脈衝中子技術

脈衝中子技術

脈衝中子技術主要套用於石油領域,是一種剩餘油評價測井技術。脈衝中子測井是一種核測井方法,其原理是利用脈衝中子與地層相互作用,來檢測在開採石油時井中的各項物質含量是否符合指標,以保證開採石油時的安全。在這種方法實施的過程中所涉及到的脈衝中子測井技術具體包括三種,分別為脈衝中子飽和度測井、脈衝中子氧活化水流測井以及脈衝中子孔隙度測井技術。

脈衝中子測井技術

綜述

我國油田現在已經進入高含水開發後期,高水平的油藏動態監測技術對石油開發難度越來越大,常規生產測井技術已不能滿足具有重要的套用意義,而脈衝中子測井技術則是當前確定油藏剩餘油飽和度分布規律、了解注水和產液剖面、調整注采方案、提高採收率的主要手段。國內測井行業在引進國外脈衝中子測井儀器進行油田服務的同時,業已開展大量的研發工作,脈衝中子測井技術已在油田實際生產中得到廣泛套用。

1.脈衝中子測井技術

脈衝中子測井是以脈衝中子與地層相互作用為物理基礎的核測井方法,通過在井眼(或探孔)中井下中子發生器產生快中子,快中子進入井眼、地層後與原子核發生非彈性散射、彈性散射、輻射俘獲和中子活化反應,利用γ或中子探測器記錄γ能譜、γ或熱中子時間譜等信息資源來進行地層參數評價,主要包括脈衝中子飽和度測井、脈衝中子氧活化水流測井以及脈衝中子孔隙度測井等技術。

1.1脈衝中子飽和度測井

脈衝中子飽和度測井又分為碳氧比能譜測井和中子壽命(巨觀俘獲截面)測井,這是1種利用脈衝中子源,以一定的脈衝寬度和重複周期向地層發射中子束,通過測量非彈性散射γ能譜和熱中子或γ時間譜來確定地層含油飽和度的測井技術。

1)碳氧比能譜測井

碳和氧分別是原油和水的指示元素,地層中能與快中子發生非彈性散射而產生γ射線的核素主要為C、O、Si和Ca,發生非彈性散射產生的γ射線能量分別為4.43、6.13、1.78和3.73MeV。根據不同反應的時間分布,按時間先後,儀器開有脈衝門、俘獲門等,分別接收非彈性散射γ射線和俘獲γ射線,利用多道脈衝幅度分析器進行γ能譜分析,測量非彈性散射γ射線和俘獲γ射線的強度,進而確定地層中存在的各種核素及其濃度,獲取含油飽和度等地層參數。碳氧比能譜測井主要用在孔隙水的礦化度低、不穩定或未知條件下,在套管井中確定地層的含油飽和度,特別是測定注水開發油層的剩餘油飽和度。另外,利用碳氧比能譜測井還可劃分水淹層,指示岩性、孔隙度、泥質和地層水礦化度等參數。

2)中子壽命測井

高礦化度地層水熱中子巨觀俘獲截面比石英、白雲石和方解石等孔隙性岩石骨架礦物大1個數量級,是淡水或原油截面的2~5倍,利用熱中子壽命可確定含水飽和度。測井時,用脈衝中子源向地層發射14MeV中子,測量經地層慢化而又返回井眼內的熱中子或俘獲γ射線,根據計數率隨時間的衰減,計算出地層的熱中子巨觀俘獲截面或壽命τ,可在裸眼井,特別是套管井中獲得地層的含水飽和度。另外,可劃分油、水、氣層,監測油、水或氣、水界面的變化,套用於孔隙度等的求取。

1.2脈衝中子氧活化水流測井

水中穩定核素O與14MeV中子發生(n,p)反應,轉變為放射性核素N。N的半衰期為7.13s,釋放出的γ射線能量為7.12和6.13MeV。這些高能γ射線能穿透井中的流體、油管、套管和水泥環,如果高能脈衝中子發生器到γ射線探測器的距離為S,水流從發生器到探測器經歷時間為t,那么,水的流動速度則為v=S/t。在流動截面已知情況下,即可準確計算出各層的分層注入量。

