第四章快中子非弹性散射能谱碳氧比测井

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第四章核测井—中子测井

(四)热中子扩散与被俘获形成热中子后, 中子不再减速, 热中子与周围介质的原子核处于热平衡状态，热中子不停地运动着，中子与物质的作用进入扩散与被俘获阶段。 1.热中子的扩散热中子在介质中的扩散与气体分子的扩散相似，即从热中子密度大的地方向密度小的地方扩散，一直到被原子核俘获为止。 2.俘获核反应靶核俘获一个热中子而变为处于激发态的复核，恢复到基态时，以辐射射线方式释放能量，这种反应叫做辐射俘获反应，或称（n,γ）反应。
由地层对中子减速和俘获的两个特性可知，中子- 伽马射线强度决定于岩层的含氢量和含氯量，其中含氢量多少反映岩层的孔隙度大小，含氯量反映地层水的矿化度高低。这就是中子－伽马测井研究煤层特性的原理。
二、中子-伽马射线与源距的关系由于计算公式较复杂，通常采用实验的办法来定量研究，下面讨论不同源ห้องสมุดไป่ตู้的情况下，中子-伽马射线的特点。
(二)中子源由于自由中子的平均寿命较短，自然界中往往不存在自由中子 ,所以必须通过核反应获得中子。比较简单的中子核反应有(α,n)、(d,n)、(p,n) 及(γ,n) 等。 1.中子源的主要性质通常选用一些轻原子核作为靶核，这是因为带电粒子轰击靶核要受到库仑力的排斥，它们与轻核反应时能量不需要太高，较易实现。测井中所用的中子源常选用 9 3 4 Be和1 H作靶材料。描述中子源主要特性除了本篇第三章第一节已讲的活度、半衰期、能量外，还经常用到“产额”这个概念。所谓产额，就是每个轰击粒子在靶上产生的中子数。
线称为次生活化伽马射线。对测井有实际意义的活化核反应有硅化核反应和铝化核反应，称为硅、铝测井, 用以识别岩性和测定泥质含量。
(三)快中子的弹性散射和减速过程 1.快中子的弹性散射快中子由中子源发射出来后，在与原子核发生1～2 次非弹性散射中，很快就失去很大的能量而不能发生非弹性碰撞和(n,p)核反应，这时中子与原子核的作用转入了以弹性碰撞为主散射过程。

测井基础

第四章/、放射性测井第一节放射性测井核物理基础1、康普顿效应：伽马射线通过物质时，康普顿散射会导致伽马射线强度减弱，其减弱常以散射吸收系数表示： ---------为一个电子的康普顿散射截面 ---------为阿伏加德罗常数2、中子源分类：同位素中子源（连续性中子源，放射性中子源）、加速器中子源（脉冲中子源）3、中子与物质的作用：a 、非弹性散射（碳氧比能谱测井就是测量这种非弹性散射伽马射线。

） b 、弹性散射（氢是所有元素中最强的中子减速剂） c 、辐射俘获（氯比沉积岩中一般元素的俘获截面大得多即俘获能力最强）4、伽马射线探测器：放电计数管、闪烁计数器（既能探测粒子的强度，又能探测其能量）第二节自然伽马测井（GR ）1、按放射性浓度高低可将沉积岩分为以下几类：(1) 放射性高的岩石：粘土岩及钾岩等。

(2) 放射性中等的岩石：泥质砂岩、泥质碳酸盐等。

(3) 放射性低的岩石：石膏、硬石膏、盐岩、纯的石灰岩、白云岩和石英砂岩等。

2、沉积岩的自然放射性一般有以下变化规律：(1) 随泥质含量的增加而增加；(2) 随有机物含量的增加而增加,如沥青质泥岩的放射性很高；(3) 随着钾盐和某些放射性矿物的增加而增加。

