脉冲中子氧活化上下水流组合测井技术
【优选】脉冲中子氧活化吸水剖面测井PPT资料
1、遥传短节 2、采集短节 3、中子发生器短节
g (6.13 MeV)
O16
O16*
Beta 衰变
N16 7.13s
半衰期
n
氧活化
O16
仪器结构
二、氧活化测井工艺技术简介
通过改进氧活化测井施工工艺，优化仪器性能指标，精 细测井解释技术，使氧活化测井能够更好解决油田开发矛盾 的认识，油藏层间、层内剩余油分布以及生产井和注入井的 产、吸状况等方面的问题。在此基础上改进同位素沾污等影 响，相关流量测井技术与氧活化测井相互补充，相互验证， 提高氧活化吸水剖面测井解释符合率。
脉冲中子氧活化吸水剖面测井工艺优化与解释创新
岔19-103井为笼统正注井，井 注水井吸水剖面测井方法主要有电磁流量计、同位素测井、脉冲中子氧活化、相关流量测井等水流监测方法。
雁63-5井共6个射孔层，本井采用笼统正注方式应用氧活化吸水剖面测井认识地层吸水情况，分别在30、44、58m3/d三个不同流量下
化对比和不同压差下流量变化分析，提高氧活化测井在高压低渗储层测井解释符合率。 雁63-5井正反注解释剖面对比图
三、测水井工井艺与采资料取解释正创新反注相结合，关井前后不同时间温度变化对比和不
同压差下流量变化分析，提高氧活化测井在高压低渗储层测井
解释符合率。
一、氧活化测井概况
二、氧活化测井工艺技术简介
管
中
Hale Waihona Puke 输远泥岩远电
传
砂岩
中
近路
输
泥岩
源
电
路
二、氧活化测井工艺技术简介
DSC单芯多功能水流测井仪适用性
氧活化测井仪适用性中的不足 测量下限高 测量解释精度 适用井的问题
脉冲中子氧活化测井技术在海拉尔油田的应用
低注入量、低孔隙度、低 渗透率油田的注入剖面测
试, 现有的放射性同位素测井方法受到一定的限制,
由于同位素示踪法和流量法资料质量差及无法取得
资料等原因, 不能满足笼统正注井、笼统上返井和配
注井的注水剖面测试要求。
脉冲中子氧活化测 井技术恰恰解决了上述难
题, 同时脉冲中子氧活化技术在测井过程中不使用
任何放射性示踪剂, 克服了示踪剂的沾污、堆积和地
X 收稿日期: 2012- 02- 15
108
内蒙古石油化工 2012 年第 8 期
2. 2 在分层配注井中的应用
配注井在油管和套管之间安装了封隔器和配产
2012 年第 8 期 李多多 脉冲中子氧活化测井技术在海拉尔油田的应用
109
器, 通过测量水嘴上、下点的流量即可知道水嘴的吸 入量, 进而了解该层段的吸入状况。贝 60- 56 井为 取自海拉尔油田一口典型的分层配注井, 表 2 列出 氧活化测井结果与同位素测井结果对比情况。
关键词: 脉冲中子氧活化; 笼统注入井; 分层配注井; 测井解释; 海拉尔油田 中图分类号: P 631. 8+ 1 文献标识码: A 文章编号: 1006—7981( 2012) 08—0107—03
随着油田开发时间的不断增加, 油田储层非均
质性越来越复杂, 对于高渗层、大孔道、裂缝井或是
表 2 贝 60- 56 井脉冲中子氧活化 测井结果和 同位素吸水剖面测井结果对比 表
层位名称
脉冲中子氧活化测井 结果( 相对吸入量)
同位素吸水剖面测井 结果( 相对吸入量)
NII6 NII3 NII7 NⅡ12 NII13 NII15 NII16
0 12. 7% 16. 1% 55. 5%
脉冲中子氧活化测井技术的应用
脉冲中子氧活化测井技术的应用摘要：脉冲中子氧活化测井仪是一种测量水流速度的注入剖面测井技术，主要用于注水和聚合物的注入剖面测量，可测量笼统注水井、配注井、油套合注井的向上或向下水流的速度，在测量范围内能够准确测出注入量。
应用表明，测井过程中通过活化水中氧来直接测得油管和套管中水的流速，需要计算获得相应流量，可克服示踪剂沾污、沉淀、聚堆、地层漏失的影响。