1.3脈衝中子孔隙度測井

斯侖貝謝公司於1991年研製出了可投入實用的加速器型超熱中子孔隙度測井儀APS。APS使用了由近、中、遠3個超熱中子探測器和1個熱中子探測器組成的陣列探頭,集補償超熱中子孔隙度、超熱中子壽命及熱中子壽命於一體,除了利用短源距測量結果來改善補償超熱中子測井的薄層分辨能力外,還利用了有時間延遲功能的脈衝中子-中子測量,具有更好的薄層分辨性能的優點。

2.國外脈衝中子測井技術的進展

2.1國外研發的脈衝中子測井儀

目前,國外的發展趨勢是縮小儀器直徑,採用高效晶體和多個探頭以及1支儀器兼容中子壽命測井、碳氧比測井和元素測井等多種測量功能,將儀器通過油管下入井內,在套管內可測定剩餘油飽和度,評價油層水淹情況,還可測得地層孔隙度等地層參數。

1)儲層飽和度儀RST和RST-Pro

1991年,斯侖貝謝公司推出了新一代脈衝中子能譜儀器———儲層飽和度儀(RST)。1999年,又推出了RST-Pro儀器。RST具有非彈性-俘獲、俘獲-等3種測量模式,其中,非彈性-俘獲模式的每個周期中包含1個脈衝中子發射和3個採集時間門;俘獲-模式的每個測量周期含有2個脈衝(1個長脈衝和1個短脈衝),它是通過GSO閃爍晶體探頭測量快中子與地層核素髮生的非彈性散射、俘獲自然釋放出來的次生γ射線,以進行能譜分析和熱中子衰減時間分析,求取儲層的C/O比和巨觀俘獲截面的測井方法。

2)RMT測井儀

RMT測井儀是哈利伯頓公司生產的新型脈衝中子測井儀,其主要技術特點是雙脈衝中子發多門熱中子衰減時間測井模式)脈衝中子發射頻率為800Hz。儀器外徑為54mm,可在內徑為61~244mm的油管或套管內測井。

3)RPM測井儀

RPM測井儀是阿特拉斯公司生產的小直徑脈衝中子測井儀,它可實現脈衝中子俘獲(PNC)(PNHI)測量、中子活化水流測量和示蹤測量

4)PND-S測井儀

康普樂公司生產的PND-S測井儀採用兩種脈衝發射方式向地層發射高能快中子,一種採用固定頻率(1428Hz)發射,通過非彈γ能譜求取CATO來確定含油飽和度;另一種採用伺服發射方式(200~1000Hz),即脈衝中子發射序列先以1428Hz頻率發射,初步確定地層的熱中子壽命,然後確定相應的頻率(200~1000Hz)來發射中子,通過俘獲γ時間譜求取熱中子壽命τ。

5)PNN測井儀

PNN(pulsedneutron-neutron)測井儀是脈衝中子-中子測井儀的簡稱,由奧地利HOT-WELL公司生產。該測井儀是通過遠和近兩支He計數管探測熱中子,由熱中子的時間譜求出地層的巨觀截面、進而求取含水飽和度的新一代的套管井儲層評價測井儀器

2.2國外脈衝中子測井儀的引進及其在我國油田開發中的套用

從20世紀90年代末期開始,除了斯倫貝謝公司因儀器封鎖外,國內多家測井公司從國外引進了上述脈衝中子飽和度測井儀,如中石化勝利測井公司引進了PND-S測井儀,中海油服油田事業部引進了RPM測井儀,中油國際、華北油田和大慶油田測井公司分別引進了RMT測井儀,大港油田股份公司測試公司和中海油服油田事業部分別引進了PNN測井儀。引進的國外脈衝中子測井儀在國內、外油田開發中發揮了重要作用。袁秀婷等利用PND測井技術在碳酸鹽岩儲層飽和度評價方面得以套用;梁軍彬根據PND-S測井儀在特高含水油田進行定量求取剩餘油飽和度、指導制定補孔措施、識別和重新認識氣層、定量評價儲層動用程度、指導井組注采調整方面得到了有效套用。張唯聰等利用RMT測井技術在松遼盆地、渤海灣地區和西部油田中進行了油藏剩餘油監測,在判斷岩性、反映層內水淹差異、指示產層出砂、識別含氣層位、確定堵水層位、識別油水界面和再挖潛老井方面取得了較好效果;范小秦等在低滲透率礫岩儲層中利用RMT測井技術能夠很好地判斷岩性與儲層物性和油水層、識別低電阻率油層和水淹層、確定注水受效層位、在稠油開發區確定蒸汽驅油效果,該技術更適合低孔隙度、低滲透率、有多種混合水注入的礫岩儲層;徐靜等在水淹層評價中利用RMT測井技術準確提供地層的孔隙度、滲透率、含油飽和度等諸多地層參數。黃志潔等利用RPM測井技術在海上油田監測中來判斷水淹層位、確定油水界面及飽和度、識彆氣層,同時定期動態監測與生產動態相結合,了解儲層的動用情況,為挖潛、調整提供依據。張予生和鄒軍對PNN測井技術在國內的套用狀況做了介紹。另外,斯倫貝謝公司利用他們的RST飽和度測井儀在國內從事技術服務。

