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在工程监测中的应用
１ 氧活 化 测 井技 术
氧 活化 测井 是 一 种 测量 水 流 速 度 的测 井 方 法 。 常用 于 同位 素测 井难 度 大 （ 稠油、 沾 污重 、 大 孔道 、 测
发生 器 工 作 ； 测量上 水流 时， 下 中子 发 生 器 工 作 。
第２ ７卷
第 ｌ 期
Ｖｏ １ ． ２ ７ Ｎ０ ． １
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ Ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ３ － ５ ９ ３ ５ ． ２ ０ １ ３ ． Ｏ １ ． ０ １ １
脉冲中子氧活化测井在工程监测 中的应 用
王 波 ， 李 丽 ， 武 清 钊
王
波， 等： 脉 冲 中 子 氧 活 化 测 井 在 工 程监 测 中 的 应 用
该 仪 器最 大 外径 ４ ３ ｍｍ， 长度 ６ ． ８ ６ ｍ， 可 耐 压 ８ ０ ＭＰ ａ ， 耐温 １ ３ ５℃ ， 在 油管 中水 流测 量 的范 围为 ５
～
４ ０ ０ Ｉ Ｔ １ 。 ／ ｄ ， 测 量 误 差 ≤ ±８ ， 在套 管中， 测 量 范
（ 胜 利 石 油 管理 局 测 井 公 司 ， 山东 东营 ２ ５ ７ ０ ９ ６ ）
［ 摘 要 ］ 脉冲中子氧活化测井是一种测量水流速度的测井方法， 高能快中子与水溶液中的氧元素发生活
化 反 应 释 放 出 的伽 马射 线 可 穿过 油 管 、 套 管 甚 至 水 泥 环 反 映 出随 水 流 动 的 活 化 氧 伽 马 信 号 ， 通过 解析测得 的伽 马 时 间谱 可计 算 相应 的 水 流 速度 。 利 用 相 关 配 套 施 工工 艺 ， 氧 活 化 测 井能 在 验 窜 、 找 漏、 找 水等 工 程 监 测 方 面 发 挥 重 要作 用， 现 场 实例 表 明该 技 术 应 用效 果 良好 。
脉冲中子氧活化测井在油田的应用综述
摘要：脉冲中子氧活化测井不受井下工具沾污及大孔道影响，能更准确地判断封隔器密封情况、漏点、漏失量等问题，为油田开发研究提供有价值的动态监测资料，本文介绍了氧活化测井资料的实际应用。
关键字：氧活化测井；沾污；窜槽；漏失脉冲中子氧活化测井在油田的应用综述冯紫薇（中国石油大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司）0前言随着油田开发的不断深入，为了达到稳油控水、挖掘区块潜能，控制单层突进，提高驱油效率的目的，对注入井进行化堵、分级注入等作业；注入聚合物、三元液等。
另外，在部分早期投注的注水井中，受长期注水冲刷，以及酸化、压裂等作业的影响，地层的原生孔隙及裂缝增大，形成大孔道地层，这些给注入剖面测井带来了困难。
而脉冲中子氧活化测井则不受注水井管柱沾污和大孔道地层的影响，可以测量油管内和油套空间中不同方向水流速度,受流体粘度影响小,成为注聚井和疑难注入井的主要测井手段,得到用户高度认可，认识发生转变，从之前测试推荐该项目到发现问题井用户主动出具设计解决。
1氧活化测井基本原理脉冲中子氧活化测井的物理基础是脉冲中子与氧元素的相互作用。
氧的存在是根据检测氧原子的快中子活化后放射出的伽马射线来确定的。
能量超过10MeV 的快中子被用来活化氧原子核以产生氧的放射性同位素，16N 通过放射β射线而衰变，其半衰期是7.13s。
16Nβ衰变过程中发射高能γ射线，最主要是能量为6.13MeV 的射线，占16N 衰变的69%。
由于16O （n,p ）反应的临界中子能量是10.2MeV，所以井筒内中子发生器产生的中子能量14MeV 非常适合于氧活化。
