高精度碳氧比能谱测井原理与应用
13碳氧比能谱测井详解
5.碳氧比能谱测井资料的应用
应用分为5点
由于碳氧比能谱测井能在套管井中较好地区分油层和水层，确 定油层剩余油饱和度，评价水淹层，因而它在油田开发中得到广泛 应用。
(1)定量计算含油饱和度(剩余油饱和度) 不同的含油饱和度，碳氧比能谱测井得到的C、O比值是不一样
的，所以根据含油饱和度与C/O的关系式来定量计算含油饱和度(剩 余油饱和度)。
3.伽马能谱的数据采集和处理
(1) 源距选择和谱数据的采集
右图为用MCNP程序(Monte Carlo中子一伽马输运程序)模拟碳 氧比能谱测井得出的C/O与源距的 关系（模拟模型为高1m的均质地层 等）。
从图中①、②和③三条曲线可以 看出：
★当源距小于25cm时，碳氧比 值受井眼内流体性质影响很大；
(2)快中子非弹性散射γ射线 ① 非弹性散射γ射线
表中第一列给出的γ射线能量，就是非弹性散射γ初始数据谱。从表中 可以看出，油气储层中最显著的谱线是6.13MeV、4.43MeV、3.73MeV和 1.78MeV,它们分别是16O,12C,40Ca和28Si的特征谱线。在测井中，选用这四种核 素分别作为碳、氧、钙和硅元素的指示核素，因而这四条谱线也就是对应的 几种元素的特征谱线，见右上图。
2.脉冲中子源在地层中激发的伽马射线
(3)俘获γ能谱
脉冲中子源在地层中激发的各种γ射线的时间分布图。 从图中可知，测量时要用时间门控制测量快中子非弹性散射γ射线，然 后再根据能谱分析来确定射线的引起元素种类和元素含量。
碳氧比能谱测井
学习内容
1.方法特点 2.脉冲中子源在地层中激发的伽马射线 3.伽马能谱的数据采集和处理 4.碳氧比的计算、饱和度和孔隙度解释模型 5.碳氧比能谱测井资料的应用
碳氧比能谱测井技术与应用
碳氧比能谱测井技术与应用【摘要】本文简单介绍了碳氧比能谱测井的测量原理、技术特点、主要用途和操作步骤。
同时针对碳氧比测井资料在现河的应用进行了分析，阐述了应用碳氧比测井资料解决油藏的剩余油分布问题。
【关键词】饱和度；剩余油0.引言现河辖区包括两带、一洼、一地区，发现了馆陶-奥陶等8套含油层系。
已投入开发现河庄等六个油田。
探区构造复杂，油藏类型多样，是集“小断块、薄油层、窄条带、深埋藏、低渗透、稠油”于一体的复式油气集聚区。
进入“十五”以来，油田进入高含水开发期，普遍存在着平面及纵向剩余油分布不清、含水分布不清等主要问题。
因此，寻找剩余油分布，预测产层能力和寻找新的潜力层成为主要的挖潜方向。
1.碳氧比能谱测井技术概述碳氧比测井技术引入了快中子非弹性散射理论，解决了低矿化度地层水条件下测量的问题，但是孔隙度对碳氧比能谱测量影响巨大。
理论研究表明，只有在地层孔隙度大于15%的条件下，碳氧比测井可以获得较可靠的结果，可以根据C/O值确定含油饱和度，区分开油层、水层。
2.碳氧比能谱测井技术原理及特点2.1测量原理能量为14.1MeV的快中子轰击地层，与地层中的各种元素发生非弹性散射后减速，受轰击的原子核处于激发态，之后放出具有一定能量的伽马射线。
因此分析所测得的能量与伽马射线计数率组成的光谱即可确定地层所含元素的种类和数量。
因为原油中含有大量的C元素，水中含有大量的O元素，若测量出相应的元素的非弹性散射伽马射线的强度（计数率），即可确定出地层中碳和氧的含量，从而可导出油和水含量（饱和度）。
