碳氧比能谱测井技术与应用
高精度碳氧比能谱测井在柳赞油田的应用
时为制定各种 调整 方 案提 供 可靠 的依 据 ， 而改 善 从
油 田的开发效 果 。
１ 技 术优 势
测 量 点／ 个
高精 度碳氧 比能谱测 井是 目前 中国较 先进 的剩 余油饱 和度 测 井 技 术 ＿ 。相 对 于 常 规 碳 氧 比能谱 ４ ｊ
老井作业效果不理想。为 了正确认识储层 ， 寻找剩余油饱和度相对 富集层位 ，０ ８年 ８月 以来应用 高精度碳 氧比 ２０ 能谱 测井仪 ， 对该油 田 １ ５口井进行 了测井分 析。应用 结果表 明， 利用高精度碳 氧比能谱测 井资 料， 能够 重新对某 些储 层进行正确评价 ， 确定 剩余油分布并判断水淹层级别， 经解释 ， 赞一 柳 １井 ２ ７号层为剩余油 富集 区， 柳赞一 ２井 ２ ２号层为上油水 同层下水层 ， 柳赞一 ３井 ｌ ４号层为上 中水淹层下较强水淹层， ９口井采取 了新的生产措施 ， 累积增
图１ 可见 ， 在孔 隙度 为 ３ ％ 的情 况 下 ， 和 水 的碳 ５ 油 氧 比数值相 差 较 大 ； 孔 隙度 为 １ ％ 的情 况 下 ， 在 ５ 油
，
发 育于柏各 庄断 层 下 降盘 ， 其北 、 部 以柏 各 庄 东
断层 为界 ， 与高 尚堡 构造 相连 ， 临柳 南 次 凹， 西 南 构
油 量 为 ２５０ ， 合 含 水 率 下 降 了 ３ ．％ 。据 此 ， ６ ｔ综 ０６ 重新 作 业 井 的解 释 符 合 率达 １０ 。 ０％
关键词： 高精度碳 氧比； 储层评价 ； 剩余油 ； 水淹层 ； 柳赞油 田
中 图分 类 号 ：６ １８９ ５ Ｐ ３ ．２ ． 文 献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ９ ９０ （０ ０ ０ － ０ ０ ０ １０ － ６ ３ ２ １ ）３ ０６ — ３
PND测井技术
7.48
4.78 12.30 19.40 1.08 1.54 762.36 214.90 22.2 760
PND-S的特点
1、两种脉冲发射方式
短脉冲发射(窄脉冲发射)以1428HZ的固定频率发 射中子，发射宽度为70微秒，发射周期为700微秒。 主要主要用于非弹性散射和井筒流体的测量。 长脉冲发射（又称宽脉冲发射或SERVO发射）主 要用于俘获截面的测量。测井时依据地层τ值的变 化，改变发射频率（200Hz—1000Hz），发射周期为 10τ，同时改变发射宽度（100us—500us）、测量 窗口（1000 us—5000 us）记录时间。以获得更多 的地层信息，提高测量精度。
CATO与C/O相比的优点
第三，适用于孔隙度大于10%的任何地层。 而C/O比测井要求地层孔隙度必须大于20%。 第四，提高了测井速度。PND-S的测速是8英尺/ 分，而C/O测速是2英尺/分。 第五，仪器直径小（42.8mm）可过油管测量。而C/O 仪器直径大（89mm），必须起出油管。 第六,对井眼条件要求不高，不用洗井，而C/O 比测井受井眼影响严重，测前 15 7t 8t
N S 16 9t S S 1 5 S S 2 5 S S 3 5 S S 4 5 10 t
N S 9 1
N S 9 2
>1.6MeV
S S 1 1 S S 2 1 S S 3 1 S S 4 1