3我國脈衝中子飽和度測井儀器的研發進展

中子壽命測井儀器

1975年,西安石油儀器總廠研製的FC731型中子壽命測井儀現場試驗成功,並通過石油部鑑定,至1978年,已累計生產25套儀器。1984年,FC841型過油管中子壽命測井儀投入現場使用。1993年,西安石油儀器總廠SKC數控測井系統中的SMJ-A中子壽命測井儀通過科研鑑定。1995年,SKC數控測井系統中的SMJ-B中子壽命測井儀通過科研鑑定,至2003年,SMJ系列產品已累計生產41套。20世紀90年代末期,西安石油儀器總廠成功研製出SMJ-C和SMJ-D雙探頭、可變門單芯中子壽命測井儀,即通過自動跟蹤地層τ值的變化來選取門定時及其組合方案,從而達到減小統計漲落影響的目的。2004年,中國石油集團測井有限公司技術中心研製的NLT-A型中子壽命測井儀不僅具有較好高溫性能,儀器長度與同類儀器相比也大為縮短,數據採集、通訊及控制電路同時對2箇中子探頭進行時間譜採集,形成2個時間譜。在確定含水飽和度、鹽間油識別、油層水淹級別評價、天然氣探測、薄層劃分、射孔和固井質量評價等方面發揮了應有的作用。

目前,國內、外出現的4種利用中子壽命的剩餘油作業測井方法是測-注-測、測-吐-測、測-堵-測和時間推移測井,其適應對象主要是高礦化度地層。對於低礦化度地層,通過採用適當的施工工藝和配方,使低礦化度地層水中溶有硼化物或釓酸,即硼中子壽命測井和釓中子壽命測井,同樣可通過對高俘獲截面的回響來觀測剩餘油含量。

4型連續測量碳氧比能譜測井儀研製成功

1992年,NP-5型中深井碳氧比能譜測井儀研製成功。從20世紀80年代開始,西安石油儀器總廠研究碳氧比能譜測井儀,1990年,研製成功用於配接3700地面系統和SKC-A地面系統的COPJ-A型碳氧比能譜測井儀;1995年,進一步研製成功配接SKC-B數控測井系統中的COPJ-B型碳氧比能譜測井儀,儀器外徑90mm,採用1個50mm×100mm的NaI晶體,能量動態範圍為0.66~8.5MeV,能量解析度不大於9%,其非彈門和俘獲門的寬度可根據實際情況設定,一般非彈門的寬度為10μs,延遲5μs後,開30μs的俘獲門,在孔隙度35%的飽含油和飽含水砂岩C/O比差值不小於0.22。由於NaI晶體的探測效率低,井眼流體對C/O比測量的影響較嚴重。清華大學吉朋松等提出了利用雙BGO晶體進行C/O比能譜測井的構想,1994年,大慶油田BGO探測器碳氧比能譜測井儀研製成功,並在油田進行現場套用。

1996年,大慶油田SNP-1型高精度碳氧比能譜測井儀研究成功,含油飽和度的測量精度由原來的±15%提高到±9%,並於1997年推出SNP-2型150℃碳氧比能譜測井儀,1999年,研製了雙探測器碳氧比能譜測井儀。2000年,伴隨粒子碳氧比能譜測井儀研製成功,在利用氘氚反應產生中子的同時,產生反衝α粒子,在出射角上一一對應,若中子向前飛,則α粒子向後反衝,兩者夾角為180°。伴隨α粒子探測器對氚靶所張開的角度的反方向確立了快中子關聯的飛行方向,控制飛行時間,確定了一個快中子的作用範圍,只有在此範圍內,快中子與原子核的非彈性散射γ射線才能被記錄下來。伴隨粒子碳氧比能譜測井縱向解析度為0.4m,可隨時進行測量,不受俘獲本底、井眼、套管、水泥環等環境因素的影響,定點測量極大地降低了放射性統計誤差。