因为C/O比能谱测井是快中子非弹性散射基础之上建立的，所以其不受氯离子即矿化度的影响，由于伽马射线穿透能力很强，因此既可在裸眼井中测量，又可在套管井中测量。
2.2主要技术指标⑴探测器类型：NaI。
⑵耐压：70MPa。
⑶耐温：125℃。
⑷尺寸：Φ91×6000mm。
⑸测速：54m/h。
⑹在125℃环境条件下连续工作4小时以上。
碳氧比测井资料应用
SNP碳氧比测井资料的应用情况分析
羊4-21井是1993年羊三木油田8井
区的一口生产井。该井于2009年2
月进行了SNP碳氧比能谱测井，通 过碳氧比处理解释1、2、5号层解 释为水淹层。该井测井前1、2、5 合采日油2.72吨，水143.51方，含 水达98%，测井后调整生产层位， 2009年4月对1、2号层合采，日产
该快中子与地层物质的原子核将发生非弹性散射、弹性散射和辐射俘获及活化反 应，并且伴随会产生能表征元素类别和丰度的不同强度和能量的伽玛射线。这些
伽玛射线为光子探测器所接收后，仪器将记录和分析以下三种谱：即非弹性散射、
辐射俘获伽玛射线两种能量谱和伽玛射线的到达时间谱。并根据不同核素诱发伽 玛射线有不同能量的特征峰选择合适的“能窗”预以检测和记录，碳氧比能谱测 井主要选择碳元素、氧元素作为油和水的指示元素，硅元素和钙元素作为岩性的 指示元素。因为油中主要含碳,水中主要含氧,通过碳氧比测井可以求出地层中碳 氧相对含量比例,可以在已经下了套管的井中发现遗漏的油气层,在已采油的油井 中确定油层的剩余饱和度等。
SNP(HPT)
符号 曲线名 俘获总计数与非弹性反射 总计数比 元素名 地层响应 与电性曲线具有相关性
NCNI
Si+Ca C+O
CO
SICA HSC
非弹性碳氧比
俘获硅钙比 俘获氢比硅加钙
C
Si
O
Ca
用来计算含水饱和度
岩性指示
H/(Si+Ca) 反映孔隙度
一、碳氧比能谱测井技术简介 二、SNP碳氧比测井资料的适应性分析 三、SNP碳氧比测井资料的应用情况分析 四、SNP碳氧比测井解释标准的建立 五、认识与总结
3.67
51 230 0.34 1.85
高精度碳氧比能谱测井在柳赞油田的应用
高精度碳氧比能谱测井在柳赞油田的应用
柳赞油田位于新疆南部，地质构造复杂，油气资源丰富，但开发难度较大。
为了更好地了解油藏的油气分布特征，提高勘探开发的成功率，采用高精度碳氧比能谱测井技术对柳赞油田进行勘探开发是必要的。
高精度碳氧比能谱测井技术是一种可以测量碳氧比的测井技术，可以提供精确的油气藏温度、压力、渗透率等信息，帮助确定油气藏的油气分布特征，提高勘探开发的成功率。
首先，高精度碳氧比能谱测井技术可以更准确地测量油藏的温度，可以更准确地确定油藏的温度分布特征，从而更好地了解油藏的分布特征，并为油藏的开发提供参考。
其次，高精度碳氧比能谱测井技术可以更准确地测量油藏的压力，可以更准确地确定油藏的压力分布特征，从而更好地了解油藏的分布特征，并为油藏的开发提供参考。
此外，高精度碳氧比能谱测井技术还可以测量油藏的渗透率，可以更准确地确定油藏的渗透率分布特征，从而更好地了解油藏的分布特征，并为油藏的开发提供参考。
总之，高精度碳氧比能谱测井技术是一种非常有效的技术，可以帮助柳赞油田更好地了解油气藏的油气分布特征，提高勘探开发的成功率，为柳赞油田的勘探开发提供有力的技术支持。
利用高精度碳氧比能谱测井解释成果挖潜测井未解释层段潜力