S S 1 2 S S 2 2 S S 3 2 S S 4 2
>2.4MeV
>3.4MeV
>4.4MeV
pnd. ppt
1/ 17/00 11: 19
PND-S的特点
2、双探头接收
（1)近探头 1″×4″的长方形NaI晶体 （2 )远探头 1″×6″的长方形NaI晶体 3、双孔隙度指示 （ 1 ） RPHI— 由 俘 获 数 据 求 得 的 中 子 孔 隙 度 （近、远探头计数率比值） （ 2 ） IPHI— 非 弹 性 散 射 数 据 求 得 的 孔 隙 度 （类似于裸眼井的密度孔隙度）
碳氧比能谱测井找水在文明寨油田的应用
泥环直接对油层进行测试 ， 并且可根据需要选择测 试井段 。 ②测试结果基本与地层水矿化度无关 ， 能够 在套管井中直接 区分油层和矿化度低 、 未知矿化度 或 矿 化度 变 化较 大 的 水层 ， 钢 套 管 井 中确 定 剩 余 是 油 饱和 度最 有效 的方 法之 一 。③测试 结 果直接 提 供 油层剩余油饱和度 ， 并将所测地层划分为油 层、 水 层 、 水 同 层及 各 级水 淹 层 ， 现 场 堵水 、 孔 等 措 油 为 补 施的实 施提 供直 接 依据 。
１ １ ｃ Ｏ 能 谱 测井技 术原理 ． ／
１ ２２ 测井时需起 出井 内全部管柱 ， ．． 并要求用清水 彻底洗净井筒 ， 以免井筒内原油影响测试资料的准 确 性和 可靠性 。 由于文 明寨 油 田是常 温常 压油 田， 洗 井 清水 易进 入地 层 ， 也会 影响测 试结 果 ， 在现 场施 工 中采取 套铣 井筒 ， 易满 足了这 一工 艺 要求 。 极 ２ 现场 应 用
文明寨油 田位于东濮凹陷中央隆起带北端 ， 是 个 由走 向北东 东 、 向相 反 的 两 组 断层 所 夹 持 的 倾 极 复 杂 断块 油 田 。其主 要地 质特 点是 ： 造复 杂 ， 构 断 块 小 且封 闭性 强 ； 油 层 系 多 ； 层物 性 好 ， 力 油 含 储 主 层属 中 、 高渗 透 层 ； 间非均 质性 严重 。 层 文 明寨 油 田经 过 １ ５年 以上 的多 层注 水开 发 ， 层 间矛 盾 突 出 ， 渗透 层过 早 水淹 ， 渗透 层潜 力得 不 高 低 到 发挥 ， 井 含水 上 升 快 ， 量 降 低 ， 油 产 同时复 杂 断 块 油 田油 井横 向对 比性 差 ， 井 挖 潜 资 料 缺 乏 ，９０ 老 １９ 年底 油 田综合 含水 已达 ８ 。１ ９ ０ ９ ２年 以来 ， 以堵水 调 剖 为 中 心 的 区块 综 合 治 理 虽然 取 得 了 一 定 的效 果， 但所使用的测试找水工艺定量性和准确性 不是 很高 ， 且受油层产出的限制， 不能满足极复杂断块油 田 的需 求 ， 一 定 程 度 上 影 响 了油 井 增 产 效 果 ， 在 到 １ ９ 年底油 田综合含水 已达 ８． 。 ９８ ６４ 为保证油 田稳 产 ，９ ９ １９ 年在文明寨油 田应用碳氧比能谱测井技术 找水 ， 施 相 应 措 施 后 ， 油 增产 显 著 ， 得 了明 显 实 原 取 的经 济效 益 和社 会 效益 。 １ 碳氧 比 （ ／ 能 谱测 井技 术 及工 艺要 求 Ｃ Ｏ）
13碳氧比能谱测井详解
5.碳氧比能谱测井资料的应用
应用分为5点