大慶油田有限公司測試技術分公司鄭華等通過蒙特卡羅方法進行儀器參數的最最佳化設計,研製成功DDCO-2型雙源距碳氧比測井儀器。該儀器用高性能BGO晶體組成近、遠探測器組,提高了計數效率,近、遠探測器晶體尺寸分別為35mm×35mm和50mm×150mm,對2個γ探測器分別採集3種譜,即時間譜、非彈總能譜和俘獲能譜。在35%孔隙度砂岩條件下,儀器遠、近C/O比動態範圍分別達到25%和22%,測量地層含油飽和度精度達到8%,已套用於國內多家油田,獲得了較好的套用效果。

2004年,大慶油田測試技術分公司鄭華等研製成功了小直徑脈衝中子綜合測井儀。測井儀採用2個γ射線探測器,源距約30和cm,有碳氧比測井模式、中子壽命測井模式和氧活化測井模式。具有實時測量地層熱中子巨觀俘獲截面、近遠探測器非彈性散射及俘獲γ計數率比值、連續氧活化等功能,測井資料能在岩性、泥質含量、孔隙度、飽和度、層位產水等方面提供更豐富的實用信息。

脈衝中子氧活化水流測井儀

在油田注水和生產實踐中經常遇到的問題之一是注入水或產出水在套管與井眼環型空間通道的垂直運動,及時對注入水的漏失狀況和生產井的產水位置進行監測,以便採取適當的控制措施。1993年,國外相關研究人員開始了活化測井研究,形成了脈衝氧活化測井技術,已成為套管外水流測井優先選用的測井方法。目前,投入商業運作的氧活化測井儀主要有斯倫貝謝公司的水流測井儀WFL和哈利伯頓公司的能譜水流測井儀SPWL,其中,WFL外徑為42.9mm,包括3個源距分別為30.48、60.96和457.2cm的γ探測器,通過測量活化水到達探測器所經歷的時間,結合源距便可計算出水流速度。SPWL測量部分包括1個發生器和2個探測器,測量未活化水段塞前沿從發生器到達探測器的時間,用測量時間譜計數率曲線下降的半幅點來確定水流速度,可在正常和倒置2種模式下工作,以實現對上下2種垂直方向水流速度的測量。可用於一級和二級水處理井機械完整性測試、水平井斷裂口識別、注入剖面測井、注入井漏失區域識別、產出剖面測井、生產井漏失區域識別、水流方向識別和聚合物注入工程有效性評價等,這些國外儀器在國內油田開發中得到了一定的套用。

國內從20世紀90年代開始研製氧活化水流測井儀器。1996年,大慶油田研製成氧活化水流測井儀。2000年,大慶油田測試技術公司龔傑等研製成功MZY-DD1脈衝中子氧活化測井儀;MZY-DD2型氧活化測井儀於2001年底研製成功,於2002年投入油田推廣套用。MZY-DD2為單向氧活化儀器,僅測量流量、自然γ和磁性定位3組數據,無法同時錄取井溫、壓力數據。儀器主要由磁性定位器、中子發生器、近遠中探測器、信號採集與傳輸電路以及電源短節組成,中子管的中子產額為5×10s,探測器為3組NaI晶體探測器。儀器兩端均可與電纜頭連線。測井時,根據井下管柱及工具情況判斷水流方向,確定儀器連線方式,當水流向下時,儀器中子源在上,探測器在下;當水流向上時,探測器在上,中子源在下。

由於水流方向不同要求採用不同的模式,測量工藝複雜,測量兩個方向水流井的同時,需兩次取下儀器,延長了測井時間、增加了測井不安全因素及工作量。因此,大慶油田又研製成功了上、下各有1箇中子源的水流測井儀DCS,採用上、下中子源分別工作的模式,由電路控制上、下中子源;4個γ射線探測器,目的是增加儀器的測量範圍;當儀器測量下水流時,上中子源工作;當儀器測量上水流時,儀器的下中子源工作。該儀器的特點是,測量1口井時,可通過選擇上、下中子源,隨時測量上水流或下水流,不用將儀器起出井筒來調換中子源的方向,增加了儀器測量的靈活性,同時又大大降低了測井工藝程式,提高了工作效率。