关键词：脉冲中子活化测井应用一、仪器结构和技术指标（1）仪器结构。
包括磁性定位器，遥测电路，远中近探测器，中子发生器和高压驱动电路。
见图1。
磁性定位器：测量井内油管或套管节箍及井下工具深度；遥测电路：对地面仪通过电缆传送的控制命令进行解码，并实现对其他部分的控制；把磁定位数据、近中远探测器测得的伽马数据编码，通过电缆传送给地面仪。
远中近探测器：时时测量井内对应深度处的伽马数据。
中子发生器：发射中子，实现对氧的活化。
高压驱动：在控制命令控制下，向中子发生器提供高压脉冲。
（2）主要技术指标。
耐温：125℃；耐压：60MPa；仪器外经：43mm；仪器长度4.5m；近中远三个探测器的源距分别为0.45m、0.90m、1.80m。
图1 结构示意图二、测量原理氧活化反应使流动的水具备了短时间的能被伽马探测器探测到的放射性。
用能量大于10Mev的快中子轰击氧原子，就会发生活化反应。
氧核被激化后，产生氮的放射性同位素16N处于激发态，经β衰变后还原成氧，其半衰期为7.13s，同时释放出能量为 6.13Mev的特征伽玛射线。
反应表达式：16O+n=16N+P；16N=16O+γ。
其中时间应为水被活化到γ被探测到的时间差的平均值。
三、现场施工中应注意的问题（1）由于该仪器造价比较昂贵，而其中的中子发生器和探测器都有易碎部件，所以在使用过程中一定要做到轻拿轻放，在长途运输过程中一定要注意仪器的保护，尽量减少仪器的颠簸。
在测井过程中一定要严格按照规定测速启下仪器。
（2）地面仪中氧活化板卡对测量信号进行处理和解码，地面仪后面板接线方式与其他测井项目不同，在给仪器供电前要把由采集箱引出的信号线和连接到示波器的信号线分别接到氧活化板卡上，在测量其他项目时，必须还原接线方式，否则无法测得正确数据，而且有可能损坏氧活化板卡。
脉冲中子水流测井技术及其应用
器探测到并记录 其活化的时间谱线〔５ ４１ －。 脉冲中子水流测井仪器由地面数控测井仪和井
下仪 ２ 个部分组成。地面数控测井仪负责给井下仪 供电、 发送控制指令和测试数据采集处理； 井下仪依 次为磁性定位器、 中子发生器和近、 远 ３台伽马 中、 射线探测器。采用点测非集流工作方式， 井下仪器 使用单芯电缆。井下仪器下井后， 用远探测器先测 一条自 然伽马曲线， 该曲线与磁性定位曲线共同完 成校深工作， 然后将仪器下到指定层位深度， 开始流 体流速测量。 脉冲中子水流测井时， 每次测量都包括一个短 的活化期（ 一般为 １２１ｓ和一个相对较长的数据 ，， ） ０ 采集期（ 典型值为６ｓ ； ０）当水流经中子发生器时， 被 快中子活化， 活化后的水在流经 ３ 个不同源距的探 测器时， 测量其时间谱， 得到峰位时间， 再利用源距 和被测点的横截面积等数据计算出各测点的流量。
为主力吸水层， 这与该层的渗透性及对应油井的受
效情况相差很大。 ０４ ８ １ 对该井进行了 ２０ 年 月 ７日 脉冲中子水流测井施工， 注人压力为１． ａ筛管 ４５ ， Ｍ Ｐ
在射孔层段下部， 被测物质为油管及环套空间内上
水流， 注水层段为２ ６． 一 ３３Ｏ ， ３ ３８０ ２ ． 共有 个射 ９ ｍ
量到零流量。当遇到流量明显增大的井段时， 必须 重复测量来确定 ， 测量时中子发生器和探头要尽量 避开油管节箍。 ２２ 全井质且控制 ． 脉冲中子水流测井总的原则是对于每一种流体 的流动均要从它的出现一直测至其消失为止。 对于厚度小于 ｌ ｍ或渗透性较差的层段， 当吸
５０ ７５ １ ． １ ． ． ． ０ ０ ２５ １ ． ５０
积时间， ， 。
水流速度的计算公式为
脉冲中子氧活化测井在注聚井的应用
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段偏心配水器无进液显示，第二段封隔器不封，注入 聚合物上返至第一段，导致第一段射孔层吸液，虽然
