江汉石油管理局测录井工程公司中子氧活化测井应用中子氧活化测井应用1 1、常规注入剖面测量；、常规注入剖面测量；2 2、确定注聚合物、三元复合驱井、确定注聚合物、三元复合驱井、CDGCDG凝胶等高粘度流体注入剖面；凝胶等高粘度流体注入剖面；3

23、 3、确定同位素测井难度大的注水井的注入剖面，比方：大孔道、裂缝井、确定同位素测井难度大的注水井的注入剖面，比方：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；注入剖面；4 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、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；速度，适合于分层配注方式的水井注入剖面测量；5 5、调剖试验井流量测量；、调剖试验井流量测量；6 6、在注入井中探测和识别水泥环中的串槽位置

24、、确定封隔器密封效果、漏、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；失部位、水流进出口位置；7 7、在生产井确定井下机械完整性。、在生产井确定井下机械完整性。注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井 中国石化江汉石油管理局测录井工程公司中子氧活化测井仪器中子氧活化测井仪器 DSC DSC单芯多功能水流测井仪由中子氧活化测井仪、中子寿命测井单芯多功能水流测井仪由中子氧活化测井仪、中子寿命测井仪、自然伽马测井仪、磁性定位器、温度测量仪以及压力测量仪等组仪、自然伽马测井仪、磁性定位器、温度测量仪以及压力测量仪等组成。

25、成。自然伽马测井仪用来探测生产井中的自然伽马射线自然伽马测井仪用来探测生产井中的自然伽马射线,在生产测井在生产测井中用来进行深度校正。压力测量仪用于测量井内压力，推算流体密度；中用来进行深度校正。压力测量仪用于测量井内压力，推算流体密度；它还可测量压差，以获取某一深度段的流体动态特征信息。温度测量它还可测量压差，以获取某一深度段的流体动态特征信息。温度测量仪主要用于测量油管井及套管井的温度。磁性定位器是用来探测井下仪主要用于测量油管井及套管井的温度。磁性定位器是用来探测井下油管和套管接箍的仪器。中子寿命测井仪是通过测量热中子在地层中油管和套管接箍的仪器。中子寿命测井仪是通过测量热中子在地层中的

26、平均衰减时间即热中子的平均寿命进而求得地层的热中子宏观俘获的平均衰减时间即热中子的平均寿命进而求得地层的热中子宏观俘获截面等多个地层参数的一种脉冲中子测井仪器，这些参数主要有截面等多个地层参数的一种脉冲中子测井仪器，这些参数主要有F F远计数率远计数率、RNFRNF近、远计数率比近、远计数率比、F F远远SIGMASIGMA、N N近近SIGMASIGMA、N N近计数率近计数率等。氧活化测井仪是通过对中子活化伽玛射等。氧活化测井仪是通过对中子活化伽玛射线时间谱的测量来反映油管内、环型空间、套管外含氧物质，特别是线时间谱的测量来反映油管内、环型空间、套管外含氧物质，特别是水的流动状况的；通过解

27、析时间谱可以计算出水流速度，进而计算水水的流动状况的；通过解析时间谱可以计算出水流速度，进而计算水流量。流量。DSC水水流流测测井井仪仪 注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井 中国石化江汉石油管理局测录井工程公司中子氧活化测井仪器中子氧活化测井仪器DSC水水流流测测井井仪仪 整体技术指标：整体技术指标：1 1、仪器最大耐压：、仪器最大耐压：80M80M；2 2、仪器最高耐温：、仪器最高耐温：135135；3 3、仪器最大外径：、仪器最大外径：43mm43mm；4 4、仪器长度：、仪器长度：6.5m6.5m。各单支仪器技术指标：各单支仪器技术指标：1

28、1自然伽马测井仪：测量范围自然伽马测井仪：测量范围 0 05000cps5000cps；允许测量误差：允许测量误差：7%7%；2 2压力测量仪：测量范围压力测量仪：测量范围:0:080MPa80MPa；测量允许误差：测量允许误差：0.1MPa0.1MPa；3 3温度测量仪：测量范围温度测量仪：测量范围:0:0135135；测量允许误差：测量允许误差：11；4 4套管接箍：测量范围：定性显示油套管接箍：测量范围：定性显示油/套管接箍；套管接箍；5 5水流测井仪：测量范围：水流测井仪：测量范围：6 m6 m3 3/d/d20 m20 m3 3/d/d，允许测量误差：，允许测量误差：8%8%；20

