剩余油饱和度测井技术及应用
利用PNN测井资料评价剩余油(气)饱和度
发 的要求 ，急 需 引进新 的剩 余油 测 井技术 ［。 １ ］
１ Ｐ ＮＮ 测 井技 术 Ｉ ２ ｊ
１ ． 测 井原 则 １
，、 ，
Ｌ
式 （ ）中 ：∑ １ 为测井 获得 地层 热 中子宏 观俘获 截
面， 、 为地层 孔 隙 度和 泥 质含 量 ，∑ 、∑ 、∑ 、 ｗ
２ 资料解释难点 。 ］
Ｐ Ｎ 剩余 油饱 和度 计算 方法 与 中子寿命 一样 ， Ｎ 是 在岩 石体 积模 型 的基 础上建 立 的 ， 如含 油气 泥质岩 石
计算 公式 为 ：
（ － Ｘ－Ｙ ， ）一 ｂ（ －Ｘ ∑ ｈ ）一 （ ｈ ￣ Ｅ － ）
一 — — — — — — — — 一
第一作者简介 ： 夏竹君，女，１７ 年生，高级工程师，１９ 年 ６ ９４ ９７ 月毕业于江汉石油学 院测井专业，现在中原石油勘探局地球物理测井公司从事 技术工作 。邮编 ４ ７０ ５０ １
・７６ ・
石 油 仪 器 Ｐ Ｔ ｏＬ Ｕ Ｉ Ｔ ＵＭＥ Ｉ Ｅ Ｒ Ｅ Ｍ ＮＳ Ｒ ＮＳ
关 键 词 ： 剩 余 油 饱 和 度 ，Ｐ Ｎ 测 井 ，水 淹 层 解 释 ，解 释 方 法 ， 中 原 油 田 Ｎ
中 图法 分类号 ：Ｐ ３ ． １ ６ １８
文 献标 识码 ：Ｂ
文章编号 ：１０ — １４２ １） ３０ ７ —４ ０ ４９ ３ （０ ２０ —０ ５０
Ｏ 引 言
Ｐ Ｎ 测 井技 术是 奥地 利 Ｈ Ｔ Ｌ Ｎ Ｏ ＷＥ Ｌ研 发 的 一种 用于油 田开发 的饱 和度 测井 技术 ， 其原 理是 向地 层 发 射 高能快 中子 （４１ ｖ ， 探测 这些 快 中子经 过地 １．Ｍｅ ） 并 层 减速 以后 变成 还没 有被 地层 俘获 的热 中子 。 用两 利
套后剩余油饱和度测井方法综述
0引言大庆油田经过四十多年的开发，特别是中区已进入特高含水期，为了提高油田采收率、挖掘油田剩余储量，对套后剩余油饱和度测井方法提出了新的要求：（1）确定油井的高含水层位，达到油井增产降水的目的。
（2）寻找潜在的油层，提高薄层剩余油饱和度评价水平。
为油田的稳产提供可靠的保证。
（3）监测剩余油的空间变化，为油田开发效果分析，方案的调整提供可靠的资料。
1套后剩余油饱和度测井方法原理1.1测—注—测中子寿命测井原理：中子寿命测井采用脉冲中子源脉冲式向地层发射快中子，并利用探测器记录地层吸收热中子的宏观俘获截面及中子的平均生存时间。
该方法在高矿化度地层水和较高的孔隙度地区，可直接确定地层含油饱和度,但当地层水矿化度较低时，由于油、水的宏观热中子俘获截面差别较小，则计算的含水饱和度误差较大，因此，中子寿命测井采用测—注—测工艺方法来确定地层的剩余油饱和度。
大庆油田测—注—测中子寿命测井技术使用硼酸试剂。
优点：在井地层条件及施工工艺适合的情况下，通过合理控制压井，优化硼酸用量、浓度，确定合理注硼压力，了解硼酸扩散渗吸规律，确定选择最佳测试时间等，可准确判断高含水层位和窜槽层位。
缺点：该方法施工工艺复杂，价格昂贵，对裂缝发育和非均质性强的地层不适用。
1.2碳氧比能谱测井原理：C/O 能谱测井是一种脉冲中子测井方法，所依据的理论是快中子的非弹性散射理论，测量的是特征非弹性散射伽马射线。
在测量过程中，主要关注的是碳和氧的非弹性散射特征伽马射线,其能量分别为4.43Mev 和6.13Mev，由于岩石孔隙中的石油含有大量碳元素，储层岩石骨架中含有大量的氧元素，因此，通过分析非弹性散射伽马射线能谱，便可以知道地层中的碳和氧元素的相对含量，从而由碳氧比值的高低可计算出储层的含油饱和度。
优点：是几乎不受地层水矿化度影响，能够在套管井中确定地层含油饱和度。
在油田注水开发过程中，可以用来在套后生产井划分水淹级别，在枯竭井中寻找新层位和判别油气界面等。
注水开发油藏剩余油饱和度测量与监测技术及应用