氧活化产生的16N 衰变后放射的6.13MeV 的伽马射线，氧核发生如下反应：当中子发生器发射一段时间中子后，仪器周围的氧被活化，放射出的伽马射线在井眼中能辐射20cm~30cm，可以穿透井眼流体、油管、套管及固井水泥。
含活化氧的水简称活化水。
在水流动方向上设置多个伽马射线探测器，由探测器测量伽马射线的能谱，活化伽马能谱可以反映出油管内、油套环形空间以及套管外含氧流体的流动状况。
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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图４
Ｄ井的测井解释成果图
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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。
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。
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。
脉冲中子氧活化测井技术在新疆油田的应用
新疆 阜康 ）
新疆 克 拉 玛 依 ）
摘
要 ：脉 冲 中子 氧 活 化 测 井是 一 种 能 测 定 井下 水 流 速度 的 方 法 ， 注 入剖 面 的 测 试 中测 得 的是 分 小 层 绝 对 注 入 量 。 在
变， Ｎ衰变发 射 出 ｙ射 线… 通 过 对 １ 发 射 的 ｙ射 １， ６ Ｎ
线进行 探测 ， 以知道 仪 器 周 围 Ｏ 的分 布 ， 而判 断 可 从
１ １ ２
．
．
． 裳结技指 同－…吼 仪 构术标 ｌ － 但 ． 器 慨 ｕ 难 Ｉ ． 一
仪器 由 中子 发 生 器 和
．一 ．
中子发生器
该 仪 器 下 井 测 量 模 式
为单 向 ，测量 时 ，根据 水流 方 向不 同 ， 择不 同的连接 选
图 １ 仪器 结构 示 意 图
第 一作 者 简 介 ：王 少君 ， 。９４年生 。 程 师 ，９４年毕 业 于新 疆 石 油 学 校 采油 工 程 专 业 ， 男 １６ 工 １８ 目前 在 新 疆 准 东 石 油 技 术 股 份 有 限公 司从 事 石 油 开 发 技术 管 理 工 作 。 邮 编 ．３ ５ １ ８１１
维普资讯
石
油
仪
器 ２０ ０ ８年 Ｏ ４月
Ｐ ＴＲ Ｅ Ｎ ＴＲ Ｅ ＯＬ ＵＭ Ｉ Ｓ ＵＭＥ Ｓ ＮＴ
・
方法研究 ・
脉冲中子氧 活化测井技术在新疆油 田的应用
王少 君 吴 永 剑 佟 国章 郭建 国
（ ． 疆 准 东 石 油 技 术 股 份 有 限公 司 １新
的作 用 。 关 键 词 ：脉 冲 中子 氧 活 化 测 井 ；注入 剖 面 ；查 窜 ； 漏 找 中图 法 分类 号 ： ６ １ ８ ７ Ｐ ３ ． １ 文献标识码 ： Ｂ 文章 编 号 ：１ ０ —１ ４ ２ ０ ）２ ０ ６ — ３ ０ ４９ ３ （ ０ ８ ０ —０ ６０
脉冲中子氧活化测井仪典型应用分析
ｌ １ １．
分层 注水 的 目的是 为 了控 制 、 小 各 配 注 层段 间 缩 的注水差 异 ， 全井 注水 达 到 平 衡 。在 配 注 井 的剖 面 使
监测中， 电磁流 量计 等 常规 测 井 方 法 受 本 身适 用条 件
的限制而 无法 给 出准确 的测 井 结果 。脉 冲中子氧 活化 测井 的优势在 于 能够对 油 管与 套 管 间 的流量 做 到定 量
维普资讯
石 油 仪 器 Ｐ Ｔ Ｏ Ｅ Ｍ Ｉ Ｓ Ｒ ＭＥ Ｔ Ｅ Ｒ Ｌ Ｕ Ｎ Ｔ Ｕ Ｎ Ｓ
２０ ０ ７年 ０ ６月
