连续氧活化技术测井技术
试论氧活化测井技术在注水井查漏找窜的应用
试论氧活化测井技术在注水井查漏找窜的应用发布时间：2021-04-14T14:03:39.780Z 来源：《中国科技信息》2021年4月作者：马国伦[导读] 回注井将一种将油（气）田开发中产生的污水（地层水或者废液等）回注到地下特定层位所钻的井。
氧活化水流测井是一种测量井下水流速度的测井方法，本文介绍的小外径-单发七收”新型氧活化测井仪在一个测点可同时监测上水流和下水流双向水流，同步测量不同空间的水流流速，并且计算流量，测井时效块，测井成功率高，是快速评价回注井窜漏的主要方法。
中石化胜利油田分公司油藏动态监测中心孤东监测项目部马国伦摘要：回注井将一种将油（气）田开发中产生的污水（地层水或者废液等）回注到地下特定层位所钻的井。
氧活化水流测井是一种测量井下水流速度的测井方法，本文介绍的小外径-单发七收”新型氧活化测井仪在一个测点可同时监测上水流和下水流双向水流，同步测量不同空间的水流流速，并且计算流量，测井时效块，测井成功率高，是快速评价回注井窜漏的主要方法。
测试实例表明：与五参数流量方法相比，该技术具有良好的适用性，应用效果良好。
关键词：氧活化水流测井；回注井；找窜漏0 引言回注井将一种将油（气）田开发中产生的污水（地层水或者废液等）回注到地下特定层位所钻的井。
由于污水水质复杂，长期回注势必对管柱造成腐蚀，严重地引起管柱破损，污水窜流，进而造成严重的环境污染问题。
因此对回注井定期进行管柱技术状况的检测、回注层位的监测尤为重要。
近年来硼中子、氧活化、涡轮流量等测井技术在回注井查漏找窜方面应用较多，相比之下，氧活化测井较为简单、直观、准确、应用效果好。
1氧活化水流测井技术1.1测井原理简介氧活化反应通过活化水中的氧元素，使流动的水具备短时间能被伽马探测器探测到的放射性。
通过解析活化伽马射线时间谱可计算出水流速度，在流动截面已知情况下, 就可准确的计算出水流量大小。
1.2新型氧活化测井仪优势目前采用的新型氧活化测井仪包含一个脉冲中子发射器和七个不同源距的伽马射线探测器，见图1-1。
氧活化测井技术在PL19-3油田开发中的应用
142生产测井是监测油气田开发动态的重要技术手段，生产动态测井主要包括产出剖面和注入剖面两大类。
氧活化测井技术作为一项新开发的技术，近年来在油田注水监测技术中逐渐受到广泛关注和应用。
通过注入剖面可以了解注入液或气的去向，各层的吸入量比例，以及是否按设计方案注入地层，进而分析出各层分层注入的效果。
PL19-3油田目前注水井70口，几乎全部进行了分层注水。
通过氧活化测吸水剖面，可以指导每口水井的分层调配，验证封隔器的密封性，判断管外串槽等，对19-3油田水井措施作业提供了可靠的监测资料。
1 基本原理[1-2]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。
快中子射入地层后，与地层物质发生相互作用，从而发生非弹性散射、弹性散射、俘获辐射和活化反应等。
其实质是氧原子吸收高能快中子（大于10.2MeV），放出粒子，产生放射性同位素N16，并引发一系列原子核反应，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，进而计算水流量。
它采用一个较短的活化期（2~10s），而选择一个较长的数据采集期（60s）进行活化测量。
水流的速度是根据中子源到探测器的距离及活化水通过探测器的时间确定出来的，是一种已知距离的时间测量，可以多次重复测量以提高精度。
测量方式采用点测，贴井壁测量，测量时遵循顺流测量原则，符合流量守恒原理。
顺着各水流分支，从大流量到小流量，沿着水流动方向定点测量，将各分支流量一直追踪到流量为0。
在PL19-3油田主要使用SWFL-B型38mm氧活化水流测井仪。