是 影 响剩余 油形成 的 最主要 因 素 。 宏观上， 地质 条 件 是影 响剩余 油形 成 的决定 性 因素 。储层 在其形 成 过程 中 ， 沉积 环境 、 岩作用 受 成 和 构造 作用 的影 响 ， 空 问上 的分 布 和 内部 各 种 属 在
近些年来全国许多22影响因素油田进行了大量的注硼一中子寿命测井该项技术影响剩余油分布的因素是多方面的除受储层在判断含水层位和窜槽层位为堵水等挖潜措施提沉积相带及其岩性物性非均质性构造和砂体分供依据方面取得显著效果同时在发现未动用层评布形态影响外还受注采系统及其完善程度的制约
维普资讯
方 向转 变 ， 力发展 寻 找储层 内剩 余 油测试 技术 ； 大 由 二、 三次 加密 的调整 井 、 补充 井 的水淹 层测 井 向剩余 油饱 和 度测井 转变 ； 应用 单井 的各 类资 料 ， 进行 综合 解释 ， 实现井 组 、 区块平 面剩 余油 分 布描述 。
一
性不 同 的岩石 ， 对水 驱 油效率 具有 很大 的影 响 。 总体 而 言 ， 观 规模 残 余 油 大致 以 以下 形式 分 微
性 都存 在不 均匀 的 变化 ， 这种 变 化 即储 层 本 身 的非 均质性 。储 层 的层 间 、 内和平 面 上 的非 均 质性 影 层
用； 或者 只采 无 注 ， 层 仅 靠 天 然 能 量 采 出 少 部 分 油
油 ， 压基 本 未动用 ； 井 、 井 、 低 钻 完 开采 过程 中的施工
中 图 分 类 号 ：Ｔ ５ Ｅ３７ 文 献 标 识 码 ：Ｂ 文 章编 号 ：１０ ７ ８ ２ ０ ）４— ０ 入 高含 水期 油 田 ， 态 监 测 工 作 思路 要 实现 动
浅谈油田测井技术及在开发中的适用性
２ 吸水剖面测井及应用
（ １ ） 解决 问题 。测量注水井各射孔层段 的相对吸水量 、判断吸水 程度 ，同时利用五参数 吸水 剖面测 井探测 大孔道 的具体层位 、检验死 嘴、 封 隔器及底球 的工作状 态。 （ ２ ） 测量原理 。 将示踪荆从倒源孔或 井下释放器到入井筒并随注入水进 入地层 ，当载体颗粒直径大于地层 孔隙直径时 ，悬浮液 中的注入水进 入地层 ，而微球载体却滤积在井壁 上 ，在示踪剂选择合理 和正确施工 的条件下 ，地层的吸水量与滤积在 该段地层对应井壁上 的同位素载体量 和载体的放射性强度三者之间成 正比例关 系，将倒源前后伽玛测井 曲线叠合在一起 ，通过计算叠合后 曲线异 常面积 的大小 即可求 出每一层段 的相对吸水量及每米相对吸水 量， 进 而判 断吸水好 坏 。 测量方式 为连续 测量 、 点 测。 （ ３ ） 施工管柱 要求 。分层管柱要求底球深度 至少应设计在油层底 部深度 以下 １ ５ ｍ。
工
业 技 术
Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ － 一ｌ
浅谈油 田测井技术及在开发中的适用性
韩 强
（ 胜利 油田纯梁采油厂监测 大队测 井队 ）
【 摘 要】 油 田进入开发后期 ，面临剩余油分散 、井筒条件 日益恶化 的形 势 ，为实现综合判断油水井生产动态 、评 价生产效率 、掌握井下技术 状况 以及各种地质参数 的动态 变化情 况 ， 就要依靠动态监测 技术。本文重点介绍测井技术的原理 以及在现场 中的应用 ，阐述 了测井解释在开发后 期对稳产挖潜 、综合调整 的重要性 。 【 关键词】 油 田 测 井 技术 应用
中图分类号 ：Ｔ Ｅ ３ ５ ７
前 言
浅析套管井中剩余油饱和度测井技术与应用
浅析套管井中剩余油饱和度测井技术与应用作者：吴高福来源：《中国石油和化工标准与质量》2013年第18期【摘要】当前，套管井中剩余油饱和度常用的测井技术有碳氧比能谱（C/O）测井、中子寿命测井和脉冲中子衰减能谱（PND）测井等。
本文就这几种常见的套管井剩余油饱和度测井技术在江苏油田中的应用做了具体阐述，并分析了未来剩余油饱和度测井技术的研究方向，以期为提高我国油田的采收率做出有意探索。