马头营凸起位于黄骅坳陷北部，为受柏各庄断层控制的背斜构造。
X1断块的储集层主要是明化镇组、馆陶组砂岩。
上第三系明化镇组、馆陶组为河流相沉积，储层十分发育，储集砂体类型主要是河道砂与心滩砂，单砂体厚度一般为1.4～5.3m，平均厚度2m，砂岩孔隙度平均30.6%，平均渗透率444.2×10-3μm2，属高孔中高渗型储层。
原油粘度为0.8568～0.8968 g/cm3（20℃），原油粘度为32.52～39.33 mPa·s（50℃），凝固点35～40℃，含蜡量为14.9%～21.1%，沥青质+胶质含量13.8%～31.8%。
地层水矿化度1446mg/L，氯离子含量583mg/L，钠离子含量465mg/L，水型为NaHCO3型。
地温梯度5.5℃/100m，油藏压力系数0.994油层静温103℃，油层静压12.2MPa，属正常温度、压力系统。
X1断块由于油井生产高含水、低产低压，经济效益差，短期内无产能接替的潜力，且地面管理维护难度及费用大的局面，出于安全环保方面的考虑，2006年4月全面封井。
通过精细地质研究，实施了评价井和扩边井的钻探，落实地质储量X×104t，在此基础上，开展了长停井单井潜力研究等复产方案的研究制定，运用各种技术手段，使断块产量得到全面恢复，同时也开辟了临近断块的含油潜力。
1 碳氧比能谱测井原理碳氧比能谱测井是一种脉冲中子测井方式，利用脉冲中子发生器以20kHz频率向地层发射14MeV的脉冲中子，首先与地层中的元素原子核发生非弹性散射，释放出伽玛射线，高能快中子与地层元素的原子核发生多次碰撞后变成热中子，热中子被地层元素俘获，释放出俘获伽马射线。
利用探头探测非弹性伽马射线和俘获伽马射线，并进行能谱分析，获得C、O、Si、Ca等元素在井眼附近一定范围内的丰度，进而求出地层含油饱和度。
高精度碳氧比能谱测井相对于常规碳氧比能谱测井，其计数率大幅度提高、统计误差减少，可还原地层信息，从而提高剩余油饱和度参数的计算精度，对于处于开发中后期油藏的剩余油分布研究、水淹层精细解释具有明显优势。
高精度碳氧比能谱测井在胡庆油田的应用-断块油气田
第9卷第2期断 块 油 气 田FAUL T2BLOCK OIL&G AS FIELD2002年3月高精度碳氧比能谱测井在胡庆油田的应用王留申 贾 中 王怀兵 张 凯 李爱萍(中原油田分公司采油五厂) 摘 要 高精度碳氧比能谱仪在确定含油饱和度的精度和准确度方面同普通碳氧比测井相比有了很大提高,它可以对0.8m以上的地层做定量解释、对0.5～0.8m的地层做半定量解释;可以对孔隙度在15%以上的地层做定量解释、对孔隙度在10%～15%的差产层做半定量解释。
2000年9月—2001年7月在胡庆油田7口井中推广应用,取得了较好的开发效果。
实践证明,高精度碳氧比能谱测井能够更精确地反映地层剩余油饱和度的层间分布,能够更加有效地指导油水井开发,为油田后期开发打下坚实的基础。
关键词 胡庆油田 测井 高精度碳氧比 剩余油饱和度 胡状—庆祖集油田(简称胡庆油田)是极其复杂的断块油气田,1986年投入开发,目前已进入高含水开发阶段,有三分之一的地质储量进入了特高含水开发期,且层间层内矛盾突出。
因此,在胡庆油田开展高精度碳氧比能谱测井,认清地层剩余油饱和度的层间分布状况,分清油水边界及油水层,指导补孔、堵水措施,实现控水稳油;以及对开发方案的制定、实施和评价,都有重要的现实意义。