2 测井影响因素分析2.1 探头距离在外界条件固定的情况下，谱峰位的表现受到了中子源发生器和探头距离的影响，距离和峰位时间成正比，但距离过小就有可能接收不到信号，距离过大可能由于放射性元素的逐渐衰减导致接收信号弱。
探头距离可以根据具体注水量的大小确定，如果注入量过大，可按最远的探头距中子发射器的距离提取计算。
氧活化测井技术在工程井中的应用
氧活化测井技术在工程井中的应用摘要：在油田开发的中后期，油、套管的技术状况的恶化，窜漏现象也越来越严重，常规的测井技术有很多局限性。
本文介绍了氧活化测井技术的工作原理以及在不同井况条件下的氧活化测井在找漏、窜的施工工艺的研究并取得好良好的应用效果。
关键词：氧活化工程找漏窜注入方式产出方式施工工艺引言随着油田开发的不断深入，油、套管技术状况不断恶化，油水井窜、漏现象越来越严重，已经成为油田开发普遍存在的问题，影响了油田正常地生产开发。
监测油水井的窜、漏情况，判断遇阻层或灰面以下吸水或产出状况，常规的测井技术有：同位素、井温、流量计、中子寿命等，要想准确判断来水方向和水流大小，这些方法存在很多的局限性。
氧活化测井技术能够解决其中的一些难题，可直接判断水流方向及测量水流速度，能在油田动态监测中广泛应用。
1、氧活化测井技术在工程井中的施工工艺1.1、氧活化测井原理氧活化测井技术在测量时，每一次测量都包括一个很短的活化期(2～10s)，以及紧随其后的数据采集周期(典型值为60s)。
当水经过中子发生器周围时，水中的氧原子被快中子活化，被活化的水在流动过程中发生β衰变释放出6.13MeV 的伽马射线，通过对伽马射线时间的测量来反映油管内、环形空间、套管外含氧物质—水的流动状况。
通过测量活化水到达探测器所经历的时间，结合中子源至探测器的距离便可计算出水流速度。
1.2、氧活化测井仪器直径：38mm结构：单发七收特点：同步接收，同步记录。
在一个测量点可同时测量出上、下水流的流量，更加有利于现场操作和解释人员进行流量状态的分析。
内径小，测井成功率更高。
同时双向监测水流，减少测井时间。
1.3、施工工艺的研究常见的油水井窜漏主要分为以下三种：一是注水压力突然下降，一般为套管漏失或管外窜，灰面漏失；二是井口存在溢流，无法判断来水位置，影响注采平衡；三是油井含水急剧上升，或者新投产的井投产后含水极高，但从完井资料显示含水没有那么高，可能是上部或下部水层窜槽所致。
氧活化水流测井技术资料
油管内上水流流量测量
Y堵1925.82m 滑套2122.48m
124.82m3/d
121.42m3/d 123.08m3/d 120.45m3/d 121.53m3/d 123.48m3/d 121.99m1231/d.99m3/d 123.28m1233/d.28m3/d
封隔器2146.12m
滑套2162.20m 封隔器2174.57m
2、注聚剖面： 对于注水剖面测井常规的测井方法有：井温法、
流量法。
常规的测井方法的不足： 井温法：不能定量解释； 流量法：由于聚合物粘度较大，涡轮流量测井误差较大；
电磁流量不受粘度的影响，可较为准确的测量。 上述两种方法不能适用于油管过层的注聚井。
3、窜槽检测： 对于窜槽检测常规的测井方法有：井温法、同位素示踪
封隔器：1393.5m—1395.8m
3、注聚合物井氧活化水流测井
目录
埕XXXX-XX井 氧活化 水流测 井成果 图。
埕XXX-X-XX井氧活化水流测井解释成果表
目录
通过解 释成果 可以看 出氧活 化水流 测井不 受流体 粘度的 影响
4、验证封隔器井氧活化水流测井 BZ26-2-A4井产出剖面测井解释成果图
4、氧活化水流测井不受井内管柱及工具的影响，可以检测管 外窜槽。
注入剖面测井方法的优化 同同位位素素载载体体法法
水井类型
测井系列