【关键词】套管井剩余油饱和度测井技术 C/O测井 PND测井众所周知，油田进入到高含水开发期之后，油田储采失衡，油层间矛盾日益凸显，剩余油分布进一步复杂化和零散化，油层分布的规律日益复杂，剩余油监测技术不断提高。
江苏油田是典型的复杂断块中渗油藏，因而针对江苏油田的特点，开展不同套管井剩余油饱和度测井技术的研究和开发，对了解江苏油田的地层剩余油分布具有重要意义，也对我国其他类似油田深化油藏认识、指导油田进行精细化开发和增强油田采收率具有一定的指导意义。
1 江苏油田套管井中常用的剩余油饱和度测井技术1.1 碳氧比能谱（C/O）测井碳氧比能谱（C/O）测井的基本原理为[1]：中子发生器发射脉冲中子流穿透套管、水泥环和地层中介质从而发生俘获和非弹性散射等反应，利用C、O、Ca和Si等元素核反应截面不同，次生的伽马射线具有较大差别的特征能量，从而测量出俘获谱和非弹性散射，以计算出Si/Ca和C/O等曲线，从而划分出岩性剖面求得含油饱和度，确定油气层进而划分出水淹等级。
江苏油田的X17采油井于2007年11月使用C/O测井技术测试，3号层呈弱水淹层，4、5和6号层呈强水淹层，7和8号层为水层。
该技术较早的应用于江苏油田，但其受井筒内流体的影响较为严重，计数率偏低，存在较大的统计误差，且储层孔隙度不小于20%时方才能定量计算含油饱和度，因此，该技术在实际运用过程中存在较大的限制。
1.2 中子寿命测井所谓中子寿命测井，即通过运用下井仪器中的中子发生器，向地层发射出脉冲高能快中子，其和进行多次碰撞然后成为热中子，而不同地层对这些热中子的吸收能力不尽相同[2]。
PNN测井
PNN（脉冲中子中子）剩余油气饱和度测井
1、独特热中子探测：解决低孔隙度、低矿化度难题。
2、独特的高温设计：工作环境可高达150°。
3、独特的记录方式：记录热中子衰竭时间谱。
4、独特的成像技术：可直观消除井眼影响。
5、高精度评价技术：寻找出水点和剩余油。
6、独特的测量方法克服了标准中子寿命测量仪器中存在的，在低矿化度情况下，不能有效区分油水层位的问题。
7、施工作业简单，可以在油管内测量，大大减少作业成本。
8、完全可以在水平井中测量，解决水平井中找水的难题。
9、可以在新井和老井中测量，为原油开采提供客观、准确的依据。
10、在地层孔隙度8%的情况下有很好的应用实例。
11、在地层水矿化度1000ppm的情况下有很好的应用实例。
PNN与其它脉冲中子测井方法的比较表。
PSSL全能谱剩余油测井解读
（三）辅助动态监测
1、活化测井：地层存在易活化物质被检测出来，挤 堵、压裂、酸化、套管腐蚀等有时有响应； 2、氧活化测井：当存在微小水流时，活化氧变化可 以被检测出来，这是确定溢流点、倒灌、层间串 的基本原理； 3、井温测井：井温变化总是和主产出层相关的，微 差井温曲线指示这个变化部位。 4、套后自然伽马测井：反应主产水层。 技巧：这四类测井对识别当前主产层、主产部位十 分有意义，也是剩余油分析良好辅助。
（4）驱油效率模型
Somax=1.-Swir
So=1-Sw
DOE=(Somax-So)/Somax
3、特征值法细分层解释方式
(1)特征值概念：测井曲线中极值、拐点、台级或平台 为特征值，其它部分为过渡值。 (2)储集层分类：每个特征值点所反映的是该点附近相 同岩性内地层的指标，地层中的岩性、物性、含油 性和可采量集中反映在特征值上，那怕是它仅仅是 一个点也是如此。 (3)同类岩性分层：方法可以合理划分储集层内非均质 产生的局部间分水岭，实现由量变到质变的定量化。 建立在特征值概念的。
（四）解释基础与精细解释方 法
1、静态解释模型-裸眼井资料分析 2、完整动态解释模型-经验加标准化 3、独特的细分层技术 4、突出层内主要矛盾的分析技术 5、产能预测
1、静态解释模型
（1）泥质含量采用自然伽马、自然电位、硅钙比曲线确定；
（2）钙质含量采用声波测井和硅钙比曲线确定；