3、自然伽马测井原理：自然伽马射线由岩层穿过泥浆、仪器外壳进入探测器，探测器将射线转化为电脉冲信号，经放大器把电脉冲放大后由电缆送到地面仪器进行记录。

4、自然伽马测井应用：① 划分岩性和储集层：随泥质含量的增加而GR 值升高纯白云岩、石灰岩（碳酸盐岩）、岩盐、石膏层（膏岩）、纯砂岩的GR 值最低，粘土岩、泥岩和页岩的GR 值最高② 地层对比：自然伽马地层对比具有以下优点✧ GR 与地层流体性质（油、水或气）无关，储层含油、含水或含气对GR 曲线影响不大，但用自然电位和电阻率进行对比，同一储层由于含流体性质不同二曲线差别很大。

✧ GR 与地层水和泥浆矿化度无关，其幅度主要决定于地层中的放射性物质。

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

第四章核测井-中子测井1

2.斯伦贝谢公司（GST）
输出的各种比值曲线及其意义
比值
测量性质
参数名称
符号其它意义
C/O
非弹性射散射
指示油气
COR Φ ,岩性
Cl/H
俘获
指示含盐量比值 SIR Φ、Sw Vsh
H/(Si+Ca) 俘获
指示孔隙度比值 PIR 岩性， Φ
Fe/(Si+Ca) Si/ (Si+Ca)
俘获
指示铁含量比值 IIR
俘获及非弹性射散指示岩性的比值 LIR 射
Vsh、获及非弹性射散指示硬石膏含量 AIR
射
的比值
岩性
元素俘获ECS测井简介
(ECS:Elemental Capture Spectroscopy )
1.仪器结构和测量原理:
AmBe中子源,发射5Mev的中子
锗酸铋 BGO闪烁晶体探测器(对高能的伽马光子探测效率高),记录非弹性散射伽马和俘获伽马能谱解非弹性散射伽马（占15%）谱,得到 C,O,Si,Ca,Fe等元素的含量解俘获伽马（占85%）谱,得到 H,Cl,Si,Ca,S,Fe,Ti,Gd,K等元素的含量
H K Na x
M
1 cm3物质中的氢原子核数
H K Na x
M
式中： x ——每个分子中的氢原子数 K ——待定系数
淡水：H=1，x=2，＝１，M=18，代入得：H=kNa2/18=1，kNa＝９
H 9x
M
3.油气的含氢指数
油气的分子式为：CHx 分子量为：12+x 密度为：h
中子寿命测井：发射快中子，测量俘获伽马计数率
三、中子的探测
5 B10 0 n1 3 Li7 α 2.792MeV 3 Li6 0 n1 1 H3 α 4.780MeV

碳氧比测井

2. c/o测井核物理基础

c/o测井的定义:
碳氧比测井是利用脉冲中子源向地层发射能量为14MeV的高能快中子脉冲,分别测量地层中原子核与快中子发生非弹性散射时放出的伽马射线,以及原子核俘获热中子时放出的伽马射线,不同的原子核产生的非弹性散射伽马射线和俘获伽马射线的能量不同,记录这些不同能量的非弹性散射伽马射线和俘获伽马射线,就可以分析地层中的各种元素及其含量.

在应用地球物理中，所用的加速器中子源是脉冲中子源所谓脉冲中子源用直流电压，被加速粒子的能量在50Mev以下。它们大都加速氘粒子，用（d， n）反应获得中子，中子的能量是单色的，其中子强度可高达10 /秒。氘核引起的反应都是放能反应，因此可用低能加速器工作，选用氢的同位素做靶材料易实现（d,n）反应，（d,n）反应有两种：氘—氘反应氘—氚反应
Am z
X A zX

应用：中子与靶核发生非弹性散射，使靶核处于激发态，在退激时要发出γ射线。由于这些γ射线的能量反映靶核的能级特性。而靶核能级又决定靶核的性质，这些γ射线叫做特征γ射线。特征γ射线与靶核的性质有关。利用特征γ射线可以研究核的能级结构。反过来，若已知核素的特征γ射线能量，就可以利用中子非弹性后靶核发出的γ射线分析靶物质中所含的核素的多少（元素）。
主要内容