2005年,大慶油田又對DSC做了改進,儀器採用“雙發單收”模式,即採用1組γ能譜探測器、兩個高能脈衝中子發生器的組合結構。在設計上參照了原脈衝中子氧活化儀器的結構,在保證儀器測量範圍不變情況下,將原有的4個γ能譜探測器改為3個,縮短了儀器總體長度,保證了儀器成功下井。2005年,大慶油田測試公司對MZY-DD2型氧活化測井儀進行改進。改進後,儀器外徑為38mm,兼有中子壽命測量方式,用1箇中子發生器實現雙向測量,配有6個探測器,其中,兩個探測器放在中子發生器上部,在氧活化方式測井時,測量向上方向的水流;在中子壽命方式測井時,測量地層的,兩個γ探測器的源距以約45、75cm為佳;另外4個探測器置於中子發生器下方;在氧活化方式時,用於測量向下方向的水流,其中的1個探頭兼測自然γ,由時間譜可求出、長短源距計數率比RN/F曲線,其中,長短源距計數率之比可用於估算孔隙度和定性指示地層是否含氣;由能譜求出Si與Ca的計數率比曲線,用於指示地層岩性;長源距探測器測得的俘獲與非彈計數率比RCI曲線有助於區分氣層和低孔隙度地層。

脈衝中子氧活化水流測井技術可驗證配注效果、判斷地層大孔道、分析調剖效果和檢驗井下工具泄漏等套用。該技術不受井內流體粘度的影響,在注聚合物井中錄取注入剖面時可為觀察注聚調剖後不同時期地層的吸液情況提供新的監測途徑。另外,還可了解層間注入狀況,細分厚層內的吸入狀況。該井只有2個射開層位,且均為大厚層,測井結果不僅顯示Ng5層底部的吸水比頂部好,且在上部注聚大厚層Ng5層中,其主要吸水部位在層段的下部,層段上部不吸水。

5我國脈衝中子測井技術的發展前景

目前我國的脈衝中子測井技術尚處於起步和發展的初期,一些技術和工藝與國外相比還有差距。在國外開始對我們實行技術封鎖,已無法從國外引進相關測井儀器和設備的今天,為了我國石油資源的勘探與開發,必須重視脈衝中子測井基礎方法研究,以形成具有自主智慧財產權的測井技術,尋找脈衝中子測井技術研發的突破點,在一定領域內形成自己的測井儀器。首先從以下3個方面著手進行研發。

1)多功能脈衝中子飽和度測井技術

目前,測井儀器的發展方向是功能化、組合化和模組化,需開展具有多種測量參數、進而獲取多種地層信息的測井技術研發,通過對脈衝中子管、探測器系統電路和工藝的最最佳化設計,開發出能夠同時獲取γ能譜、時間譜等測量系統,以求實現多功能脈衝中子飽和度測井技術。現今,張鋒等提出的“脈衝中子雙譜飽和度測井技術”以及與中石化勝利測井公司共同研製的多功能脈衝中子飽和度測井儀即是利用多探測器系統同時記錄能譜和時間譜,通過設計合理的脈衝和測量時序,在1次下井中可獲取C/O比、中子壽命、元素含量、孔隙度等多種信息。

2)隨鑽脈衝中子測井技術

國外的隨鑽測井技術已發展很長時間,而國內才剛剛起步,需從原理和方法上進行技術創新。由於化學中子源的緊缺和環保的限制,未來核測井的發展方向是使用可控源,需大力開展隨鑽測井中脈衝中子孔隙度、通過中子-γ測量地層密度、中子壽命以及能譜測井技術研究。