（3）孔隙度采用声波测井、密度测井、中子测井取极小值后 为总孔隙度，再由体积模型计算有效孔隙度；没有孔隙度测 井时，用氢比硅加钙确定孔隙度。 （4）利用粒度中值和孔隙度确定地层空气渗透率，并转化为 液体渗透率（相当于有效渗透率）； （5）提出了束缚油的概念，建立了束缚油饱和度、束缚水饱 和度经验模型。 3、建立了通用解释标准和简单流程
PNN测井技术在井中储层测井评价中的应用
PNN测井技术在井中储层测井评价中的应用摘要：随着油田长期不断的勘探开发，许多油田已经进入高含水期，油田的稳产所面临的困难不断增多。
油田开发实践证明目前的一次开采率仅占石油地质储量的1/3，而剩余的2/3由于各种因素的影响仍以地质储藏的方式存在于地下，是油田持续开发和实现稳产的重要。
但是，如何利用新的测井方法和技术手段识别水淹层、确定剩余油藏的饱和度及其地质分布状况，是提高老旧油田采区采收率、提高油田企业经济效益而迫切需要解决的重要课题。
本文主要分析PNN测井技术在井中储层测井评价中的应用。
关键词：PNN测井；热中子；含油饱和度；流体性质引言PNN仪器的测量原理是采用热中子测量法（中子－中子），就是直接测量脉冲高能中子发射后，地层中热中子的数量随时间的变化关系。
PNN仪器的中子发生器发射出14.1Mev的高能量中子，这些中子射出后经过与地层的物质相互作用后，这样进行多次的相互作用，中子的能量就会不断地减少，直到他们能量降低到热中子能级（大约0.025Mev）的时候，这些中子就将发生中子吸收反映（即热中子俘获反应）。
在这整个过程中，PNN的中子探测器将会记录下中子的脉冲数。
PNN仪器就是采用的这种测量方法，直接测量俘获之前的热中子。
1、PNN测井仪测量原理PNN的中子探测器是由长短两个探头组成，分别记录热中子随时间变化的热中子的冲脉数。
每个探测器的热中子数量按照时间分为60道，每道的时间宽度为36us。
PNN中子发射率n/s，中子脉冲宽度1-3ms，发射周期为75ms。
中子发生器发射出来的中子在与地层中的物质多次碰撞后，迅速衰减到热中子能级，之后被地层中的元素所吸收，吸收的速度取决于v*Σabs,其中v表示热中子的速度（在给定的温度下是一个常数），Σabs是地层的视俘获截面。
如果只存在中子俘获反应，那么中子的数量呈指数衰减。
因为水的俘获截面比油的俘获截面要大，所以在水中热中子的衰减速度要快。
中子在任何一个时间的数量可以表达成为这样一个公式：N1=N0*e(-v*Σabs*t1)（1）其中：N1为t1时刻单位体积内的热中子数量；N0为t=0时刻单位体积内热中子的数量；t1为记录时间点；Σabs――地层单位体积的总俘获截面(v=2200m/s,75oF)。
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硼中子寿命测井 —— 特点
• 具有仪器性能稳定、资料直观的特点。 • 在低矿化度地区，能准确地确定漏失层、 水层、水淹层、串槽，为堵水增油提供可 靠依据。 • 对未射孔层的剩余油监测无能为力。
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钆中子寿命测井 ——测井原理
1 －电缆 2 －电缆头
• Am-Be中子源向周围放出快中 子,快中子与地层原子核发生多 次碰撞减速,变成热中子，热中 子被地层的原子核俘获，释放 出伽马光子，用伽马仪记录单 位时间内的伽马光子数量，也 就是记录热中子俘获伽马计数 率，采用钆测-渗-测方法，根据 两次测井资料计算出剩余油饱 和度。 • 主要技术指标 • 尺寸：φ45 mm×2620 mm • 耐温：150 oC • 耐压：60 Mpa
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硼中子寿命测井
• 主要技术指标 • 尺寸：φ45 mm×7500 mm • 耐压：100 Mpa • 耐温：135 C
自然伽马 遥感器 远、近计数率(俘获 截面) 中子发生器
硼中子寿命测井仪器示意图
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• • • •