29、m20 m3 3/d/d400 m400 m3 3/d/d，允许测量误差：，允许测量误差：5%5%；400 m400 m3 3/d/d600m600m3 3/d/d，允许测量误差：，允许测量误差：10%10%；6 6中子寿命测井仪：测量范围：中子寿命测井仪：测量范围：7.67.691C.U.91C.U.，允许测量误差：，允许测量误差：3%3%。注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井 中国石化江汉石油管理局测录井工程公司中子氧活化测井仪器中子氧活化测井仪器DSC水水流流测测井井仪仪 井下仪器：井下仪器：遥测短节：包括遥测短节：包括GRGR、CCLCCL、

30、井温、压力、编码、井温、压力、编码 /译码译码电路、总稳压电路、高压电源、低压电源等；电路、总稳压电路、高压电源、低压电源等；探测器阵列短节：包括中子寿命、中子氧活化、离子探测器阵列短节：包括中子寿命、中子氧活化、离子源控制电路、通讯电路、高压电源、低压电源等；源控制电路、通讯电路、高压电源、低压电源等；中子发生器短节：包括高压密封短节、高压控制电路中子发生器短节：包括高压密封短节、高压控制电路等。等。地面系统：地面系统：使用专用数控测井系统使用专用数控测井系统注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井 中国石化江汉石油管理局测录井工程公司仪器根据向上流动

31、和向下流动有两种不同的组合。仪器包括一个脉冲中子发生器和三个自然伽马探测器，具有不同的源距。根据水流方向，探测器可放在源的上方，也可以放在源的下方。测量时，用中子源产生一个较短的活化期2s或10s，之后进行60s的测量。活化水经过探测器时可测量到它的特征波。测量时，为了得到可靠数据，可以记录多个周期以提高测量精度。假设流速过低，有时要测量更多的周期。一个点测量完成后，进入下一个测点时，不要使近、远和GR探测器处于上个测点中子发生器的位置，否则会使背景值高于实际值。测量结束后，用GR和磁定位器确定下一个测点。中子氧活化施工方法中子氧活化施工方法注入（吸水）剖面测井注入（吸水）剖面测井注入（吸水）

32、剖面测井注入（吸水）剖面测井 中国石化江汉石油管理局测录井工程公司中子氧活化施工要求中子氧活化施工要求 与同位素示踪测井要求相当；对管柱的清与同位素示踪测井要求相当；对管柱的清洁性无过高的要求。洁性无过高的要求。剩余油监测剩余油监测剩余油监测剩余油监测 中国石化江汉石油管理局测录井工程公司核物理基础核物理基础 由于目前在江汉开展的硼中子寿命测井、由于目前在江汉开展的硼中子寿命测井、PNNPNN测井仪器的工作测井仪器的工作均基于中子发生器发射的中子与地层作用，因此简单介绍一下基本核均基于中子发生器发射的中子与地层作用，因此简单介绍一下基本核物理基础。物理基础。C/OC/O、氧活化均是此原理、氧活

33、化均是此原理 中子依据能量的上下，依次为快中子中子依据能量的上下，依次为快中子0.5 MeV0.5 MeV以上、中能中子、以上、中能中子、慢中子慢中子1KeV1KeV以下以下，其中慢中子又依次分为超热中子、热中子、冷，其中慢中子又依次分为超热中子、热中子、冷中子，热中子能量为中子，热中子能量为0.025eV.0.025eV.。中子源。中子源neutron sourceneutron source包括同位包括同位素中子源、加速器中子源和反响堆中子源。放射性测井中用的镅铍中素中子源、加速器中子源和反响堆中子源。放射性测井中用的镅铍中子源是同位素中子源，而井下中子发生器属于加速器中子源。同位素子源是

34、同位素中子源，而井下中子发生器属于加速器中子源。同位素中子源放射性中子源的中子能量在几个百万电子伏特上，加速器中子源放射性中子源的中子能量在几个百万电子伏特上，加速器中子源的中子能量在十几个百万电子伏特。生产测井使用的是加速器中子源的中子能量在十几个百万电子伏特。生产测井使用的是加速器中子源，中子能量为中子源，中子能量为14MeV14MeV，产额稳定。，产额稳定。剩余油监测剩余油监测剩余油监测剩余油监测 中国石化江汉石油管理局测录井工程公司核物理基础核物理基础 中子与地层会发生一系列的反响，主要有以下过程：中子与地层会发生一系列的反响，主要有以下过程：一、快中子非弹性散射一、快中子非弹性散射