形 成 大孔道 层 ， 必造成 注水 长 期低 效 或无效 循环 ， 势 而 且 干扰 其它层 段 的 吸水 状 况 。 当地 层 存 在 大 孔 道 时 ， 用 同位 素示 踪载体 法 进行 注入 剖 面 测井 时 ， 同位 素 示 踪载 体随注 入水进 入 到 地 层深 处 ， 出仪器 的探 测 范 超
２ ０ ３．
３ ０ ０．
０． ０
解释， 给出地层 的真实吸液量 ， 从而验证 实际配水效果 。
喇 ×井 是大庆 油 田的 一 口注水 井 ， ０２年 ５月 由 ２０
ｌ ３ ８．
ｌ Ｏ ５． ｌ ７ ２． Ｏ． Ｏ
笼统 配注 改 为分 层 配 注 。２ ０ ０ ２年 ９月 进 行 氧 活化 测 井 。该井 注入 量为 ９ ． ｌ ｄ 分 三级 配 注 ， 入 压力 ４ ７ｎ ／ ， 注
PNST脉冲中子全谱测井技术的应用
PNST脉冲中子全谱测井技术的应用冀東油田南堡陆地浅层油藏低阻油气层发育，经过多年滚动开发，油藏已进入中后期高含水开发阶段，油水关系复杂，剩余油分布零散，老井水淹情况认识难度逐年加大。
PNST测井碳氧比模式在中高孔隙度、中高渗透率地区能够准确区分油水层，判断油层水淹程度。
综合利用非弹、俘获伽马计数率测井信息能够准确识别气层，区分气水层，提高解释精度。
本文主要讲述PNST脉冲中子全谱测井仪可在套管井中寻找油气层、确定储层含油饱和度、监测油藏动态变化，现场应用该技术测井20余井次，具有较强的实用性，为油田制订开发措施提供有效保障。
标签：PNST ；碳氧比；南堡陆地；剩余油南堡陆地浅层油藏目前已经进入特高含水开发阶段，油气主要分布在河道、边滩或心滩微相的砂体中，岩性以细砂岩、中砂岩、含砾不等粒砂岩为主，平均孔隙度30%以上，平均渗透率1530-2330×10-3um2，属高孔高渗型储层，非均质性较强，油气藏类型以构造层状油气藏为主，边底水活跃，地层能量充足，主要依靠天然能量开采。
PNST测井碳氧比模式不受地层水矿化度的影响，在孔隙度大于15%的地层中能准确区分油水层、判断油层的水淹程度。
该技术对进入中高含水期的复杂断块油藏剩余油挖潜有一定借鉴意义。
1 PNST脉冲中子全谱测井技术简介PNST测井技术，它实现了单一元素探测到全谱全过程测量，其测量精度高，有多种测量模式，一次下井可以完成全部能谱测量。
PNST测井仪外径89mm，长4.5m，重90kg，耐温150℃/4h，耐压70MPa，适用于套管外径为140mm～244mm 的套管井。
PNST测井仪一次测井能同时实现双源距碳氧比、中子寿命、脉冲中子-中子、能谱水流4项功能；测井曲线信息丰富，主要包括剩余油评价的碳氧比、地层俘获截面、近远计数比、氧活化指数等曲线；在缺少裸眼井测井资料时也能提供评价储层岩性物性的泥质含量、孔隙度、饱和度等解释信息，独立地进行套后地层参数评价；能识别气层，指示强力出水层。
脉冲中子氧活化水流测井在延长油田的应用
的流动信 号 ， 而 测 出水 的速 度 ， 进 在流动 截 面 已知情
况 下 ， 可 以准 确 的计 算 出各 层 的 流 量 Ｊ （ 图 就 ４。 见
１ ）
１ Ｍｅ 高 能 快 中 ４ Ｖ
层 的影 响 ； 不受 管 柱 中油 污 的影 响 ； 完成 磁 定 位 、 能 井温、 力、 压 自然伽 马等多 参数 测量 ， 于综 合解 释 ， 便
第 ２期
ＣＯＬ 伽 井温 压 力 Ｄ４ Ｄ３ １２ ３
脉冲中子氧活化水 流测井在延长油 田的应用
３ １１ 中 子 发 生 器
６ ７
１ ５ 氧 活 化 水 流 测 井 特 点 ．
１ 氧 活化 水 流 测 井 可 有 效 避 免 同位 素 沾 污 引 ）
起 的误 差 。
图 ２ 仪 器 结 构 示 意 图
确定 封 隔器密 封效果 和 寻找 漏失 位置 以及判 断管外