无放射性污染。 不用洗井，降低作业费用。 探测深，反映地层真实特性。 现场实时质量监控技术，确保测量电极与 套管壁充分接触，提高测井数据的精确率。 • 获专利的科学的电阻率计算公式使得测井 结果更真实
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单源距 碳氧比 测井
双源距碳 氧比测井 (RMTE)
脉冲中子-
中子测井
（PNN）
技术指标： 耐压： 80MPa 耐温： 130℃ 直径： 94mm 长度： 3878mm
技术指标： 耐压： 103.4MPa 耐温： 163℃ 直径： 54mm 长度： 5480mm
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硼中子寿命测井
——测井原理
对于高矿化度地层水油田，中子寿命测井可有效区别油 水层，但对于淡水油田，油和水的俘获截面相近，无法用其 判断油水层。因此，在低矿化度地层水油田，把易溶于水不 易溶于油的硼化合物（如硼酸H3BO3），在测井施工中注入 井筒，在注硼前后分别测一条俘获截面曲线，水层由于渗入 了硼酸液，则水层的俘获截面明显增大，而纯油层俘获截面 不变化，把两条俘获截面重叠在一起，纯油层或未射孔层基 本重合，而在产水层则存在差异，而且产水越多，两条曲线 差异越大。
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过套管电阻率测井
——适用条件 • 适用于最大外径为7寸的套管井。 • 适用于常温、常压井。 • 适用于电阻率值小于300Ω·m 的地层。
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过套管电阻率测井 —— 特点
钆中子寿命测井 —— 特点
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钆中子寿命测井
——适用条件 • 已射孔的套管井。 • 孔隙度φ>10%的地层。
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过套管电阻率测井 ——测井原理
敬请批评指正
过套管电阻率测井
——应用实例
• 兴422井 • 完井时间：74年10月 • 套管程序： 139.7mm×2173m • 井内介质：水 • 测井时间：2006年12月27 日 • 本井为老井，套管腐 蚀严重，无双测向测井数 据，目的是验证过套管电 阻率测井能否反映地层特 征。
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简介
• 剩余油测井的测量对象是井眼附近乃至井间油气 储层，是通过测井手段录取储层信息，目的在于 监测评价储层含油性、渗透性、油水界面以及地 层压力等参数的变化情况，评价油气藏的生产动 态。鉴于油气井内常常下有钢铁质套管，目前主 要采用核物理测井，如碳氧比能谱测井、脉冲中 子测井、中子寿命测井等评价地层剩余油饱和度， 监视油水界面的变化；采用电缆地层测试求取地 层压力和渗透率，监视油层产能的变化。而过套 管电阻率测井新技术，将为监视地层剩余油提供 新的有效手段。
5 －Am-Be
中子源
近、 远俘 获计 数率
6 －快速
接头
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• 具有仪器性能稳定、资料直观的特点。 • 适用范围较广，不受测井时间的影响，根 据需要可以进行多次时间推移测井。 • 在低矿化度地区，较比硼中子能更准确地 确定漏失层、水层、水淹程度、串槽等。 • 对未射孔层的剩余油监测无能为力。 元素 硼（B) 钆(Gd) 俘获截面 759 47000
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双源距碳氧比测井
——适用条件