1. 2. 3. 4. 5. 6.
c/o测井简介碳氧比测井核物理基础 c/o测井原理碳氧比测井仪器简介解释及应用新技术及发展
1. c/o测井是用来做什么的
主要用于: c/o测井是套管井评价地层岩性,含油性和孔隙度的新方法,可以在套管井中较好的划分油层和水层可以过套管确定油层的剩余油饱和度评价水淹层复查老井,寻找被遗漏的油层在注水开发过程中监视油水运动状态

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。

地球物理测井碳氧比测井

了解”中子”

原子核由质子和中子构成。由于中子不带电荷，因此没有库仑势垒，易与原子核发生核反应，这就使中子成为研究原子核结构和性质的有力工具。在应用地球物理中，中子与物质相互作用的性质成为研究地层、岩性、矿物成分的有效手段。
中子的基本性质

1.由于中子不带电荷，它与电子相互作用时，不能使物质电离，因此中子在物质中的穿透力很强。 2.它与核相互作用时，不用克服库仑势垒，易接进原子核发生核反应。其反应截面与原子序数无关，仅与质量数有关。 3. 质量:
碳氧比能谱测井的影响因素
碳氧比能谱测井需要考虑到一些影响因素,它同其他的测井方法一样,也要考虑到具体的测井环境
(1) 孔隙度的影响
(2) 岩性的影响
(3) 矿化度的影响
(4) 油的密度的影响
(5) 井眼条件的影响
(1) 孔隙度的影响

碳氧比值是地层介质中碳元素的响应，当岩性不变，地层孔隙度由小变大时，纯油砂岩或纯油石灰岩的碳氧比值都相应地增大。碳氧比曲线只反映地层含油量的多少，要确定含油饱和度，就要考虑孔隙度的大小。孔隙度越大，碳氧比求得的含油饱和度结果的可信度就越高。一般地: 当孔隙度大于12％时，用碳氧比能基本确定含油饱和度；当孔隙度小于12％时，定量解释有误差，只能定性判断油水层。
在地球物理测井，地层经中子非弹性散射后，地层中的一些核素就会发出特征γ射线，测量γ射线的能谱，进行能谱分析，就可以得出地层中元素的含量，或含量比，从而达到划分地层的目的。例如，不同地层中各元素的含量是各不相同的，测量地层碳、氧元素的比例大小，就可以划分地层是油层还是水，因油层与水层的碳元素与氧元素的比例是不同的。
M n 1.008665 1.674950 10 27 Kg 939.5492Mev

碳氧比能谱测井原理与实现

碳氧比能谱测井原理与实现碳氧比(C/O)能谱测井是运用次生伽马射线能谱学的原理到现场测井和油气探侧【1】，测量脉冲中子轰击地层而产生的伽玛射线的能量和强度，通过记录地层中的碳和氧的相对量直接判断油水层。

在低矿化度、矿化度变化很大的水层和高孔隙度地层中能定量地给出饱和度参数，是国内目前唯一不受地层矿化度影响的测井方法，能够很好地评价储集层孔隙度和岩性，区分流体的类型，广泛用于在套管井周围地层中寻找油层、监测油井产量和油井的动态，为油田的动态分析、二次采油和三次采油提供重要的地质参数。

随着油田勘探开发任务的加重和油田的二次开发，国内许多油田公司都要求使用碳氧比测量方法，不仅测量出地层物质的氢、抓、碳、氧等元素的含量，还同时计算出地层各元素的比值，以便更好地分析地层岩性和流体类型，确定含油饱和度。

目前国内使用的碳氧比下井仪器主要是从阿特拉斯公司引进的2727多参数能谱测井仪，该仪器的主要特点是井下有一个多功能的微处理器控制仪器的工作;探测的计数率高，提高了原始资料的分辨率;测井的重复性好、质量高;能准确地测量更多的地层参数，测量值更能反映地层状况。