井温法 同位素载体法 组合测井法 电磁流量法 超声流量
★ ★★
氧活化测井法 ★ ★ ★
★ ★ ★★ ★★ ★★
★★★
注水井
★
★
★
★
★
★★★
★★★
★ ★ ★★ ★★ ★★
注聚井
氧活化测井技术在油田开发中的应用
氧活化测井技术在油田开发中的应用油田开发过程中油层注入状况及水流情况的监测，直接关系着油田开发方案的科学制定以及注入工程的改造，脉冲中子氧活化测井技术作为近年来井下流体监测的新技术，在油田企业的生产过程中逐渐得到了广泛的关注和应用。
文章首先概述了脉冲中子氧活化测井技术的原理及使用仪器的性能，并通过具体测井实例说明了该技术在油田注入剖面监测及注入井找漏中的独特作用，以供参考和借鉴。
标签：氧活化测井；技术；油田开发；应用0 引言目前，传统的放射性同位素示踪、流量、井温等井下水流监测方法已无法满足新时期的油田开发需求，脉冲中子氧活化测井技术应运而生，并以其无污染以及受沾污、沉降及大孔道、裂缝发育等因素影响较少等优势在监测井下流体流动速度中得到了广泛的应用。
1 氧活化测井技术概述氧活化测井技术是测量井下水流速度、方向及流量的一种技术，其物理基础是脉冲中子与氧元素发生作用，使活化后的氧原子放射出特征γ射线，再通过探测仪器来获取周围含氧流体流动的情况。
具体来说，中子源发射能量为14Mev 的快中子与水中的氧原子发生核反应生成16N，16N以半衰变期为7.13s进行衰变还原成氧同时释放出6.13Mev高能γ射线，这些高能γ射线能够穿透几英寸厚的井中油管、套管及水泥环，通过探测器获取能够反映油管内、油套环形空间及套管外含氧流体流动状态的γ射线时间谱，进而判定水流实况。
氧活化测井技术一种示踪流量测量方法，示踪剂是被高能中子活化的水，反应公式为：16O（n，p）→16N →（16O+γ）氧活化测井技术常用的脉冲氧活化测井仪器有上水流、下水流及上下水流综合测井仪器等，这些仪器的有效利用离不开中子发生器与探测器这两种设备。
当中子发生器发射后会活化仪器周围的氧元素，含有活化氧原子的水随水流流动，在水流方向上设置γ探测器，该探测器γ计数率会在活化水流经探测器时增大，通过测量活化时间谱可以计算出水流从中子源流经探测器的时间（tm），公式为：tm=ta+式中ta为中子脉冲时间宽度；f（t）是探测器计数率随时间变化的函数，若以L表示源距，水流速度v为：v=在已知流动截面A的条件下，根据计算出的水流速度v则可以计算出水流量Q为：Q=v×A2 氧活化测井技术在油田开发中的具体应用目前部分油田的水井分注采用的是油套分注技术，此技术虽然具有管柱结构简化的优势但带来了新的问题：第一，限制了油套环形空间分层注水量数据的获取，例如在管柱中无法测量电磁流量及涡轮流量等；第二，油套环形空间同位素吸水剖面测井时由于油区周围环境差及井口设施不完善，拉长了配水间注入同位素的运移距离且造成配水间的放射性污染，威胁配水间职工的身体健康；第三，在进行同位素测井时由于注水井深部管柱的腐蚀严重，导致较长井段的油、套管沾污，无法获取层位上的同位素。
氧活化测井仪操作方法及测井工艺介绍
单芯多功能水流测井仪操作方法及测井工艺一、测量原理氧活化测井的基本原理是依据脉冲中子活化氧原子，使活化的氧原子产生特征伽马射线。
流动的活化水流经四个探测器，各个探测器连续纪录Υ计数率随时间推移变化的时间谱，并根据时间谱计算出谱峰的渡越时间，由各个探测器的源距和计算出的时间谱的渡越时间得到活化水的流速，并根据实际测量的空间截面积和一天24小时的时间长度计算得到该测量点一天的流量。
二、测量要求：1、总注入量稳定：由于采用点测方式，因此要求在水站连续监测被测井的总注水量一段时间，确认注入量稳定（实际测量时，在200米处进行第一点的总流量测量，在喇叭口或分层配注之上测量第二点总流量，两个测量结果进行对比，总流量应基本相同）。
