氧活化测井技术在二氧化碳吸气剖面中的新应用
探讨氧活化吸水剖面测井解释方法及其在油田的运用杨士珩
探讨氧活化吸水剖面测井解释方法及其在油田的运用杨士珩发布时间：2021-11-23T07:18:05.572Z 来源：基层建设2021年第25期作者：杨士珩[导读] 现如今随着我国各行业领域综合水平的提升，对于石油资源的应用越来越多，这也导致了石油的开发越发频繁，在油田早期开发与生产中往往不需要对其进行注水，但是随着油田和油层压力的不断降低胜利油田德利实业有限责任公司山东德州 251507摘要：现如今随着我国各行业领域综合水平的提升，对于石油资源的应用越来越多，这也导致了石油的开发越发频繁，在油田早期开发与生产中往往不需要对其进行注水，但是随着油田和油层压力的不断降低，为了实现稳产的目标需要进一步应用地层注水的方法增加地层压力，此种生产形式能够有效提高油田的开采效率，因此本文主要针对氧活化吸水剖面测井解释方法及其在油田中的应用进行深入的分析与研讨，希望能够有效提升我国油田开发综合生产水平。
关键词：氧活化测井；吸水剖面；解释方法；油田引言：在对油田进行注水开发时，水流状况以及水量注入情况要进行严格监测，这也直接关乎油田开发的综合效果，脉冲中子氧活化测井技术在我国很多油田企业中被广泛关注和应用，该技术在应用时能够全面了解注水井的现有注水状况，从而进一步合理调节注水量，而在此过程中同样需要测吸水剖面以了解每一层次的相对和绝对注入量，基于此，本文针对氧活化吸水剖面测井解释方法及该技术在油田中的应用进行深入探究有重要的实践及应用价值。
1 氧活化吸水剖面测井方法技术原理氧活化吸水剖面测井技术主要应用探测热中子被充分活化之后，进一步释放出活化后的伽马射线。
当活化后的热中子被射入油田地层之后，能够与地层中的其它物质发生相互性作用，并进一步产生弹性或非弹性散射的活化反应问题。
通过活化的伽马射线时间谱能够有效反映出油田油管内部、套管外以及各类含氧物质的情况，特别是能够对地下条件中的水分流动状况进行实时的测量与判断，同时也可以根据活化伽马射线的时间谱解析，进一步测算出地下水流的速度和水流量[1]。
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。
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
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。
三参数吸水剖面测井技术介绍与应用
三参数吸水剖面测井技术介绍与应用[摘要]三参数吸水剖面测井是监测注水效果最直接有效的方法，它能为油田合理注水提供可靠的技术支持。
经过多年的施工，我们总结了一些有关三参数吸水剖面测井的资料应用和存在的问题与大家进行分享。
[关键词]三参数吸水剖面管外串槽大孔道沾污前言随着油田进入中后期开发阶段，油层压力越来越低，为确保油井稳定生产，就需要给地层补充一定的能量。
目前各油田主要采用的方法是给油层注水，通过注水提供驱油动力，以确保油井产量。
1三参数吸水剖面测井原理三参数吸水剖面测井主要利用伽马、井温、磁定位三个参数来测量注水井吸水情况的测井方法。
井温，主要是测量注水井目的层静、动态温度；磁定位，主要是测量管柱节箍；伽马，主要是测量目的层在注入放射性示踪剂前后地层伽马射线强度的差异。
注水井正常注水情况下将放射性示踪剂注入到井内，随着注入水的流入，这些示踪剂将滤积在井中注水层的岩层表面上。
各注水层注水量的多少，在测井曲线上将显示出放射性强度的差异，通过对比注入示踪剂前后测得的自然伽马曲线，就可计算出各个注水层的吸水量。
实践证明，在合理选用放射性同位素并正确施工的条件下，地层吸水量与放射性同位素在岩层表面滤积的面积成正比。
2三参数吸水剖面测井的应用2.1划分注水井的吸水剖面，揭示注水地层的非均质性正常注水条件下，放射性同位素示踪测井资料，反映了某一压力条件下，地层的自然吸水状况，显示出各个吸水层段之间的层间矛盾，并揭示出各注水层段的内部矛盾，反映了地层在纵向上的非均质。
2.2检查注水井管外窜槽情况由于固井质量差，或固井完井时的强烈震动，以及增产、增注工程施工等，造成套管外水泥环的破裂，使储层间相互窜通，即形成窜槽。