两个层段都有吸液，但未完成分层配注；复测结果也 确定测试结果的正确性。
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图１
Ａ井的测井解释成果图
图２为Ｂ井的测井解释成果图，是一口笼统正 注井，注入压力是８．９ＭＰａ，注入量是８５ｍ。／ｄ，细分 射孔层数７个，实测采集了１４个测点的数据，有４个 射孑Ｌ层吸液。
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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。
脉冲中子氧活化测井技术在注入剖面井中的应用探究
摘要：脉冲中子氧活化测井，是一项能对油、套管内外相应的水流速度和具体方向进行探测的技术。
该测井技术不受地层大孔道、井内流体粘度等因素影响，因此在注入剖面井中得到了广泛的应用。
本文浅析了脉冲中子氧活化测井技术的原理，探究了脉冲中子氧活化测井技术在注入剖面井中的应用，以期为相关研究提供借鉴。
关键词：脉冲中子氧活化；注入剖面；井内流体脉冲中子氧活化测井技术在注入剖面井中的应用探究邸春鹏（大庆油田测试技术服务分公司）作者简介：邸春鹏（1991-），男，2014年毕业于佳木斯大学电气工程及其自动化专业，学士，测井操作工程师。
0前言部分油田在开发过程中长期注水，地层结构遭到破坏，水驱油过程中油水界面不平衡移动，层间、层内和平面的矛盾复杂化，生产测井监测难以获取准确结果。
脉冲中子氧活化测井技术对注入剖面井具有较强的应用优势，能对油田实施良好的动态监测。
1脉冲中子氧活化测井原理若能量超过10Mev 的快中子对氧原子进行轰击，即会形成如下反应：N+16O→16N+P水中氧原子核能受到激化，形成放射性氮同位素16N。
16N→16O +r +6.13Mev16N 经β衰变后，完成对氧的还原，后者半衰期为7.13s，并将伽马射线放射出来，其能量为6.13Mev；此类能量较高的伽马射线，能在井眼中达到200mm 到300mm 的辐射，高能中子与伽马射线，能将井内存在的流体、水泥环、套管和油管穿透。
伽马探测器能有效探测伽马射线，并对其活化相应的时间谱线进行记录[1]。
探测器源距L 已知，可对水流速度V 进行计算，V=L/△t。
在已知流动截面时，可对各层相应的分层注入量进行准确计算。
2测试原理脉冲中子氧活化测井仪器主要由两部分组成，一是地面数控测井仪，二是井下仪（示意图如图1）。
前者主要对井下仪进行供电，对控制指令进行发送，并对测试数据进行采集处理；后者主要由遥传、上下中子发生器以及探测器组成[2]。
脉冲中子氧活化测井仪测量过程包含活化期和数据采集期，其中，活化期时间较短，通常是1s，2s，10s，数据采集期时间较长，通常是60s。
脉冲中子氧活化测井技术在注水井中的应用
脉冲中子氧活化测井技术在注水井中的应用注水井在辽河油田逐渐增多，了解注水井的生产动态显得尤为重要。
常规的监测手段主要是电磁流量计或者声波流量计等，受管柱下深的影响，不能满足监测的要求。
脉冲中子氧活化测井技术是一种测量水流的技术，该技术可以准确的测量油管、油套环空、套管中的水流，同時还可以验漏、验封。
具有很好的应用前景。
1 仪器结构及测井原理1.1 仪器结构及原理脉冲中子氧活化测井仪由谣传短节、上采集短节、中子发生器短节、下采集短节及下采集二短节五部分组成，如图1。
脉冲中子氧活化反应的实质是氧原子吸收高能脉冲中子（大于10.2Mev），放出质子，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。
1.2 仪器指标1、仪器最大耐压：80MPa;2、仪器最高耐温：150℃;3、仪器尺寸：38mm;4、仪器长度：总长5738mm（不含加长采集短节）或7506mm（含加长采集短节）。