由于该仪器井下具有微处理器，控制繁琐，加之与地面的双向通讯工作方式，使得数控测井系统配接该仪器有一定的难度，本文结合在配接过程中积累的经验，介绍了2727碳氧比仪器的测井原理，给出了具体实现方法和实例。

1．测量原理与方法C/0能谱测井是利用快中子和地层中的原子核发生非弹性碰撞时发射非弹性散射γ射线，该射线的能量与被碰挽核的结构有关，表征了该原子核的性质，不同原子核在碰撞时放出的非弹性散射γ射线的能量和数量都是不同的，通过分析γ射线的能谱，可确定地层中存在的各种元素的相对丰度。

2727测井仪就选用14.1Mev的中子发生器作为中子源，使快中子和碳、氧发生非弹性碰撞，测量碳氧产生的特征γ射线的强度。

选择碳和氧作为区分油层和水层的指示元素是因为石油中含有大量碳元素而不含氧元素，水中含有大量氧元素而不含碳元素，但如果单纯利用碳和氧的浓度来区分油水层，由于碳和氧的差异变化范围小，对仪器的灵敏度要求高，为了增强不同地层的差异，采用碳氧比值来衡量地层的性质，使得油水层的差异增大，放宽对仪器灵敏度的要求，同时也减少了测井中的各种影响，尤其是脉冲中子产额不稳的影响。

测井技术基本原理及方法简介3

利用近钻头伽马和电阻率,及时确定钻遇地层,并对可能的地层变化给出预测,实现实时地质导向,以便及时确定下一步钻井方案，提高工程时效与勘探发现率。利用随钻方位密度中子、方位电阻率，实时确认地层物性及含油性情况,调整井眼轨迹，提高水平井优质油层的钻遇率。应用旋转导向系统，实现井下定向，进一步提高钻速，降低卡钻风险，使井眼更平滑；自动导航系统使井斜快速返回垂直，实现垂直快打。
主要包括：曲线质量评价、分辨率匹配、标准层刻度、区域资料对比分析等
8
7、测井质量控制
测井资料质量控制流程
规章制度
测井设计
作业依据
测井采集
信息传输
曲线质量
现场监督
基地评价
合格资料拼接合并
预处理
标准化
环境校正
测井数据库解释处理来自网络发布97、测井质量控制
深度控制
天滑轮马丁代克
1.一级标准（行业级）：参数已知的、具有准确和稳定量值的标准井或实验井
两类刻度装置
1.外刻度:借助外部刻度装置，如标准井、刻度环(夹)等 2.内刻度:使用内嵌刻度装置，如自检电路、测试盒等
2.二级标准（企业极）：车间刻度装置
3.三级标准（井场级）：便携刻度装置
三个刻度目的
1.检查井下仪器工作是否正常 2.检查井下仪器的响应关系是否正确 3.检查井下仪器的稳定性
油气水三相持率，产液能力评价，确定出水位置
流量 = 速度持率面积
流体界面变化套管腐蚀多种情况组合
窜槽
7
7、测井质量控制
必要性 1、井的基准信息；2、测井解释的基础；3、区域对比的依据测井质量控制是一个全过程的控制 1、测井仪器本身的质量及其控制过程：通过“刻度”等来保障仪器质量