3)可控源補償中子孔隙度測井技術

電纜測井中補償中子孔隙度測井主要利用鎇-鈹中子源,應開展利用D-D和D-T中子管進行補償中子孔隙度研究。

脈衝中子全譜測井技術

概述

隨著我國各個油田開發進入中後期階段,穩產保產的難度越來越大,剩餘油評價技術就顯得越來越重要。以往採用的傳統碳氧比測井技術,由於測量的動態範圍小,僅能在中高孔隙度下定性區分油層與水層;中子壽命測井或者熱中子衰減時間[1]測井依靠測量油層、水層的熱中子俘獲截面,確定含水飽和度,僅適用於礦化度較高地區套用;其他方法的測井技術也由於下套管後,測量的信號微弱易受到各種干擾,因此不能很好的解決各種地層條件下剩餘油的評價。此外以上技術測量參數單一,從某一個方面反映地層及流體特性,不能綜合評價解釋儲層。2010年西安某公司推出的PSSL脈衝中子全譜測井儀,一次下井能夠獲得碳氧比、俘獲截面、活化氧、套後孔隙度、當前礦化度、井溫及自然伽瑪等多種測井曲線,為動態綜合解釋評價儲層提供較為豐富的第一手資料。更重要的是由於採用新型探測器及譜數據處理技術,使得碳氧比的動態測量範圍接近孔隙度值,滿足了中低孔隙度下評價儲層含油性的要求;提出了一套合理的現場施工測量方案及全新解釋理念,因此幾年來得到了較好的套用。

14Mev高能快中子與物質的作用從時間上主要分為非彈散射、俘獲輻射、中子活化等3個過程,每個過程都會產生相應的特徵伽瑪射線[3-4]。PSSL全譜飽和度測井儀通過測量不同時間不同過程的特徵伽馬射線的時間和幅度分布,形成了4種伽瑪射線譜,其信息覆蓋了快中子和物質作用的所有過程。其中非彈散射伽瑪、俘獲伽瑪能譜、熱中子衰減時間譜充分反映了井眼和地層信息[5],活化伽瑪能譜及其時間譜用於尋找各種管外、管內流體,為解釋處理提供更加全面的原始資料。

1儀器主要性能指標

1)儀器耐壓:80MPa。

2)耐溫:150℃/6h;(適合元素測井175℃)。

3)直徑:φ89mm(適合元素測井的規格是φ124mm)。

4)儀器長度:小於4.6m。

5)油水分辨能力:在孔隙度35%的飽和油水砂中碳氧比的相對差值(動態範圍)22%~25%,能譜數據處理後達到34%。

6)測量誤差:±5%(在孔隙度35%的飽和油水砂中)。

7)一次下井完成全部譜的獲取,獲得多種指示曲線。

8)測量速度50~60m/h,連續穩定工作10h(單井一次最大測量井段500~600m)。

9)完成測試後,20~40h提供精細解釋成果。

10)以單層生產結論為準,解釋符合率85%。

2現場施工及解釋處理

2.1現場施工

1)壓井通井。在確保人員、儀器和井的安全前提下,不建議壓井、通井等作業,以免把射孔層的可動油推走而導致把油層測成水層。對於高壓井建議採用適當的放噴措施如防噴管作業。

2)洗井和刮蠟的要求。①測量井段在未射孔層和稠油井中。為確保儀器正常下放到目的層段,也為了確保儀器的測量效果,建議對目標井進行洗井及刮蠟作業,洗井時注意壓力不要太高,不把可動油退走。②為了確定已射孔的稀油井水淹等級的測井任務,建議最好不要洗井,可進行刮蠟作業,保證儀器可下放到目的層。

3)測量新井的要求。新井測量要等泥漿侵入消失後方可測井。①孔隙度大於20%,滲透率也較高的地區,一般新井打完固井後15天即可進行PSSL測井;②孔隙度在15%~20%的情況下,固井後20天再測井;③孔隙度低於15%的地層中,滲透率也很低時,泥漿的侵入消失較慢,這時要求固井30天后才能進行PSSL測井。

2.2解釋處理

PSSL脈衝中子全譜測井技術採用多年研製的解釋處理軟體,提供純油層、純水層及實測碳氧比,純油層、純水層及實測俘獲截面,實測孔隙度及套前孔隙度,實測及套前礦化度,產油率及產水率,解釋成果等。結合裸眼井資料、區域地質資料、採油資料及測井多種曲線資料綜合評價解釋。區分主產層、次產層以及不產層,產層內細分為主產部位、次產部位以及不產部位;套前套後比較,動態評價解釋儲層,提供堵水補孔建議,使解釋結論更加符合試油和生產實際。