2、应用效果2.1笼统注水井的应用本井为笼统注水井，设计该井注水30 m3/d，实际测得注水量为30.5 m3/d，通过对测得的数据分析，得出17层位主吸层，11、12、13、15、16为次吸层，14层不吸。
遇阻位置下还有吸水。
2.2 分层注水井的应用本井为分层配注井，设计注水量为50m3，实测日注水量为45.5m3/d。
P1水嘴进水4.0m3/d，P2水嘴进水15.8m3/d，P3水嘴进水25.7m3/d，根据实测数据分析，47层是主吸层，36、37、38、40、44、45、46层是次吸层，22、23、27、48层是少量吸水层，其余各层不吸水。
仪器在2025.0m处遇阻，但可确定51、52层不吸水。
封隔器F1、F2、F3座封良好。
3、结论（1）可以测出油管内、油管外环套空间及套管内、外的水流，可以取代常规的测试手段，效果好、准确率高。
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脉冲中子氧活化上下水流组合测井技术一、脉冲中子氧活化上下水流组合测井原理简述
脉冲中子水流测井的物理基础是脉冲中子与氧元素相互作用后能放射出特征伽马射线，通过检测伽马射线来确定仪器周围含氧流
体的流动情况。
用能量大于10MeV的快中子轰击氧原子，使流动的水具备了在短时间内能被伽马探测器探测到的放射性；氧核被激化后，产生的氮放射性同位素N16处于激发态，经衰变后还原成氧，其半衰期为7.13s，同时释放出能量为6.13MeV的特征伽马射线，这些高能的伽马射线在井眼中辐射达200-300mm，能够穿透井中流体、油管、套管和水泥环，被伽马探测器探测到并记录其活化的时间谱线。
脉冲中子水流测井仪器由地面数控测井仪和井下仪2个部分组成。
地面数控测井仪负责给井下仪供电、发送控制指令和测试数据采集处理；井下仪依次为磁性定位器、中子发生器和近、中、远3台伽马射线探测器。
采用点测非集流工作方式，井下仪器使用单芯电缆。
井下仪器下井后，用远探测器先测一条自然伽马曲线，该曲线与磁性定位曲线共同完成校深工作，然后将仪器下到指定层位深度，开始流体流速测量。
脉冲中子水流测井时，每次测量都包括一个短的活化期(一般为1,2,10s)和一个相对较长的数据采集期(典型值为60s)；当水流经中子发生器时，被快中子活化，活化后的水在流经3个不同源距的探测器时，测量其时间谱，得到峰位时间，再利用源距和被测点的横截面积等数据计算出各测点的流量。
二、解决的技术关键问题
（一）仪器的机械结构设计
本仪器采用“双发单收”模式，既采用一组伽马能谱探测器、两个高能脉冲中子发生器的组合结构。
设计上参照了原有脉冲中子氧活化仪器的结构，在保证仪器测量范围不变的情况下，将原有的四只伽马能谱探测器改为三只，从而缩短了仪器的总体长度，保证了仪器成功下井。
（二）中子发生器的分时控制
由于仪器包括二节高能脉冲中子发生器，对应不同的水流需要使用特定的高能脉冲中子发生器。
为此我们设计了高能脉冲中子发生器的控制电路，并通过程序设计实现了对其控制，同时对应不同的水流还实现了对三支伽码能谱探测器的正常排序。
三、地质应用
(一)、检查射孔井段封堵情况
某井是一口注聚合物水溶液的井，2004年5月1日对该井进行了氧活化测井，测井的目的是检查封堵井段的封堵效果。
该井注人压力为13.6MPa，日注人量为95.0m3/d，测井通知单给出1108-1128m 射孔井段已被封堵。
但测量发现，该井的全部注液量全部被1125.6一1128.0m吸收，说明1108一1128m的底部没有被封堵住。
测井解释成果图如图2所示。
（二)、判断井下工具的位置
某井是一口注聚合物水溶液的井，测量时注人压力为14.6MPa，日注入量为98.0m3/d，测井通知单给出的喇叭口深度是1137.0m，射孔井段为1132.4一1179.7m。