串槽 。 １２ 氧活 化 水流测 井仪 的外 形结构 ． Ｄ Ｃ氧活 化 水 流 测 井 仪 由遥 测 短 节 （ Ｃ 、 Ｓ Ｃ Ｌ 井 温、 压力及 自然 伽 马 ） 测 量短 节 （ 伽 马 探 测 器 ） 、 ４个
和两 个 中子发 生器组 成 。 （ 图 ２ 见 ）
脉 冲 中子氧 活化水 流 测井是 一 种测 量水 流速 度 的测井新方法 。氘 氚反应加 速器 中子源发射 １ Ｖ ４Ｍｅ
收 稿 日期 ： １ —０ ２ １ ３—２ ０ ０
作 者 简 介 ： 满 利 （ ９ ５ ） 女 ， 西 三 原 人 ， 长 油 田工 程 师 。 曹 １７ 一 ， 陕 延
器 发射 一段 时 间的 中子 ， 井 筒 内水溶Байду номын сангаас液 中 的氧 元 使 素活化 。如果 水 流 动 ， 射线 探 测 器 就 可 以测 出水
脉冲中子氧活化测井技术在分注井剖面测试中的应用
井下分注管柱结构示意图
目前 常规 的 注水 剖 面测 试 方法 主 要 有两 种 ， 即 同位 素示 踪法 和连 续流 量法 。其 中连续 流量 法在这
些分注井 中无法使用 ， 而同位素示踪法由于管柱结 构的复杂粘污严重 ， 给资料判断带来 困难 。 （） １对于一级两层油套地面分注井来说 ， 由于其 特 殊 的管 柱结 构 ， 需要 测取 的是油 套 环形 空 间 的分
２ １ 年第 ５ ０１ 期 ５ ６ 总第 １５ ８ 期
国 外 测 井 技 术
Ｗ ０ＲＬ Ｗ Ｅ Ｌ ＯＧＧＩ Ｔ ＣＨＮＯＬ Ｙ Ｄ Ｌ Ｌ ＮＧ Ｅ ＯＧ
（ｃ －０１１ ） ｔ２
Ｔｏａ １ ｔ１ ８５
・
开发应 用 ・
脉冲中子氧活化测井技术在分注井剖面测试中的应 用
佟 国章 王胜新 李建萍 孙 学荣 曹新平
配水 器处存 在 大量沾 污 的问题 ， 而导 致测 试失 败 。 从 （） ３ 随着 开发 程度 的深入 ， 多油 田要将 水驱 改 很
序 压 号 位
Ｉ ２
图 ３ ０７ 脉 冲 中子 氧 活化 测 井 成 果 图 １２ 井
表 １ １２ 井测试结果对比表 ０７
射孔并段 分层 配 注 同 位素 氧 活化 ／ 吸水 ｄ小层 量 啜水量 小 永量 吸水 层吸 量
层 注水 量 资料 ， 电磁 流量 、 声 流量 、 像 超 涡轮 流量 等
仪器都无法在这样的管柱中进行测量 ， 给吸水剖面 的测 试工 作造 成 了很 大麻烦 。 （） ２对于偏心配水器井下分注井来说 ， 同位素示 踪剂要在井下 由仪器释放 ， 在偏心配水器处水流分 成上下两部分水流 ， 一部分水流上返到达配水器上 方的油层 ， 另一部分水流到配水器下方 的油层。同 位 素 也 同样 存在 上返不 到 油层 的问题 ， 此外 ， 还存 在
脉冲中子氧活化在分注井测试中的应用优势
入 水 的流 量 Ｑ
Ｑ ＝ ｖ ＸＳ （ ２ ）
（ １ ）
１ ． １ ． ２ 对 于 井 下偏 心 配 水器 分 注井 来 说 ， 同位 素 也 同样存 在 上返 不到 油 层 的 问题 。此 外 ， 还存 在 在 配 水 器 处 存 在 大 量 沾 污 的 问题 ， 从 而 导 致 测 试 失
已知 距离 的 时间测 井 。 与 同位素 吸水剖 面测井 相 比，
氧 活化 测 井 仪不 使 用 任何 示 踪 剂 ， 所 释放 的 ７射 线 半 衰期 仅有 ７ ．１ ３ ｓ， 更利 于环保 。 与流 量测井相 比，
１ ． ３ 不 能 提 供 遏 阻 深 度 下 的 吸 水 量 或 漏 失 量
２ ０ １ ３ 年第 １ ６ 期
内蒙 古石 油化 工
４ ７
脉 冲中子氧 活化在分注井测试 中的应用优势
刘先芝 ， 王 威 ， 罗 庆 ， 魏 晓梅 ， 朱玲 玲
（ 中原油 田采油工程技术研究院 ， 河南 濮 阳 ４ ５ ７ ０ ０ １ ）