自动稳谱技术在高精度碳氧比能谱测井仪中的应用

自动稳谱技术在高精度碳氧比能谱测井仪中的应用1 概述碳氧比能谱测井所依据的基础是快中子与原子核相互作用理论。

碳氧比能谱测井需要测量快中子与地层元素原子核发生碰撞时所产生的非弹性散射伽马射线。

碳元素原子核的非弹性散射伽马射线强度与氧元素原子核的非弹性散射伽马射线强度之比就是碳氧比，其值能反映碳、氧两种元素的含量关系。

石油中含有大量的碳却不含氧，水中含有大量的氧而不含碳，所以碳氧比值能反映油、水两种物质的含量。

显然，碳氧比值越大，则含油饱和度越高。

为了区分岩石骨架成分引起的碳氧比值的变化，需要知道地层岩性，由热中子俘获伽马射线能谱可以求得反映岩性的硅钙比。

对砂岩地层来说，硅钙比值较大，对泥岩来说，硅钙比值较小。

因此，由碳氧比值、硅钙比值等参数可以计算地层的含水饱和度[2]。

碳氧比能谱测井的基本过程就是脉冲发射快中子，同时记录伽马射线能谱。

由于测井仪器是综合性的测量系统并工作于温度等因素变化相当大的环境中，探测器增益、高压发生器输出、放大等电路特性都会发生一定程度的变化，从而造成能谱漂移，即同一能量的伽马射线在不同系统增益下测量时，能谱峰的位置发生变化，使得系统无法获得正确的结果，给地层参数正确获取带来困难，因此需要进行稳谱处理以抑制能谱漂移2 高精度碳氧比能谱测井稳谱技术方案目前稳谱技术都是通过计算机判断能谱峰漂移多少道，经过计算，然后计算机往井下发送命令来进行稳谱。

但在实际测井过程中，仪器采集数据和往上发送数据不是同步的，即使计算机发现谱漂，再往下发命令也是延迟的命令，并不能真正的校正谱漂。

针对现有碳氧比能谱测井的状况，设计了一种软件自动稳谱技术，以便在测量过程中通过采集软件自动的跟踪能谱峰并进行稳谱校正。

稳谱周期由以下几个步骤组成：（1）当仪器在井下稳定时，进行刻度，并提取刻度时的俘获谱，把其当成标准谱，获得氢峰和铁峰峰谷的数据。

（2）正常测井时实时提取俘获谱和非弹总谱的氢峰和铁峰峰谷的数据，分别与标准谱数据进行线性拟合，获得校正系数。

碳氧比测井解释培训教材

碳氧比测井解释技术编写：李敬功中国石油化工股份有限公司中原油田分公司二○○二年九月一、概论碳氧比能谱测井是利用一种每秒20千赫兹（KHz）脉冲速度控制下的14.1兆电子伏特（Mev）中子源，穿透仪器外壳、井内流体和套管、水泥环等介质进入地层，让快中子与地层中的碳、氧原子核发生非弹性碰撞，并释放出较高能量的伽马射线。

而作为区分油和水的指示元素C和O，区分岩性的指示元素Si和Ca，套管指示元素Fe，由于非弹性散射所诱发的伽马射线各自具有不同的能量和明显的特征峰值，因而通过选择合适的能窗可被分别检测和记录。

测量碳氧的非弹性散射伽马射线（4.43 Mev和6.13 Mev），从而确定地层的C/O值。

能量为14.1Mev的中子轰击地层时，还有热中子在地层中扩散吸收，同时放出俘获伽马射线，利用中子脉冲同步技术，即可把非弹性散射伽马射线和俘获伽马射线有效区分开来。

C/O测井对地层中常见的四种元素C12、O16、Si28、Ca40反映敏感。

这四种元素正是储层的岩性及流体的综合反映。

碳氧比测井资料中的C/O比曲线反映了地层中的含油性；俘获Si/Ca曲线和非弹性散射Ca/Si曲线用于指示地层的岩性；CI、CIM2、FCC是好的孔隙度指示曲线，与补偿中子曲线很相似，可用于确定地层总孔隙度。

碳氧比能谱测井仪具有精度高、耐温和耐压的特点，可以在摄氏150度以下地层准确确定地层剩余油饱和度。

利用碳氧比能谱测井可以对孔隙度15％以上的地层定量解释、对孔隙度10%-15％的差产层半定量解释。

定量解释的含油饱和度计算误差小于6％、半定量解释的含油饱和度计算误差小于12％，定量解释的产水率计算误差小于10%、半定量解释的产水率计算误差小于20％。

碳氧比能谱测井良好的地质效果为剩余油饱和度分布研究打下坚实基础。

二、碳氧比能谱测井技术指标由于碳氧比能谱测井的中子源是人工中子源，存在较大统计涨落和随机误差，因此采用各个元素对应的次生伽玛计数率之比来消除人工源不稳定因素，这是碳氧比能谱测井名称的由来。