35、快中子与地层中的靶核发生反响，被靶核吸收形成复核，快中子与地层中的靶核发生反响，被靶核吸收形成复核，而后再放出一个能量较低的中子，靶核仍处于激发态，即处于而后再放出一个能量较低的中子，靶核仍处于激发态，即处于较高的能级。这种作用过程叫非弹性散射，这些处于激发态的较高的能级。这种作用过程叫非弹性散射，这些处于激发态的核，常常以发射伽马射线的方式放出激发能而回到基态。由此核，常常以发射伽马射线的方式放出激发能而回到基态。由此产生的伽马射线称为非弹性散射伽马射线。中子发生器发射的产生的伽马射线称为非弹性散射伽马射线。中子发生器发射的14 MeV14 MeV的中子射入地层后，在最初的的中子射入地层后，

36、在最初的1010-8-81010-7-7秒的时间间隔里，秒的时间间隔里，中子的非弹性散射占支配地位，发射的伽马射线几乎全部为非中子的非弹性散射占支配地位，发射的伽马射线几乎全部为非弹性散射伽马射线。同位素中子源的能量较低，几乎无此过弹性散射伽马射线。同位素中子源的能量较低，几乎无此过程程剩余油监测剩余油监测剩余油监测剩余油监测 中国石化江汉石油管理局测录井工程公司核物理基础核物理基础二、快中子对原子核的活化二、快中子对原子核的活化 快中子除与原子核发生非弹性散射外，还能与某些元素的快中子除与原子核发生非弹性散射外，还能与某些元素的原子核发生原子核发生n,、n,P及及n,核反响。其中，由快中核反

37、响。其中，由快中子引起的子引起的n,反响截面非常小，在放射性测井中没有实际意反响截面非常小，在放射性测井中没有实际意义。而义。而n,和和n,P的反响截面都比较大，并且中子的能量的反响截面都比较大，并且中子的能量越高反响截面越大。由这些核反响产生的新原子核，有些是放越高反响截面越大。由这些核反响产生的新原子核，有些是放射性核素，以一定的半衰期衰变，并发射或粒子。活化核裂变射性核素，以一定的半衰期衰变，并发射或粒子。活化核裂变时放出的伽马射线称为次生活化伽马射线。时放出的伽马射线称为次生活化伽马射线。剩余油监测剩余油监测剩余油监测剩余油监测 中国石化江汉石油管理局测录井工程公司核物理基础核物理基础

38、三、快中子的弹性散射及其减速过程三、快中子的弹性散射及其减速过程 高能中子在发射后的极短时间内，经过一、二次非弹性碰高能中子在发射后的极短时间内，经过一、二次非弹性碰撞而损失掉大量的能量。此后，中子已没有足够的能量再发生撞而损失掉大量的能量。此后，中子已没有足够的能量再发生非弹性散射或非弹性散射或n,P核反响，只能经弹性散射而继续减速。弹核反响，只能经弹性散射而继续减速。弹性散射一般发生在性散射一般发生在14MeV14MeV的中子进入地层以后的中子进入地层以后1010-6-61010-3-3秒之间。秒之间。经过屡次弹性散射碰撞，变为热中子。通常情况下，靶核的质经过屡次弹性散射碰撞，变为热中子。

39、通常情况下，靶核的质量数量数A A越大，对快中子的减速能力越差。氢核的越大，对快中子的减速能力越差。氢核的A A值最小，对快值最小，对快中子的减速能力最强。氢是所有元素中最强的中子减速剂，这中子的减速能力最强。氢是所有元素中最强的中子减速剂，这是中子测井法测定地层含氢量及解决与含氢量有关的各种地质是中子测井法测定地层含氢量及解决与含氢量有关的各种地质问题的依据，可以近似认为岩石的减速能力等于其孔隙中水或问题的依据，可以近似认为岩石的减速能力等于其孔隙中水或原油的减速能力设骨架中不含氢原油的减速能力设骨架中不含氢剩余油监测剩余油监测剩余油监测剩余油监测 中国石化江汉石油管理局测录井工程公司核物理