1 测井原理与技术指标1.1 碳氧比能谱测井技术原理[1]碳氧比能谱测井原理是通过向地层发射14 MV的中子流,中子与各种原子核发生非弹性碰撞后,激发的原子核返回基态时放射出伽马射线。
这种伽马射线的能量与其原子核性质有关,特别是碳、氧、硅、钙等元素具有明显特征能量峰,对这些包含特征能量峰的伽马射线进行时间和能谱分析,可以得到这些元素的含量,从而计算出产层含油饱和度,监测油田开发过程中产层含油饱和度的变化情况。
同时,进入地层中的中子经非弹性碰撞后损失了能量被减速为热中子,热中子被各种原子核俘获,发生俘获反应后放射出不同能量的次生伽马射线。
SMY—50碳氧比能谱测井仪原理及应用
SMY—50碳氧比能谱测井仪原理及应用【摘要】介绍了西部钻探测井公司SMY-50长时效碳氧比测井仪器的组成及技术性能特点。
实际推广和应用证明，该套仪器具有良好的一致性、重复性和稳定性，各项技术性能参数达到油田要求，符合质量控制标准。
所测近30口井的资料解释结果为克拉玛依油田的老井开发提供了可靠的依据。
【关键词】碳氧比能谱测井仪器中子发生器非弹性散射产额SMY-50碳氧比能谱测井仪器，能够连续长时间测井。
该仪器的中子发生器使用自成靶中子管、高压倍加器和高压变压器，以及部分附件装入外径为76mm 的不锈钢管中构成一个密封短节，管内充六氟化硫作为绝缘介质。
它发射的14.1MeV中子可以穿透钢套管和水泥环，在地层中激发出伽马射线，使用探测器记录这些伽马射线并对它们进行时间和能量分析，可以得到地层岩性，含油饱和度，孔隙度等信息。
目前该仪器在克拉玛依油田已经测井近30口，取得了较好的效果。
1 SMY-50碳氧比能谱测井仪器原理C/O测井是利用脉冲中子源向地层发射14MeV高能快中子，测量这些快中子与地层物质的核素发生非弹性散射放出的伽马射线的能谱的一种测井方法。
高能快中子与地层中不同核素发生非弹性散射放出具有不同特征能量的伽马射线，对其进行能量分析，就可以确定层中存在的核素和它们各自的浓度。
岩石内常见的核素中，碳和氧都具有较大的快中子非弹性散射截面，并且所产生的非弹性散射伽马射线均有较高的能量。
碳和氧又分别为油气和水的很好的指示核素。
所以选择测量地层中的碳和氧产生的非弹性散射伽马能谱，取其计数率比值来确定储层的含油饱和度。
SMY-50中子发生器外壳下部接有高压控制、阳极电源和接口控制，干扰抑制等电子线路单元组成的非密封控制和接口短节，它们组合在一起构成中子发生器主体部件。
在其上部配接屏蔽体与连接滑环，装入外径为90mm的2727井下仪器外壳中。
2 现场应用SMY-50碳氧比仪器已在克拉玛依油田测井近30口，其中有12口测量段在500m以上，每井次连续工作时间超过12小时，充分体现了该仪器的长时效特点。
碳氧比能谱测井的基本原理
1 碳氧比能谱测井的基本原理碳氧比能谱测井的基本原理是：向地层发射快中子（14MeV），同时记录分析快中子与地层中元素发生非弹性散射作用而产生的γ射线能谱。
碳氧等多种元素受快中子非弹性散射作用后，将以发射γ射线的形式使自己的能级退降到原来的稳态。
因为每种元素发射的γ射线的能量不同，我们可以根据接收到的γ射线的能量，来确定某种元素的存在，此能量的γ射线称为该元素的特征γ射线。