3現場套用

PSSL脈衝中子全譜飽和度測井儀器從2010年研製成功以來,在油田測井套用,綜合解釋符合率大於85%。截至2014年底,PSSL脈衝中子全譜飽和度測井技術已經在我國的大港油田、中原油田、南陽油田、新疆油田、塔河油田、勝利油田、遼河油田、吉林油田、長慶油田、青海油田、華北、南海及江蘇油田等廣泛套用,累計測井數百口。其套用效果得到了甲方的高度評價。

3.1PSSL全譜在中高孔滲地區成功實例

勝利油田、大港油田、遼河油田、大慶油田屬於中高孔滲地層,成功的找到未動用油層和已經水淹層,為補孔和堵水提供了科學的依據,取得了良好的套用效果。號層是低水淹層或油層,層內含有較好,除9號層底部呈現侵入帶未消失徹底外,均顯示含油良好。

3.2PSSL全譜在低孔滲地區成功實例

長慶油田屬於中低孔滲地區,所測井成功的找到油層和出水層,取得了較好的套用效果。長慶油田郭X-XX井,目前產液2.96m3/d、產油0.98t/d、產水率72.5%、動液面1198m。全譜測井顯示,主要產水部位是19號層頂部1564~1566m,活化氧顯示1562m以上溢流較強,下部有較小的上水流流動,說明19~21號層有微水流流動,推測是壓裂形成的縱向微縫存在。建議擠堵1564~1566m,對1566.5m以下補孔生產。

3.3PSSL全譜在高礦化度地區成功實例

中原油田、青海油田、塔里木油田屬於高礦化度地區,得到很好地套用。青海油田躍XX-X(圖3),154、156號層射孔,其他資料用戶未提供。射孔層含水較低,生產層伴隨較強烈的自然伽馬異常,表示得到動用;井溫較高說明該層是原始地層狀況;中子壽命、孔隙度顯示含較多的氣,說明水淹程度較低;碳氧比顯示含油較多。

3.4PSSL全譜在稠油地區成功實例

勝利油田、遼河油田、大港油田、克拉瑪依油田等有部分地區是稠油地區,在這些地區取得了很好的測量效果,目前在克拉瑪依已經把該項目作為採油廠對老井的必測項。克拉瑪依XXXX井正在動用215m。16~17號層孔隙度升高是固井不好所致。顯示的是14號層正在被動用的油層,井溫、活化氧均顯示該部位動用,碳氧比顯示高值意味地層含油,215m以上是正在動用層段,下部地層均沒有得到動用。從套前、後孔隙度對比看出少量氣顯示,中子壽命也顯示動用段偏低。

3.5PSSL全譜特殊成功實例

勝利油田曲XXXX井,關井時11號層下部有高含水層溢流,油水到11號層分離,水進入11號層,油積累在套管內,形成典型的油柱。圖5中活化測井顯示上水流到11號層終止;井溫在11號層底部異常拐點,碳氧比、碳鈣比均呈現台階狀升高。由於套管內是油而不是水,因此11號層直觀解釋為油層,實際該層是吸水的低壓特高水淹層。正式結果中,需要對11號層及上部進行井眼含油校正,特此說明。

4結論

PSSL全譜測井技術經過幾年的現場測井驗證,最突出的特點是:動靜結合,套前、套後比較,結合裸眼井及區域資料綜合解釋。過去測井資料普遍只給出飽和度資料,至於含油飽和度高的地層能否意味著就開採得油多,測井資料不能反映,因此常常與採油廠的試油、採油結果不符。現在,PSSL全譜測井技術的解釋結論不盡給出目標地層的含油、含水飽和度;還提供了主產層、次產層、主產部位、次產部位及不產部位劃分即產層細分;更重要的是通過測井的動態資料氧活化水流的變化、井溫數據、套前套後孔隙度變化、自然伽瑪的變化,動態識別高壓水層。實際採油時那些層出液、那些層甚至倒灌,結合滲透率等其它資料,最終給出各目的層的產水率和產油率。建議採油廠堵那一層,什麼部位採取什麼封堵還是射孔措施,從而發揮那些未動用油層的作用,使那些老井重新煥發出勃勃生機。因此這項技術是目前套後剩餘油評價最好的技術。

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