摘 要： 脉 冲 中子 氧 活化 在 分 注井 注入剖 面的测 试 中快速 准确 ， 提 高 了资料 录取 的成功 率 ， 较 同位 素吸 水剖 面具 有 可 同 时探 测 分 注 井油 管、 环 空水 流监 测 注水 动 态不 受注 水 井 管柱 影响 ； 有效 检 查井 口、 井下 配水 工具 的 工作 状 态、 不 受各种 类 型 管柱 沾污影 响等优 势 ； 还 可在 短 时期 进 行 重复 性测 试 ； 进行 水 井的 查 窜找 漏 ， 最 大 限度 地确 定 漏 窜位 置 ； 可提 供 遏 阻深度 以下 的吸水 量 或 漏失 量 等优 势 ； 为油 田注 水
脉冲中子氧活化水流测井技术
O16
(6.13MeV)
O16*
Beta 衰变
N61
7.13s 半衰期
Hale Waihona Puke n氧活化O61
脉冲中子氧活化水流井下仪是由：遥测短 节（GR、CCL、TEMP、PRES）、脉冲中 子氧活化水流测井仪及中子发生器组成。一 次下井可完成自然伽马、井温、压力、接箍 磁性定位的测量。测量过程中脉冲中子发生 器发射一段时间的中子,使井筒内（纵向上约 30cm）水溶液中的氧元素活化。如果水流 动, r射线探测器就可以测出水的流动信号,进 而测出流体的速度。 即采用一个较短的活化 期(1-10秒视水流的速度而定)， 选择一个较 长的数据采集期（一般为40-60秒）进行活 化测量。流体的速度是根据中子源至探测器 的距离、活化流体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。数据的 采集由现场测井软件自动实时监控，确保每 一次采集的有效性。数据采集实现了质量控 制的自动化。
仪器长度：5.0m 、加重长度：3.0m，合计：8.0m； 中子产额：1.0×108S-1 ；
仪器测量范围及精度：
水：6-20m3/d±10%；20-400m3/d ±5%；400-600m3/d±10%；
聚合物：60-200 m3/d ±5%；＞200 m3/d(±10%)＜60 m3/d。
目录
da(t)—单位体积的放射性活度；
水流方向
E—中子通量；
2—平均伽马吸收系数； Z（,z,）—柱坐标系下的轴向坐标；
Ls—表示源距；
r— 水流方向与仪器平行距离；
-Z1—轴向负方向上足够远、单位体积中子通量不
-Z1
足以产生足够活性位置；
+Z2—轴向正方向上足够远、活度无法被探测器记
FFF氧活化测井
脉冲中子氧活化水流测井在大港油田的应用【摘要】本文介绍了脉冲中子氧活化测井技术的原理及相关仪器的性能，并通过该技术在大港油田的几个典型测井应用实例，说明该方法与同位素吸水剖面测井和电磁流量测井等方法相比有明显优势，不受管柱限制和流体粘度影响，对吸水剖面进行定量解释。
解决了长期存在的同位素污染、大孔道、漏失等原因造成的吸水剖面测量精度低的问题。
实例说明该方法在大港油田实际应用情况较好。
【关键词】脉冲中子氧活化测井注入剖面水流方向漏失封隔器密封引言吸水剖面测井是油田进行动态监测和调整开发的重要手段之一，目前全国大部分随着油田的开发已进入中后期，各采油作业区为了稳油控水，挖掘区块潜能，都十分重视注水开发。
为了控制注水单层突进，各采油作业区要适时进行注入剖面测井进行监测，还要进行化学调驱等措施，目前，我国大部分油田应用的驱油和调剖介质有聚合物、三元复合剂和CDG凝胶等。
由于这些流体介质粘度高，常规的测试方法诸如涡轮流量计等测试仪器不能完全适应注入剖面的测试需要。
同位素示踪注入剖面测井由于同位素污染、沉淀、大孔道地层等因素的影响，测量精度存在质疑，电磁流量测井虽不受介质粘度影响，但受到管柱的限制，而且不能测量管外水流量。
脉冲中子氧活化水流测井正好克服了以上已有方法的局限性，它不受流体粘度、管柱结构、同位素污染和大孔道地层的影响，而且在油管内可同时监测油管内和油套环空内的水流量和水流方向。