碳氧比测井解释培训教材

碳氧比测井解释技术编写:李敬功中国石油化工股份有限公司中原油田分公司二○○二年九月一、概论碳氧比能谱测井是利用一种每秒２0千赫兹（ＫHｚ)脉冲速度控制下的14.1兆电子伏特（Mev)中子源，穿透仪器外壳、井内流体和套管、水泥环等介质进入地层,让快中子与地层中的碳、氧原子核发生非弹性碰撞，并释放出较高能量的伽马射线。

而作为区分油和水的指示元素C和O，区分岩性的指示元素Si和Ｃa,套管指示元素Fe,由于非弹性散射所诱发的伽马射线各自具有不同的能量和明显的特征峰值，因而通过选择合适的能窗可被分别检测和记录。

测量碳氧的非弹性散射伽马射线（４.43 Mｅv和6.1３Mev)，从而确定地层的C/O值。

能量为１4．1Mev的中子轰击地层时,还有热中子在地层中扩散吸收,同时放出俘获伽马射线，利用中子脉冲同步技术，即可把非弹性散射伽马射线和俘获伽马射线有效区分开来。

C/O测井对地层中常见的四种元素Ｃ１2、O1６、Ｓi2８、Cａ４0反映敏感。

这四种元素正是储层的岩性及流体的综合反映。

碳氧比测井资料中的C／O比曲线反映了地层中的含油性；俘获Si/Ca曲线和非弹性散射Ca/Ｓi曲线用于指示地层的岩性；CI、ＣIM2、ＦCC 是好的孔隙度指示曲线,与补偿中子曲线很相似,可用于确定地层总孔隙度。

碳氧比能谱测井仪具有精度高、耐温和耐压的特点，可以在摄氏１5０度以下地层准确确定地层剩余油饱和度。

利用碳氧比能谱测井可以对孔隙度１5％以上的地层定量解释、对孔隙度1０％-１５％的差产层半定量解释。

定量解释的含油饱和度计算误差小于6%、半定量解释的含油饱和度计算误差小于１2%，定量解释的产水率计算误差小于1０％、半定量解释的产水率计算误差小于20%。

碳氧比能谱测井良好的地质效果为剩余油饱和度分布研究打下坚实基础。

二、碳氧比能谱测井技术指标由于碳氧比能谱测井的中子源是人工中子源，存在较大统计涨落和随机误差,因此采用各个元素对应的次生伽玛计数率之比来消除人工源不稳定因素,这是碳氧比能谱测井名称的由来。

碳氧比能谱测井及其应用

学术论坛科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald242当油田进入中高含水期后，一方面迫切需要了解储层目前剩余油分布，寻找潜力油层，调整作业方案，需要对储层性质进行重新认识。

为了解决以上问题，需要引进更先进的测井仪器和资料解释方法。

在套管井中通常使用的饱和度测井方法大都建立在伽马射线探测的基础上，常用的剩余油饱和度测井技术有中子寿命测井（T D T）和碳氧比（C/O）能谱测井。

中子寿命测井在天然气井中效果较好，但受地层水矿化度的影响，低矿化度的地层，难区别油和水[1]。

碳氧比能谱测井是目前国内唯一不受地层水矿化度影响的测井方法，在注入水和地层水矿化度存在较大差异的情况下，该方法具有明显的优点，尤其在高孔隙度地层测试中效果更好，克服了目前电法测井不能评价套管井中地层含油性的困难，又弥补了中子寿命测井不能用于低地层水矿化度区域的不足。