油水井管外窜槽的存在，对油田分层注、采开发管理极为不利。
因此，凡是怀疑油水井存在管外窜槽的井段，都应及时检查、验证窜槽井段（简称验窜）。
三参数吸水剖面测井就是一种行之有效的方法。
2.3检查套管或油管漏失部位由于长期受腐蚀或作业中机械损失等因素影响，部分水井会出现套管漏失现象，使大量注入水外流，不仅造成无效注水，而且有的会造成环境污染。
连续氧活化技术测井技术
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。
CO2驱吸气剖面测井技术优选
CO2驱吸气剖面测井技术优选汤金奎;高伟;祝志敏;李晓萌;贾倩倩;刘晓彤【摘要】为评价CO2驱开发效果,需了解各层的吸气量,通过对现有的吸气剖面测井技术开展适应性评价,优选出合适的吸气剖面测井技术.五参数吸气剖面测井技术只能定性确定主要吸气层;脉冲中子氧活化测井技术适应于所有管柱类型,可以定量解释各层的吸入量,但低流速条件下影响测试精度;集流伞涡轮流量测井技术只适应于喇叭口位于注入层以上的笼统注入井,通过集流效应提高流体流动速度,可以提高低流速条件下末端吸气能力弱的注入层的解释精度.对比4口注入井的脉冲中子氧活化和集流伞涡轮流量测井吸气剖面解释结果,集流伞涡轮流量测井结果较脉冲中子氧活化测井结果解释吸气厚度比例提高了15.2％.集流伞涡轮流量测井测试吸气剖面结果可靠准确,在喇叭口位于注入层以上的笼统注入井吸气剖面测试中可以推广应用.【期刊名称】《测井技术》【年(卷),期】2016(040)003【总页数】4页(P352-355)【关键词】生产测井;吸气剖面;集流伞;脉冲中子氧活化;涡轮流量【作者】汤金奎;高伟;祝志敏;李晓萌;贾倩倩;刘晓彤【作者单位】中国石油冀东油田分公司陆上油田作业区,河北唐山063004;中国石油长庆油田分公司油气工艺研究院,陕西西安710018;中国石油冀东油田分公司陆上油田作业区,河北唐山063004;中国石油冀东油田分公司陆上油田作业区,河北唐山063004;中国石油冀东油田分公司陆上油田作业区,河北唐山063004;中国石油冀东油田分公司陆上油田作业区,河北唐山063004【正文语种】中文【中图分类】P631.840 引言注CO2驱油是广泛应用于油田开发的新技术[1-2]。
冀东油田柳北区块2011年11月在断层根部开展了注CO2驱油的先导实验,截至2015年10月试验规模已扩大到7个井组。
为评价CO2驱开发效果以及优化调整注入方案,需准确掌握每个断层的CO2注入量。
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味 的气体 ， Ｏ Ｃ ２随温 度 、 力 变 化 相 戊 分 布 如 图 ３所 压
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溶解 气 驱 的作用 。因 此在 低 渗 透 、 水 敏 的外 围 油 田 强
开发 中有广 阔的前 景 。
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注液 态 Ｃ 的注 人 剖 面监 测 一 直 是 个难 题 ， Ｏ后 不
仅 注入 介质 和施 工 工艺 发 生 变 化 ， 且 使 用 什 么样 响 而 应 原 理 的仪 器 测量都 是 一个全 新 的课题 。氧活化 测 井 技 术 在 Ｃ ２ 入井 的应用 ， Ｏ注 解决 了这 类 井 吸气 剖 面 测
临界点 ， 然后 进入 超 临界 状 态 。超 临 界 流体 是 一 种 高 密 度气 体 ， 临界 密度 ４ ７ｋ／ ， ６ ｇｍ３在物 理性 质上 ， 它兼 有 气 体和 液体 双重 特性 ， 密度 高 于 气 体 ， 近 液 体 ， 即 接 流 体 粘度 ４ ． ａＳ与气 体相似 ， ０４Ｐ ・， 比液体 大为 减小 ， 散 扩
期有 效注 入 。Ｃ ２ 易 与 原 油 形 成 混 相 ， Ｏ 驱 油 机 Ｏ 容 Ｃ２
理如图 １ 示 ， 所 随着 Ｃ ２ 度 不 同原 油 Ｐ—Ｔ相 态 图 Ｏ 浓