如：n + 12C →12C★ + n，∣→12C + γ（4.43MeV）n + 16O →16O★ + n，∣→12O + γ（6.13MeV）碳的特征γ射线能量是4.43MeV，氧的特征γ射线能量是6.13MeV，如此的能量差别很容易将两种γ射线区分开来。
其它元素如硅、钙、氮等受快中子非弹性散射作用也将发射γ射线，但它们或是特征γ射线能量与碳、氧的不同，或是反应几率小，或是地层中含量少，所以分析非弹性散射γ射线的能谱，便可以知道碳、氧两种元素的相对含量，而得到C/O值，油中含碳不含氧，水中含氧不含碳，这样由C/O值的高低可以推知含油饱和度的大小。
2 仪器介绍2.1仪器简介碳氧比能谱测井方法是上个世纪五十年代在世界兴起的一种脉冲中子测井方法。
在我国，以大庆为代表的测井工作者从六十年代开始进行了该方法的研究，经过数十年的不懈努力，刻苦攻关，获得了一大批技术成果，碳氧比能谱测井仪不断得到改进和发展。
大庆测井公司自成立以来，先后研制了NP系列碳氧比能谱测井仪，COR型高精度碳氧比能谱测井仪，COR-D双源距碳氧比能谱测井仪，伴随粒子碳氧比能谱测井仪和小直径碳氧比能谱测井仪。
仪器经历了由点测到连续测量；由耐低温到耐高温；由模拟电路到数字电路；由单晶到双晶的不断发展和完善过程。
仪器实现了系列化、标准化。
碳氧比能谱测井仪是我公司比较重要的拳头产品之一。
特别是COR型高精度碳氧比能谱测井仪，仪器具有较强的工作稳定性和较高的探测精度，具有国内领先水平。
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高精度碳氧比能谱测井原理与应用
作者：李田
来源：《商情》2013年第08期
【摘要】本文论述了高精度碳氧比能谱测井基本原理、主要技术指标、电路原理、机械结构、缆芯使用与检测及仪器的刻度。
【关键词】高精度碳氧比能谱测井
碳氧比能谱测井方法是上个世纪五十年代在世界兴起的一种脉冲中子测井方法。
在我国，以大庆为代表的测井工作者从六十年代开始进行了该方法的研究，经过数十年的不懈努力，获得了一大批技术成果，碳氧比能谱测井仪不断得到改进和发展。
特别是COR型高精度碳氧比能谱测井仪，仪器具有较强的工作稳定性和较高的探测精度，具有国内领先水平。
几年来，先后在吉林、辽河、胜利、中原、海拉尔和大港等油田从事测井技术服务，在这些油田累计测井数百口，为当地油田做出了贡献。
一、基本原理
碳氧比能谱测井的基本原理是：向地层发射快中子（14MeV），同时记录分析快中子与地层中元素发生非弹性散射作用而产生的射线能谱。
碳氧等多种元素受快中子非弹性散射作用后，将以发射射线的形式使自己的能级退降到原来的稳态。
因为每种元素发射的射线的能量不同，我们可以根据接收到的射线的能量，来确定某种元素的存在，此能量的射线称为该元素的特征射线。
碳的特征射线能量是4.43MeV，氧的特征射线能量是6.13MeV，如此的能量差别很容易将两种射线区分开来。
其它元素如硅、钙、氮等受快中子非弹性散射作用也将发射射线，但它们或是特征射线能量与碳、氧的不同，或是反应几率小，或是地层中含量少，所以分析非弹性散射射线的能谱，便可以知道碳、氧两种元素的相对含量，而得到C/O值，油中含碳不含氧，水中含氧不含碳，这样由C/O值的高低可以推知含油饱和度的大小。
二、主要技术指标