脉冲中子氧活化水流测井能够有针对性地为改善注聚井、注水井驱油效果及措施改造提供可靠的基础资料。
脉冲中子氧活化水流测井较常规测试方法，可以满足三次采油注水井剖面测井的需求。
测井原理1、基本原理：脉冲中子氧活化水流测井是一种测量水流速度的测井方法。
氘氚反映加速器中子源发射14MeV快中子可以和水中的氧核发生反应：n+16o→16N+p而反应产生的16N要以7.13s的半衰期进行衰变，其反应式为：16N→16o+16N衰变发射出γ射线能量不是单一的，主要是6.13MeV能量的γ射线。
脉冲中子氧活化上下水流组合测井技术
如果高能脉冲中 子发生器到伽马能谱探测器的距离用 Ｓ表示， 根据流体从高能脉冲中 子发生器到伽马能谱探测器的时间用 Ｔ表示， 那么井中流体的流动速度为 ｖ Ｉ ， 二Ｓ Ｔ 伽马 能谱探测器就能探测出 井中流体流动的速度； 在已知水溶液流动空间的截面积的情况下， 就
可以计算出流体的流量。
二、解决的技术关键问题
井通知单给出 １０ －１２ｍ射孔井段 １８ １８ 已被封堵。但测量发现， 该井的全部注
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液量全部被 １２．一１２． 吸收， １５６ １８０ ｍ 说明１ ８ １８ １ 一１２ｍ的底部没有被封堵 ０ 住。 测井解释成果图如图２ 所示。
漏， 失量为１．时／ｏ 漏 ４ ７ 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，１３ ． ｍ处封隔器 ０２２ ３
图 ４ ３ Ｘ 井氧活化测井解释成果图
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Ｚ 一 ２ 井是一口 １ Ｐ６ 注聚合物水溶液 的井， ０４ ５ １日 ２０ 年 月 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 １． Ｐ，日 ３６ ａ 注人量为 ９． ３ｄ Ｍ ５Ｏ ／，测 ｍ
脉冲中子氧活化测井技术及其在油田开发中的应用
脉冲中子氧活化测井技术及其在油田开发中的应用摘要：本文介绍了脉冲中子氧活化测井技术的原理及相关仪器的性能，并通过该技术在大港油田的几个典型测井应用实例，说明其在油田注入剖面监测及注入井找漏中的独特作用。
关键词：脉冲中子氧活化测井注入剖面找漏一、引言油田开发过程中，油层注入状况的监测以及有效评价水的流动，对合理制定开发方案及注入工程改造起着重要作用。
多年来，人们一直采用诸如放射性同位素示踪、流量、井温等传统的生产测井方法来测量井眼中水的流动状况，但其局限性也是显而易见的。
为此。
公司从大庆测试公司仪器制造厂购进氧活化测井仪，在大港油田现已测井31口，取得了显著的经济效益。
该技术已成为注聚井和疑难井的主要测井手段。
二、原理1.基本原理脉冲中子氧活化测井物理基础是大于10百万电子伏特的脉冲中子通过（n，p）转移反应，可以活化氧元素，生成半衰期为7.13S的氮元素。
氮元素随着衰变，在衰变过程中，放射出6.13MeV的高能伽玛射线，6.13MeV的高能伽玛射线在井眼中能辐射20-30cm，可以射透井眼流体、油管、套管及固井水泥环。
由探测器探测伽玛射线的时间谱，伽玛射线的时间谱可以反映油管内、油套环形空间及套管外含氧流体的流动状态，反应式当中了发生器发射一段时间后，仪器周围的氧元素被活化，含活化氧的水简称活化水。
在水流动方向上设置三个伽玛探测器，当活化水流经探测器时，该探测器计数率增大，通过测量活化时间谱，能计算出水流从中子源流到探测器的时间。
因为源距已知，流经时间测出后，可以计算水流速度。