40、基础核物理基础四、热中子在岩石中的扩散和俘获四、热中子在岩石中的扩散和俘获 快中子减速为热中子后，不再减速，而是在地层中的扩散，热中快中子减速为热中子后，不再减速，而是在地层中的扩散，热中子在介质中的扩散与气体分子的扩散相类似，即从热中子密度单位子在介质中的扩散与气体分子的扩散相类似，即从热中子密度单位体积中的热中子数大的区域向密度小的区域扩散，直到被介质的原体积中的热中子数大的区域向密度小的区域扩散，直到被介质的原子核俘获为止。一个原子核俘获热中子的几率叫该种核的微观俘获截子核俘获为止。一个原子核俘获热中子的几率叫该种核的微观俘获截面，以巴面，以巴b b为单位为单位10102424cmcm2

41、 2。1cm1cm3 3的介质中所有原子核微观俘的介质中所有原子核微观俘获截面的总和叫宏观俘获截面，单位为获截面的总和叫宏观俘获截面，单位为cmcm1 1。中子在岩石中从变为热。中子在岩石中从变为热中子的时刻起到被吸收的时刻止，所经过的平均时间叫热中子寿命，中子的时刻起到被吸收的时刻止，所经过的平均时间叫热中子寿命，也叫扩散时间。靶核俘获一个热中子而变为激发态的复核，然后复核也叫扩散时间。靶核俘获一个热中子而变为激发态的复核，然后复核放出一个或几个伽马光子，放出激发能而回到基态。这种反响叫辐射放出一个或几个伽马光子，放出激发能而回到基态。这种反响叫辐射俘获核反响，或称俘获核反响，或称n,反响。

42、在反响。在n,核反响中放出的伽马射核反响中放出的伽马射线叫俘获伽马射线，测井中习惯上称为中子伽马射线。不同的原子核线叫俘获伽马射线，测井中习惯上称为中子伽马射线。不同的原子核具有不同的能级，因而各种原子核放出的伽马射线能量也不相同。具有不同的能级，因而各种原子核放出的伽马射线能量也不相同。剩余油监测剩余油监测剩余油监测剩余油监测 中国石化江汉石油管理局测录井工程公司中子发生器简介中子发生器简介 密封中子管是一个小型静电加速器中子源。仪器未通电时，中子密封中子管是一个小型静电加速器中子源。仪器未通电时，中子管未工作，氘存贮器管未工作，氘存贮器 热丝没有电流或较小，中子管处于高真空状态。热丝没有电

43、流或较小，中子管处于高真空状态。仪器工作时，离子源控制电路向热丝提供一定加热电流。氘气吸附在仪器工作时，离子源控制电路向热丝提供一定加热电流。氘气吸附在钛粉中，加热后释放，管内气压升高。中子管阴极接地，当阳极处于钛粉中，加热后释放，管内气压升高。中子管阴极接地，当阳极处于低电压时，氘气处于分子态或原子态，即不导电。当阳极、阴极间加低电压时，氘气处于分子态或原子态，即不导电。当阳极、阴极间加约约2400V2400V正脉冲电压时，在脉冲电压的维持期，中子管迅速进入电离状正脉冲电压时，在脉冲电压的维持期，中子管迅速进入电离状态，在阳极回路形成电流。脉冲电压结束，电离迅速消失，阳阴极间态，在阳极回路形

44、成电流。脉冲电压结束，电离迅速消失，阳阴极间停止放电。停止放电。仅有离子源工作，靶极上下不加足够高压，氘离子得不到加速，仅有离子源工作，靶极上下不加足够高压，氘离子得不到加速，D-TD-T反响不能发生。欲得到快中子，靶极上要加近百千伏伏高压。氘离反响不能发生。欲得到快中子，靶极上要加近百千伏伏高压。氘离子得到加速，获得近百子得到加速，获得近百kevkev能量，打到氚靶上，产生能量，打到氚靶上，产生D-TD-T反响，放出快反响，放出快中子。中子。中子管是高值高损耗部件。中子管是高值高损耗部件。剩余油监测剩余油监测剩余油监测剩余油监测 中国石化江汉石油管理局测录井工程公司硼中子寿命测井硼中子寿命测

45、井原理原理 中子寿命测井记录的是热中子在地层中的寿命。热中子寿命是指热中子从产生到被俘获吸收为止所经过的平均时间。计算可知，平均时间等于63.2的热中子被俘获所经过的时间，通常情况与介质中的含氯量相关。测井中常选用103cm1作为宏观俘获截面的单位，叫俘获单位，记作c.u.。计算热中子寿命的关键在于确定介质的宏观俘获截面。物质的热中子俘获截面是1厘米3体积中该物质所有原子核的微观俘获截面之和。硼中子寿命仪器探测的是热中子被俘获时释放的伽马射线。中子寿命测井要在脉冲结束后200300s才开始计数，此时所有的快中子早已变为热中子。剩余油监测剩余油监测剩余油监测剩余油监测 中国石化江汉石油管理局测录