工作温度： -25℃～150℃；压力：50MPa；供电电源：180VDC±10%（马龙头）；外型尺寸：外径94mm±0.5mm，长度4110mm±20mm；仪器的碳氧比统计起伏涨落：小于0.015；仪器碳窗+氧窗计数率之和：大于1000/S（在35﹪孔隙度标准模型井）；仪器测量动态范围：不小于18%（在35﹪孔隙度标准模型井）；横向探测距离：20-30cm；纵向探测距离：60-
80cm；中子管气压：0.5-1.2MPa；使用的套管尺寸：5 1/2'7'。
三、电路原理
仪器由电源电路、数传电路、探测器电路、中子发生器电路四部分组成。
井下仪上电后，微机固化程序首先对各单元电路进行初始化，然后进行系统通信自检，如果自检正常，则向地
面数控平台发送“通信正常”信息，等待接收地面平台发送的参数设置和测井开始命令。
测井时，中子发生器向地层发射频率为10KHz能量为14Mev脉冲中子束，每次发射时间约为14.8us。
探测器接收井眼及地层中各种元素的原子核退激时所产生的各种能量的特征伽马射线，整形和放大后送到数传电路进行幅度分析、射线到达时间分析，最终获得非弹谱、俘获谱和时间谱，在微机控制下再将这些数据传送到地面数控测井平台。
四、机械结构
仪器接头、外壳和尾帽选用钛合金为仪器外壳材料，仪器外径94毫米，外壳内径80毫米，壁厚11毫米，长度为4069毫米。
仪器接头直接与七芯电缆相连，接口方式是28芯的3700标准。
仪器尾帽材料为45号钢，带有挂加重的结构。
仪器内部部件包括中子发生器、屏蔽体、金属保温瓶、低压电源短节。
五、缆芯使用与检测
缆芯使用。
仪器内部是否有开路或短路现象的检查方法是。
R①③=2～3KΩ（仪器头）。
R④⑥=5～10Ω（（仪器头）。
用万用表（二极管挡）量仪器头2芯、5芯与7芯（接红表笔）之间应有二极管特性显示。
检查电缆外皮与缆芯7应连导通良好。
六、仪器的刻度
刻度的目的：确定仪器的测量系统是否正常。
给出仪器的供电电压、供电电流、靶压、靶流、探头高压控制PHA、灯丝供电控制LLD、中子产额、H、Fe峰峰位等参数（作为野外测井作业的参考数据）。
确定仪器在199.7mm井眼、139.7mm套管、30mm水泥环、孔隙度为35%条件下石英砂地层中，含油饱和度为100S.μ（即纯油层）和含油饱和度为0 S.μ（即纯水层）中的碳氧比值及二者的差值。
据此计算出仪器测量的动态范围。
刻度条件：在199.7mm井眼、139.7mm套管、30mm水泥环、孔隙度为35%、含油饱和度为100S.μ（即纯油层）条件下石英砂地层中。
在199.7mm井眼、139.7mm套管、30mm水泥环、孔隙度为35%、含油饱和度为0S.μ（即纯水层）条件下石英砂地层中。
刻度过程。
连接好仪器后，将仪器放入刻度井（纯水层）中（测量点正对目的层的中点）；给仪器加供电电压，测量方式采用时间驱动，输入仪器各项参数，调整好仪器各项参数直到阳极电流符合要求且保持稳定（大约需要10～20分钟）；缓慢给仪器靶压供电直到中子产额（C+O伽马计数）达到1000NS-1（稳定5分钟）；连续记录碳氧比值50个。
（同时记录供电电压、电流、靶压、靶流、PHA、LLD、中子产额、H、Fe峰峰位等参数）；记录完毕后，退出时间驱动，关掉电源（先管靶压，后关供电）。
将仪器提出并放入刻度井（纯油层）中；重复（1）—（5）过程；根据下面公式计算出纯水层碳氧比平均值和纯油层碳氧比平均值。
根据公式计算油水差值C：
根据公式计算测量的动态范围M：。