变化的注入量将导致氧活化测量资料产生误差，甚至无法解释。
所以要求测量时段内，注水井的注入量必须稳定。
2、测量过程监控：（1）在实际测量过程中，要对于当前测量的流量进行监控，对时间谱峰，操作员应监控时间谱的测量质量和测量结果，对于每个测量点的时间谱进行现场的初步计算，计算得到的流量结果应符合流量变化的总体趋势。
（2）根据管柱情况判断水流的方向，对下水流，应从上至下顺着水的流动方向进行测量，直到测量到零流量。
对于上水流从下至上顺着水的流动方向进行测量，直到测量到零流量。
（3）如果有明显流量增加，必须重复测量来证实。
源和探头要尽量避开油管节箍。
对于异常的测量结果，如：谱峰质量不好、油管峰与环空峰不易区分、流量计算结果不合理等情况应采取补测、加密测量、追踪谱峰异常的变化点，以及复测正常时间谱测量点的方式，找出异常点的变化原因，为测后处理提供足够的解释信息。
3、校深：仪器断电上提或下放，在目的层上方选择合适深度点开始进行四参数连续测量（下测），测速500米/小时，监视节箍曲线防止遇阻；选择一测量段上提连续测量四参数，测速600米/小时，通过GR、CCL曲线校深；修改深度后，仪器应重新上提测量四参数，确定深度正确。
氧活化能谱测井技术在油田开发中的应用
技术在油田开发中的应用
汇报内容
一、前 言
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
二、测井原理 三、氧活化测井技术的应用 四、动态监测资料的综合应用
五、结论与认识
一、前
言
随着江苏油田勘探开发的逐步深入，生产测井资料以两个剖
面监测、工程测井和饱和度测井四大系列为工作重点，测井技术
逐渐配套完善，基本上能够满足生产需要，在判断油层连通关系、
庄2-30井吸水剖面成果图 韦5-20井吸水剖面成果图 陈3-18井吸水剖面成果图
基线抬高影响同位素在射孔层表面的滤集
由于以上原因，同位素注入剖面测试在一些区块的注入剖面井中多次测试失败或资料不理 想的情况所占动态监测的井数量增多，引进氧活化测井来弥补以上不足。
汇报内容
一、前 言
二、测井原理 三、氧活化测井技术的应用 四、动态监测资料的综合应用
22 27 30 25 15
注入剖面资料采集成功率上升明显
三、氧活化测井技术的应用---提高含油结蜡井的测井成功率
发 2-7井井内结蜡严重，同位素测井因无法释放同位素而无法测量，氧活化水流 测井不受井下油蜡多的影响，取得了测量成功。
三、氧活化测井技术的应用---提高含油结蜡井的测井成功率
杨 10-6井同位素测井由于井内油多，同位素沾污井壁、沾污油、套管节箍而无法区分 吸水层位吸水量大小，未测成。氧活化测井不受油多沾污影响，测井成功。
水措施后，控制主力吸水砂体吸水量，5号砂体吸水比由68%下降到47.6%，提高6号砂体动用程度，吸水比由30%下降到 47.3%。对应油井安37井日增油近5t 。
25 20 15 10 5 0
同 位 素 沾 污 同 位 素 不 进 层 同 位 素 沉 淀 同 心 集 成 遇 阻 其 他
氧活化测井技术在塔木察格油田的综合应用
摘要：针对塔木察格油田地质构造特点及其特殊油水分布情况，应用脉冲中子氧活化技术在该区块进行注入剖面测井,分析该测井方法应用情况,通过对典型井测井解释成果图分析,进行综合评价注水井管柱完整性及有效性，为下一步作业提供指导性帮助。
关键字：氧活化测井技术；应用情况；综合评价；结论氧活化测井技术在塔木察格油田的综合应用闫立成（大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司）0引言塔木察格油田于2005年开发投产，其主要开发层位为铜钵庙组油层，属于近物源扇三角洲沉积，为复杂断块油藏，具有以下地质特点：构造复杂，断层发育。