因此在各大油田中得到广泛的应用。

1 测量原理碳氧比能谱测井是一种新型的脉冲中子能谱测井，它所依据的基本理论是快中子非弹性散射，所要测量的主要伽马射线是非弹性散射伽马射线。

基本原理是利用利用脉冲中子发生器向地层发射能量为14MeV的快中子，当这些高能快中子射入地层后，它除了与地层中元素的原子核发生非弹性散射反应外，还要发生俘获辐射反应和活化反应。

非弹性散射伽马射线基本上仅在高能中子源存在时它才存在，而在中子源停止发射后只能延续极短的时间，因此只要适当的采用与中子脉冲同步的测量技术，就可以有效地把非弹性伽马射与其它反应产①作者简介：段迎利（1989—），女，在读硕士研究生，主要从事油藏动态监测及测井资料解释工作。

碳氧比能谱测井及其应用①段迎利袁伟（湖北省武汉市蔡甸区长江大学地球物理与石油资源学院湖北武汉 430100）摘要：碳氧比能谱测井，又称快中子非弹性散射伽马能谱测井，能穿透套管、水泥环等介质而直接探测地层中的元素，不受地层水矿化度的影响，进而计算出储层中的含油饱和度，进行油田动态分析。

各种测井新技术介绍

各种测井新技术介绍SNP碳氧比能谱测井技术碳氧比能谱测井是通过向地层发射脉冲式快中子（能量14Mev），测量中子与原子核碰撞后释放出的非弹性散射次生伽马射线，这种伽马射线能量与所碰撞的原子性质有关。

选出了碳元素与氧元素作为油水识别元素，并测量碳元素与氧元素的非弹性散射次生伽马射线的计数，两元素的计数率比即是碳氧比。

地质应用：●新井投产前，对储层进行再评价；●寻找高含水层，为堵水作业提供依据；●在枯竭井中，寻找有生产潜力的油层；●在观察井中，监测剩余油饱和度变化状况；●进行多井评价，确定剩余油饱和度分布。

氧活化测井技术氧活化测井是一种新的测量水流速度的测井方法。

井下仪器由两部分组成：中子发生器和特征Υ射线探测器。

中子发生器发射中子，使井筒内水溶液中的氧元素活化，如果水流动，Υ射线探测器就可以测出水的流动信号，进而测出水的流速。

该技术是在水、聚合物驱油水溶液和三元复合驱油水溶液中测量套管和油管间、套管外水泥环中水的流速。

从而确定注入剖面的套管井测井方法。

测井不破坏聚合物水溶液的分子链，克服了过去的注入剖面玷污、环境污染、大孔道测量不准的缺陷。

地质应用：●注聚合物、三元复合剂水井的注入剖面；●水井的注入剖面，尤其是同位素沾污严重的配注水井的注入剖面；●大孔道、裂缝井、深穿透射孔井的注入剖面；● 量在30～50m3/d的水井注入剖面；●注水井的“找窜”、“找漏”。

电磁波测井技术电磁波测井也叫介电测井通过发射天线向地层发射电磁波，再由二个接收天线接收来自地层的电磁波的相位差值及幅度比,测量的相位差和幅度比与地层的电阻率和介电常数之间存在函数关系，这样就可以得到地层的电阻率和介电常数。

技术特点：--- 2MHZ电磁波测井只与地层的电阻率特性有关,受围岩影响小、探测深度较大、分层能力较强。

---60MHz电磁波测井不但与地层电阻率特性有关，还与地层的介电常数特性有关，受地层水矿化度影响小，适合于地层水矿化度未知或难于确定的地区。

碳氧比能谱测井信号的采集与处理

碳氧比能谱测井信号的采集与处理摘要：碳氧比能谱测井技术是目前针对油田开采的主要测井技术之一，碳氧比能谱测井技术通过反馈回来的信号分析矿井的碳氧比，计算建立了计算泥质含量、粒度中值、孔隙度、束缚水饱和度、渗透率等等参数来建立数据解释模型，通过对模型的精确计算与系统的分析来对地质效果进行统计分析来进行实际施工指导，通过大量的碳氧比能谱测井工程的实践例子表明碳氧比能谱测井技术为油田的开发初期、加密调整以及综合实施方案的制定提供实际的资料依据，这是其他的测井技术的所无法替代的优势，通过碳氧比能谱测井信号纵向分析粒子的碳氧比，表明过碳氧比能谱测井方法具有较高的纵向分层分析能力，是目前油田后期开发的首选测量技术。