• • • • 井筒内有井液。 地层孔隙度φ>10%。 测井前必须用通井规进行通井并洗井。 新井固井七天后方可进行测井。
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硼中子寿命测井——测井原理
用脉冲中子源发射高能快中子照射地层，然后用伽马射线 探测器测量热中子被俘获时放出的伽马射线，计算地层的热 中子寿命和地层对热中子的宏观俘获截面，而地层的岩石骨 架成分，胶结物成分及孔隙中所含流体的成分和体积百分数 都影响着地层对热中子的宏观俘获截面值，这样利用岩石骨 架和地层流体间热中子宏观俘获截面大小的差异可以划分油、 气、水层。
双源距碳氧比测井 省时---测速为同类仪器的两倍。 —— 特点
用途广---可以对所有水矿化度地层进行评价。 节省成本---过油管测井而不影响测井质量和精度。 精度高---两个探测器均用BGO晶体,提高了探测精度。
独立饱和度分析---在无裸眼井资料情况下可独立进行饱和度分析。
功能强---可同时进行碳氧比和俘获截面测井。 准确性高---测井记录的是能谱，处理之前可以进行稳谱，以提高测井数 据的准确性。 环境校正---用近探测器测得的曲线及生产测井提供的持率曲线，可对井 眼环境进行定性、定量的校正。
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硼中子寿命测井——应用实例
• 测井前含水率 为99% • 8层为强水淹层 • 9、 10层无
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硼中子寿命测井
——适用条件
• 地层孔隙度φ>10%。 • 已射孔的套管井。
通过液压推靠装置，将电流电极A1、
A2，测量电极M1、N、M2紧贴套管壁；通过 A1、A2向套管上、下两方向顺序送频率17Hz、5安培电流；测量U相对于Nу д 的电 位U；测量M1、M2之间的电位差△U；测量 M1、N、M2量度基准的第二电位差△2U。
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Be中子源
6 －快速接头
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钆中子寿命测井
——应用实例
1 －电缆 2 －电缆头
3 －伽马
探测仪
4 －屏蔽体
孔 隙 度 指 数
注硼 前 的俘 获 截面 自然伽 马
注硼 前 的俘 获 截面
技术指标： 耐压： 103.4MPa 耐温： 175℃ 直径： 43mm 长度： 5700mm
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双源距碳氧比测井
利用能穿透仪器外壳、井内流体、钢套管和水 泥环等介质的14Mev的中子脉冲轰击地层，当 中子与地层元素发生作用后，释放出伽马射线， 地层元素不同，放出来的伽马射线的能谱也不
一样，分析所探测到的伽马射线能谱，就可以
确定地层所含元素的种类和数量。
• 主要技术指标 • 尺寸：φ54 mm×5480 mm • 耐压：103 Mpa • 耐温：163 oC
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双源距碳氧比测井
• 解释结果表明， 未动用的8、9、 11层仍有较多 剩余油。据此， 采油厂打开8、 9、11层，结 果日产油11t, 水8m3,含水降 到了42.1%,平 均日增油10吨。
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剩余油饱和度测井技术及其应用
2013年3月1日
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剩余油饱和度监测技术
• • • • 双源距碳氧比测井 硼中子寿命测井 钆中子寿命测井 过套管电阻率测井