储层物性差，53.7%以上的岩心渗透率小于0.5×10-3μm 2，总体属于低孔、特低渗油藏。
岩性复杂多样，储层敏感性弱到中等偏强。
水敏指数0.23-0.68，为弱到中等偏强水敏。
随着油田开发进入中后期，井下注采情况越来越复杂，井下层间窜槽、套管漏失情况频繁发生[1]。
由于全球对放射性同位素管理严格，办理出国及运输审批手续繁琐。
此外，塔木察格油田现场不具备放射性同位素存储及分装条件，因此在塔木察格油田注入剖面测井主要采用脉冲中子氧活化测井。
脉冲中子氧活化测井是一种直接测量的核测井新方法，克服了同位素源在聚合物中难以形成活化悬浮液的情况，脉冲中子氧活化测井适用于水、聚合物、三元所有注入介质的注入井测试[2]。
根据实际调查发现，脉冲氧活化测井技术与其他测井技术相比较，有着测量精度高，受限因素少，测量时间短等优势。
[3]1氧活化测井技术氧活化水流测井仪是新一代单芯双向脉冲中子氧活化测井仪，双向水流氧活化测井仪可一次下井测量不同方向水流的速度[4]。
氧活化测井技术适用于配注井、笼统注入井、油套混注井、笼统注入条件下的上返井以及注聚井的测量，对油管内、套管内、油套空间的水流均可以进行测量；该测井方法不使用放射性物质。
不给井下造成放射性污染。
可用于同位素沾污严重的注入井的注入剖面问题。
不受岩性和孔渗参数以及射孔孔道大、小的影响。
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有效渗 透率 (μ m2)
测点深 度(m)
520 1144 1152 1170 1179
脉冲中子 相关法测 氧活化 试 注入量 注入量 （m 3 /d） （m 3 /d）
74 0 34 0 40 87.7 0 30.7 0 57
葡Ⅰ1① 葡Ⅰ2 葡Ⅰ15 葡Ⅰ6-7
1.2 4.8 5.8
0.06 0.07 0.09
连续氧活化测井技术
同位素示踪法存在沾污、大孔道等缺点。而氧活化测注入剖 面技术应用也存在三个主要问题，一是仪器成本高寿命短，一 个国产中子发生器价格 20-30万元，寿命均 20-30口井。也就是 一口井测井成本单中子发生器就增加一万元。二是活化氧的放 射性半衰期为 6.73 秒。中子发射后经 3-4 个半衰期约 20-28 秒后 就测不到了。所以新仪器的测量下限流量最低10m3/d。旧仪器
根据分层注水油管结构在被测井段水嘴上方一定距离（大小视流量而定） 用井下仪器释放一个放射性活化物质脉冲（1-5秒）。然后测量仪器反复跟 随这个脉冲，直到它进入油管外各地层为止。测量的曲线数据如图所示 ：
从图中可见，放射性脉冲在不同曲线上所处的深度位置和
时间是不同的，这正反映了井下水的流动状态。 用相邻两条测量曲线的数据做互相关运算可得到两个脉冲
2、－－相关流量测井
随着油田深入开发，因受各种条件影响，造成同位素
吸水剖面测井解释精度下降，降低了对注入剖面评价的准
确程度。 1、地层大孔道造成同位素进层。 2、各种类型沾污的存在是解释中的一大难题，尤其当 沾污正对射孔层时的消除或校正。
鉴于上述原因，我公司在今年研发了相关流量测井方法，
通过对比发现，该方法有效地解决了同位素进层和粘污的 问题，取得了良好的测井效果。
测井实例
x37-8x井为笼统 注水井，同位素 污染严重。改测
相关流量，流量
剖面显示吸水层 位明显。
X18-15井相 关流量和同 位素测井对 比成果图
① 解 决 沾 污 问 题
w119-8
井
亮点
② 同 位 素 进 层 问 题
西 柳 10-68
井
亮点
相关流量测井优缺点
优点： 1、解释精度较高，单层的吸水量计算相对准确。 2、不受井内介质（如注聚井）、地层大孔道、同 位素粘污等因素的影响。 缺点： 1、对层位的细致划分能力低于同位素测井， 2、由于其测井方式为时间记录方式，因此测井结 果不能直接在测井原图上体现，需要通过复杂计算 才能反映。