在已知流动截面的情况下，通过水流速度可计算出水的流量。
2、氧活化测量的理论模型蒙特卡罗方程是用于计算氧原子核（n，p）反应速度的分布和氧活化探测器响应函数的一种模型。
用这些分布可预测水流动所产生的探测器计数率：3、脉冲测量模式脉冲活化是一种新型氧活化技术，测量到的时间谱包含本底、静态氧活化计数和流动氧活化计数三部分，若中子脉冲时间宽度为ta，活化水从中子源流到探测器的时间是tm，可以用下式求出tm。
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。
脉冲中子氧活化上下水流组合测井技术
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。
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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。
（3）根据被测井资料，画出井下管柱示意图，并且标出射孔层位，以利于测点深度和水流方向的确定。
因为经常发现采油厂提供的测井施工设计上面的管柱图和实际井内的管柱有很大差别，在测井过程中，一定对照蓝图仔细校深，核实井下管柱节箍、工具、射孔层位实际深度，这直接关系到测点深度和水流方向的确定，测点应尽量避开节箍和工具。
层间距小于源距不能同时保证中子发生器和伽马探测器同时卡在层位之间，此时要优先考虑把探测器卡在层位之间，但会带来一定误差，使得测量值大于真实值。
（4）估计被测点流量大小选择所要使用的探测器，低流量选择近探测器，高流量选择远探测器。
（5）确定管柱内径、外径。
因为脉冲中子活化测井是一种测量水流速度的新型注入剖面测井技术，需要对应的水流的横截面积来计算流量。
（6）在氧活化测井过程中，测量油管流量得到的谱线和测量套管流量得到的谱线，大部分可以通过谱线的形状来判断。
测量套管流量得到的谱线平缓，峰位不明显。
而测量油管流量得到的谱线尖锐，峰位较明显。
根据各探测器测得的谱线综合判断。
各探测器的测量范围大约为：1探测器—油管5-20，套管10-70；2探测器—油管10-30，套管20-115；4探测器—油管15-60，套管50-220。
同一探测器相同峰位按油管峰计算流量与按套管峰计算流量大约相差四倍。
1探测器测得的峰位按油管峰计算流量在5-10m3/d时，按套管峰计算流量应为20-40m3/d。
那么如果1探测器该峰位是油管峰，2探测器就不会有峰位；如果1探测器该峰位是套管峰，2探测器就会有峰位。
四、现场应用
大庆油田某采油厂油田注水井多数是低注入井，有许多井配水器仅配注10m3/d水，而仪器对套管内水流小于10m3/d的流量测量效果不好，无法实现对各层位吸水情况进行细分。
所以我们只能对一些流量较大的井进行脉冲中子氧活化测井，并取得了较好的测量效果。
见图1，图2。
图1、图2分别是在Y51-7-S8井GIV6层位上所测得的时间谱，显示有两个峰位，但第一个峰位不全是油管峰，第二个峰位是套管峰。
比较图2和图1，图2套管峰位比图1套管峰位向后移了33ms，说明该层位吸水。
在利用峰位计算流量时，要使用峰位全的时间谱计算流量。
图1 Y51-7-S8井GIV6层上中探测
图2 Y51-7-S8井GIV6层下中探测器所
五、结束语
脉冲中子氧活化测井由于其独特测量原理，能够克服同位素测井中遇到的示
踪剂沾污、沉淀、聚堆、地层漏失等问题，能够准确的测出井内流体的流速。
但由于仪器的下限较高，使得一些层段无法细分。
对注入水量大的水井，能够较准确的测出各射孔层的吸水量，并能测出在特殊注水条件下，各层段的吸水情况，应用效果明显。
参考文献：
1.乔贺堂.生产测井资料分析和解释[M].北京：石油工业出版社，1987.。