在油管中在1138.0m处测到的流量为98.0 m3/d (如图3所示)，在1139.5m处在油管中仍能测到98.0 m3/d，在1140.5m流量变为零。
这说明该井通知单所给的喇叭口深度有误，喇叭口位置应在1140.0m左右。
(三)、检查配注井漏点位置
X3是一口注水井，测量时该井井口地面有水溢出，实测流量仅为82.2m3/d。
该井分四段下配水器，测量结果显示一级配水器进液56.4m3/d，二级配水器进液25.8 m3/d，其余配水器不进液，但目的层均未见有吸液显示。
二级配水器进液量流经885.4m处的封隔器上漏，并与一级配水器进液量和成一股水流经854.19m处的封隔器一直上漏，跟踪测试的结果是该流量到506.2m处变小，在505.5m处消失，分析认为505.5一507.lm之间套管有漏，中心漏点是506.2m。
（四)、检查井下工具工作状况
(1)、2003年8月16日利用组合仪对X10井进行现场测试，该井为一口注水井，注入压力为6.0MPa，日注人量为25.0m3/d，测试结果显示位于1032.23m处封隔器下漏16.8m3/d，因注入压力较低，封隔器却漏失，所以解释时对测试结果表示怀疑。
后于8月25日利用原氧活化仪器测试，在注入情况不便的条件下，测得结果仍是1032.23m 处封隔器仍下漏，漏失量为14.7 m3/d，该井的测试目的是为检查封隔器的工作状况，从两次测量的结果对比看，都已经达到了测试目的，1032.23m处封隔器漏失；两次测量的重复误差在3%左右。
(见表1)
(2)、L3井是一口注水井，该井注人压力14.8MPa，日注入量153.3m3/d。
射孔井段为1144.1一1207.lm，该井分三段下配水器，测井目的是检查封隔器工作情况及各射孔层段的吸液情况。
测量结果表明：一级配水器进液65.2m3/d，二级配水器进液27.5m3/d,三级配水器进液
60.6m3/d。
1178.1m处的封隔器上漏，漏失量为35.0m3/d。
1154.15处的封隔器上漏，漏失量为57.3m3/d。
上下水流(36.8+65.2)m3/d流量全部进入P17层，由于该层岩性较差，射开厚度仅为0.9m，但绝对吸液量为102.0 m3/d，注人强度为113.3m3/m，所以怀疑该层可能有裂缝存在(见图5)。
(五)、检查套管窜槽位置
L井是一口注水井，2002年7月5日对该井进行了氧活化测井。
该井分四段下配水器。
注入量为171.9 m3/d，压力为13.4MPa。
经测试各配水器进液清楚，一级配水器、二级配水器不进液。
三级配水器进液54.7m3/d，四级配水器进液117.2 m3/d，该配水器向下的流量为19.6m3/d进人SM3层。
在测量上水流时，自SUI1-3层的顶界1052.4m 起发现明显的双峰。
一直到1002.0m，双峰消失(见图6)。
综合分析:
（1）S II1-3层位上窜，上窜流量为49.0m3/d，由于一界面或二界面的环形空间不规则，故上窜流量计算误差较大。
（2）双峰一直跟踪到1002.0米消失，判断上窜的流量进1003-1002，窜到SII1-4层。
1013处的封隔器上漏，漏失量为54.7m3/d。
四、结论
脉冲中子水流测井通过检测氧活化产生的伽马射线，为不同井眼条件下测量水流位置和速度提供了更为准确有效的测试手段，可在油管内同时完成检测油管内、油管外、环套空间及套管外水流的位置和速度。
脉冲中子水流测井不受井内流体及管柱的影响，能够取代目前较常用的同位素测井方法，进行注入剖面测试，并有效地消除放射性污染和伤害。
在注入井中，不仅能检测出套管破损位置、探测和
识别水泥环中的窜槽位置、确定封隔器密封效果及水流进出口位置，而且在检查井下工具的机械完整性和多项流动剖面测量等方面有良好的应用前景。