相关流量测井方法原理简介
•相关流量测井的原理是放射性物质 通过释放器释放到井筒中，示踪剂 呈聚集的形式随井液流动。通过一 定距离的两个探测器时，探Байду номын сангаас器会 有明显的变化信号，在时间、幅度 的坐标系里会有明显的波形变化。 通过方法分析就可以确定出放射性 物质流经两个探测器的时间间隔， 在探测器的距离是已知的，就可以 计算出流体的流速；结合井筒的横 截面积即可计算出流体的流量。
之间的时间隔Ti 。
用这两条曲线上脉冲的深度间隔Pi 除以这个时间间隔T，
可得到在这个深度间隔上的水的流速Vi和流量Q i 。
通过计算各不同深度上的流量Q1、Q2…… Q Q2，…… 。 。再用递
n
减 差 值 法 可 计 算 出 每 一 地 层 的 吸 水 量 如 QF1=Q1-
相关氧活化测井可以对井下工具的工作状况 在现场做出直观、准确的判断
连续氧活化测井技术
优
点 与同位素测井对比 : 克服了大孔道、深穿 透射孔、沾污、窜槽、漏失以及注聚井流 体粘度的影响 与氧活化测井对比:降低了测井成本，还 可以反应层间韵律。
测试结果与脉冲中子氧活化的测试结果吻合较好（如下图）
高XXX井测井解释资料结果对比
序 号
1 2 3 4 5
层位
有效厚 度(m)
XX2 井为异常井。井口压力为 1.8MPa 。当打开闸门 注水时，井口有水渗出。 图2为该井管柱剖面图。 用相关氧活化测得：该井的套管在上封隔器的上面 的某位置有漏点，流体从套管的漏点沿套管外形成 的孔道流到地面。漏失量为 31 m3/d ，测量时实际 注入量为63 m3/d，
相关氧活化测某一水嘴吸入液体流向示意图
解释模型
1、相关流量测井是流体追踪测井，由此可推演出流 体速度和体积流量计算方法。
2、在追踪过程中，由于示踪剂可随流体进入地层，
追踪到的异常幅值为剩余的示踪剂强度，利用面积法进行 相对吸水量的计算。 3、由测井速度与示踪剂移动速度的关系，可在层间 追踪的韵律上判断各层的吸水情况。
下井仪器： 遥测短节、磁性 定位、伽马、温 度、井下释放器 等仪器。 主要技术指标： 耐温：150℃； 耐压：60MPa； 直径：22mm 25.4mm、38mm
与其它测井项目对比
与同位素测井对比: 克服了大孔道、深穿透射孔、 沾污、窜槽、漏失以及注聚井流体 粘度的影响。 与氧活化测井对比： 这两种测井方法均通过定点测 量来实现流量的回归，相关流量测 井是动态测井，可通过多种手段对 各吸水层的吸水量进行量化计算。
解释模型
• • • • 流体速度法 体积流量法 面积法 活化液追踪韵律法
1448.01m 1428.0m 1449.05m
1436.8
漏失位置 1464.2m
1436.8m
1457.62
漏失位置
PⅠ5
1492.41m PⅠ4
1489.2m 图1 xx1管柱剖面图
1502.69m 图2 XX2管柱剖面图
图1为XX1井管柱剖面图。实注流量为39 m3/d， 井口压力为16.9MPa。测量结果：在第一级密 封层段上封隔器密封良好。下封隔器（1468m） 密封不严，有漏失。漏失量为 17m3/d ，全被 PⅠ5层吸入，在PⅠ5层以下各层均不吸水。
可能还要增大。三是氧活化是点测，无法反映层间韵律。所以
我们开发了一种新的仪器———相关连续氧活化测井技术。
为了克服上述方法的缺点，
我们发展了一种新的油田注 入井分层流量测量方法 ---- 放
连续氧活化测井新技术
射性脉冲活化相关法测量油
田注入井分层流量的新方法。 此方法的原理如图所示 ：
原理 井下仪由释放器发射活化 液，活化液随井筒内水溶液 流动，仪器配有双 探测器， 可以l连续跟踪测试活化液 （即井筒内水）的流速，从 而计算出水的流量。