的变 化如 图 ２ 示 。Ｃ ２ 所 Ｏ 和油气 在 油 藏条 件 下形 成 混
相， 消除界 面 影响 ， 减少 因毛 细管 效应 产 生毛 细管 滞 留
所 圈闭 的石 油 ， 且 Ｃ 而 Ｏ 进入 超临 界 状 态后 ， 临 界流 超
１ １ 区探 索 了注 Ｃ ２ ０井 Ｏ 驱油 的 可行 性 现场 实 验 。实 验 结果 显 示 ， 油 中溶 解 Ｃ ２ 可 使 原 油 体 积 膨 胀 ， 原 Ｏ 后 可
增 加地 层 的弹性 能量 ， 着地 层压 力 的 升高 ， Ｏ 在 原 随 Ｃ２ 油 中的溶解 度就 越 高 ， 油粘 度降 低就越 显 著 ， 油越 原 原
关 键 词 ：脉 冲 中子 氧 活 化 测 井
中图 法 分 类 号 ： Ｅ ５ Ｔ ３７
液 态 Ｃ ２ 吸 气 剖 面 Ｏ
文章 编 号 ：１０ ．１４ ２ １ ）５０ ４ —４ ０ ４９ ３ （０ １ ０—０ ２０
文献 标识 码 ： Ｂ
Ｏ 引 言
注水 困难 制 约 了大 庆 外 围油 田三类 区块 的有效 动 用 ， 入 Ｃ ２ 近 年 来 应 用 于 油 田开 发 的新 技 术 ， 注 Ｏ 是 大 庆 油 田 先 后 有 采 油 八 厂芳 ４ ８井 区 和榆 树 林 油 田树
Ｃ ２ 的吸 气剖 面 测 井 ， 决 了 注液 态 Ｃ ２井吸 气剖 面 测 井 难题 ， 识 了 井 筒 内的 相 态 变化 规 律 ， Ｏ 井 解 Ｏ 认 实现 了体 积 流 量 与质
量流量的转化 ， 并形成 了规模施工能力和相应的补 充手段 ， 进一步拓展 了脉 冲中子氧 活化 测井技 术的应用领域。
体 极低 的表 面 张力 ， 低 的黏度 和 高扩 散性 ， 较 易渗 入 深
孔 、 缝 等 处 ， 论 上 可 以 使 微 观 驱 油 效 率 达 到 细 理 １０ ， 到 了实现 特低 渗透 油 田有效 驱 替 的希 望 和较 ０％ 看
好 的推广 应 用前 景 。
Ｉ ｌ ｌ
２１年 ０１
第２ ５卷
第 ５期
徐海涛等 ： 氧活化测井技术在二氧化碳 吸气 剖面中的新应用
・４ ・ ３
２ ＣＯ２ 态 特 征 相
Ｃ ２ Ｏ 在常 温常 压下 为无 色而 略带 刺 鼻气 味 和微 酸
Ｃ 为 每个分 子 中第 种元素 的个 数 。
由式 （ ） １：
Ｈ２ ０：
石
油
仪
器
２１年 ｌ ０１ ０月
Ｐ Ｔ ０ Ｅ Ｍ Ｉ Ｓ Ｒ ＭＥ Ｔ Ｅ Ｒ Ｌ Ｕ Ｎ ｒ Ｕ Ｎ Ｓ
・
方 法研 究 ・
氧活化测井技术在二氧化碳吸气剖 面中 的新应用
徐 海涛 肖 勇 刘兴斌
（ 大庆油 田有 限责任公 司测试技术服务分公 司 黑龙江 大庆 ）
摘
要： 大庆 油田有限责任公 司测试技 术服 务分公 司利用脉 冲 中子氧 活化测 井技 术在 大庆 油田成功 地 实现 了注液 态
井难题。
图 １ ＣＯ２ 油 机 理 图 驱
１ 二 氧 化 碳 驱 油 机 理
随着 渗透 率 降低 ， 动压 力梯 度增 大 ［ 水 驱启 动 启 ， 压力 梯度 与 Ｃ ２ ０ 驱具有 相 同 的规 律 ， Ｃ ｚ 动 压 力 但 ０启
摩尔浓度）
梯 度 低 于 水 驱启 动压 力 梯 度 ， ０ 比水 更 容 易 实 现 长 ｃ２
粘 ， 粘度 下 降 比例就 越 大 。而 且 Ｃ ： 其 Ｏ 和油 气 在 油 藏
条 件下 形成 混 相 ， 除 界 面 影 响 ， Ｏ 在原 油 中溶 解 ， 消 Ｃ２
ｌ ｃ ＪＨ２ ｌ
…
・
形成 Ｃ ２ Ｏ 溶解气 ， 当油层 压力降低时 ， 大量 的 Ｃ ： Ｏ 则 从原油中游离 ， 膨胀脱 出， 从而将原油驱人井筒 ， 到 起
图 ２ 随 Ｃ 浓 度 不 同原 油 Ｐ—Ｔ相 态 图 的变 化 Ｏ２
基 金 项 目 ： 项 目录入 中 国石 油 天 然 气 股 份 有 限 公 司科 学 研究 与 技术 开 发项 目大 庆 ４ ０ 该 ０ ０￣
“ 二 五 ” 大科 技 专项 子课 题 。 十 重
第 一 作 者 简 介 ： 海 涛 ， ，９ ９年 生 ， 春 工 业 大学 毕业 ， 在 大庆 油 田有 限责 任 公 司测 试 技 术 服 务 分 公 司 第 十 一 大 队 工 作 。 邮 编 ：６ １３ 徐 男 １６ 长 现 １３ ５