46、井工程公司硼中子寿命测井硼中子寿命测井原理原理物质宏观俘获截面值/c.u.物质宏观俘获截面值/c.u.泥质3555地层水22120砂岩骨架812天然气012淡水22原油1822几种物质的典型几种物质的典型值值 可以看出，低矿化可以看出，低矿化度地层水与原油的俘度地层水与原油的俘获截面值非常接近，获截面值非常接近，此时需要注入高俘获此时需要注入高俘获截面的硼酸液提高地截面的硼酸液提高地层水的俘获截面值，层水的俘获截面值，以区分油水。硼为以区分油水。硼为771c.u.剩余油监测剩余油监测剩余油监测剩余油监测 中国石化江汉石油管理局测录井工程公司硼中子寿命测井硼中子寿命测井施工方法施工方法 对于中子

47、寿命测井，施工方法相对简单。将中子寿命测井仪对于中子寿命测井，施工方法相对简单。将中子寿命测井仪器下入油套管至目的层以下，上提测井即可。器下入油套管至目的层以下，上提测井即可。对于硼中子寿命测井施工则相对复杂。先测一条中子寿命对于硼中子寿命测井施工则相对复杂。先测一条中子寿命曲线，设测得的地层宏观俘获截面为曲线，设测得的地层宏观俘获截面为 t1t1，原生地层水宏观俘，原生地层水宏观俘获截面为获截面为W1W1 。向井中产层注入与地层水矿化度相差较大的盐。向井中产层注入与地层水矿化度相差较大的盐水，设注入盐水的俘获截面为水，设注入盐水的俘获截面为W2 W2，注入后进行第二次测井，注入后进行第二次测

48、井，此时测得的产层宏观俘获截面为此时测得的产层宏观俘获截面为 t2t2 。经过相关的计算，得到。经过相关的计算，得到剩余油饱和度。仪器在两次测井方法相同，均下至目的层以下，剩余油饱和度。仪器在两次测井方法相同，均下至目的层以下，上提测井。此方法对现场要求较多。上提测井。此方法对现场要求较多。剩余油监测剩余油监测剩余油监测剩余油监测 中国石化江汉石油管理局测录井工程公司硼中子寿命测井硼中子寿命测井应用应用 1 1、确定产层剩余油饱和度、确定产层剩余油饱和度。2 2、监测油水或气水界面的移动。、监测油水或气水界面的移动。3 3、检查注水剖面和管外窜槽。、检查注水剖面和管外窜槽。剩余油监测剩余油监测

49、剩余油监测剩余油监测 中国石化江汉石油管理局测录井工程公司硼中子寿命测井硼中子寿命测井使用的仪器设备使用的仪器设备 地面系统使用的是进口的地面系统使用的是进口的WARRIORWARRIOR系统。系统。井下仪器使用的是井下仪器使用的是SMJ-DSMJ-D型中子寿命测井仪，也可以使用氧活化型中子寿命测井仪，也可以使用氧活化仪器的中子寿命测井功能。由仪器的中子寿命测井功能。由CCL/GRCCL/GR短节、通讯及信号处理短节、通讯及信号处理短节、探测短节、中子发生器短节构成短节、探测短节、中子发生器短节构成需要性能良好的测井绞车。对硼中子寿命测井还需有密闭井口需要性能良好的测井绞车。对硼中子寿命测井还

50、需有密闭井口装置。装置。剩余油监测剩余油监测剩余油监测剩余油监测 中国石化江汉石油管理局测录井工程公司硼中子寿命测井硼中子寿命测井施工具备的条件和要求施工具备的条件和要求 对于侧钻等套管井条件下的测井，需要有一个地层恢复时间大约10天左右时间，以消除侵入带的影响。一般的中子寿命测井，在套管、油管状态下均可以测量，但井眼环境满足测井条件通畅、深度足够 一般中子寿命测井的地质条件，可以认定是NaCl总矿化度P在15万PPm以上，孔隙度在15%以上，即在约P*2.2条件下。否则使用硼中子寿命测井工艺。剩余油监测剩余油监测剩余油监测剩余油监测 中国石化江汉石油管理局测录井工程公司硼中子寿命测井硼中子寿