关键字：碳氧比能谱测井信号采集与处理我国的油田开发一直是国家与社会的关注重点，油田开发在进入中后期时需要对油田进行重新测定，因此对于重新评价那些已经部分枯竭的老油层是油田开发的后期工作重点，使用碳氧比能谱测井技术对成熟的产油区中以及老井中遗漏掉油的含油层进行深入的测量，在开发区域中监测产油量和油层的开采情况等应用都是广泛的。

通过在已下套管井中测量油层，确定目前所发现的储集层含油饱和度以及监测油层水淹状况和油水动态变化等等，来采集油田的实际参数数据，近年来碳氧比能谱测井技术虽然解决了一系列地质问题，但是测井解释符合率偏低，所以对于这个现象，进行全面分析，确保在碳氧比能谱测井技术的实际效果。

一、碳氧比能谱测井技术的现状碳氧比能谱测井技术的主要理论就是快中子非弹性散射理论。

当探测器子源向地层发出发射出14Mev的特快中子，中子在地层中会与地层元素的原子核发生之间发生非弹性散射反应伴随高能量的伽马射线的释放，但是油层与水层的区分由C、O元素随着非弹性散射反应所诱发的伽马射线各自具有不同的能量和明显的特征峰值来进行判断。

伽马射线具有很强的穿透能力，几乎不受套管水泥等屏蔽等障碍物的阻隔，可直接穿透地表，探测到来自地层的响应，所以碳氧比能谱测井技术对已下套管井中的油层探测，确定不同开发时期的油层的剩余油饱和度，是目前一种有效的监测油藏动态方法。

碳氧比测井

高精度碳氧比 4.1m 80--99mm 70--98kg 135--150o C
技术指标
2727XA C/O 13.64 英尺（4.16米） 3-1/2 英寸 88.9 mm 200磅（90.72公斤） 270o F （132o C）
100 MPa 14 MeV 中子源
14500 psi (100 MPa) 14 MeV 中子源
时间门A记录脉冲发射期间的产生非弹性谱和俘获伽马射线谱（蓝线），时间门B记录脉冲发射后的俘获的能谱（绿线）,其中含有大部分的俘获伽马射线。
从时间门A谱中减去时间门B谱的一部分，可以得到经校正后的净非弹性能谱（红线）。
高精度碳氧比能谱处理
高精度碳氧比能谱测井采用开窗能谱处理技术，利用简单的伽马射线能量分布模式，把大量的伽马射线归结为单一元素的贡献，提高探测的伽马射线的数目，降低统计起伏误差。
比值法：在利用碳氧比能谱测井方法对地层进行分析时，通常总是取碳能窗范围内所包含的伽马射线总计数与氧能窗范围内所包含的伽马射线总计数之比来评估储集层中的含油量或其他地质参数。碳能窗与氧能窗中计数的比值称为碳氧比，碳氧比能谱测井也由此得名。利用碳氧比来评价地层中的含油量有两个优点：一是可以消除中子产额不稳定造成的影响；二是可以提高区别地层中的灵敏度。
孔隙度φ：
C/O比值受地层介质中碳元素含量的影响。因此，当岩性不变，地层孔隙度由小变大时，纯油砂岩或纯油石灰岩的C/O比值相应的增大。
Φ<10% 不能应用 10%<Φ<15% 只能定性地区分油、水层 15%<Φ<25% 可以区分开油、水层，并给出地层的含油饱和度。 Φ>25% 可以确定含油饱和度，区分油、水层、弱水淹层和强水淹层。矿化度：盐水和硼对C/O的影响不大，但对俘获Si/Ca曲线有较小的影响。