由于碳氧比能谱测井能在套管井中较好地区分油层和水层，确 定油层剩余油饱和度，评价水淹层，因而它在油田开发中得到广泛 应用。
(1)定量计算含油饱和度(剩余油饱和度) 不同的含油饱和度，碳氧比能谱测井得到的C、O比值是不一样
的，所以根据含油饱和度与C/O的关系式来定量计算含油饱和度(剩 余油饱和度)。
3.伽马能谱的数据采集和处理
(1) 源距选择和谱数据的采集
右图为用MCNP程序(Monte Carlo中子一伽马输运程序)模拟碳 氧比能谱测井得出的C/O与源距的 关系（模拟模型为高1m的均质地层 等）。
从图中①、②和③三条曲线可以 看出：
★当源距小于25cm时，碳氧比 值受井眼内流体性质影响很大；
(2)快中子非弹性散射γ射线 ① 非弹性散射γ射线
表中第一列给出的γ射线能量，就是非弹性散射γ初始数据谱。从表中 可以看出，油气储层中最显著的谱线是6.13MeV、4.43MeV、3.73MeV和 1.78MeV,它们分别是16O,12C,40Ca和28Si的特征谱线。在测井中，选用这四种核 素分别作为碳、氧、钙和硅元素的指示核素，因而这四条谱线也就是对应的 几种元素的特征谱线，见右上图。
2.脉冲中子源在地层中激发的伽马射线
(3)俘获γ能谱
脉冲中子源在地层中激发的各种γ射线的时间分布图。 从图中可知，测量时要用时间门控制测量快中子非弹性散射γ射线，然 后再根据能谱分析来确定射线的引起元素种类和元素含量。
碳氧比能谱测井
学习内容
1.方法特点 2.脉冲中子源在地层中激发的伽马射线 3.伽马能谱的数据采集和处理 4.碳氧比的计算、饱和度和孔隙度解释模型 5.碳氧比能谱测井资料的应用
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
碳氧比能谱测井的几种特殊应用
释结论 一致 。本层 累计 产油 ３ ． ２ ×１ ０ ＇ ｔ ， 累计产气
２ ８ ０ ． １×１ ０ ４ ｍ 后， 根 据邻 井 试 采 资料 分 析认 为 油气 界 面 已经 明 显上 移 。２ ０ １ ０ 年１ 月进 行 Ｃ ／ Ｏ测 井 ， 由 图６ 可 以看 出 ， １ ５ ＃ 层顶部 的 Ｎ Ｃ Ｎ Ｉ 曲线无 异 常 ； 油层 的Ｓ ｏ Ｃ Ｏ在 ３ ０ ％ ４ ０ ％之 间 ， 表明１ ５ ＃ 层 已是 水 淹 层 特征 。２ ０ １ ０ 年９ 月试 油顶 部 １ ８ ９ ８ ． ６—１ ９ ０ １ ． ０ ｒ ｎ ， 日产 油２ ． ５ ｔ ， 日产水 ６ ７ ． ６ｔ ， 含水 ９ ６ ． ５ ％， 不 产气 。试 油 结 果与 Ｃ ／ Ｏ测 井 解 释结 论 一致 ， 并 证 实 了油 气 界 面 已 经 上升 到 了 １ ８ ９ ９ ｍ以上 ， 为 油气 藏动 态分 析提 供 了 重要 信 息 。 １ ． ５ 利 用油水界 面变化估 算地质储 量 油 藏开 采一 段 时 间后 ， 随着 原 油 的采 出和 边底 水 的推进 ， 油水 界 面必然 会 上移 。在 不考 虑油 藏 类
高 于气层 和水层 的 ， 故利用 Ｃ ／ Ｏ数据计 算 的油层 Ｓ ｏ Ｃ Ｏ（ 碳氧 比含油饱和度 ） 是高值 ， 气层次之 ， 水层 为低值。气层与水淹层的Ｓ ｏ Ｃ Ｏ 特征是相同的， 必须 结合其它资料综合分析 。在 ｃ ／ ｏ Ｎ 井中 ， 定义 Ｎ Ｃ Ｎ Ｉ 为俘获伽马射线总谱与非弹性散射伽 马总谱之 比，
Ｎ Ｃ Ｎ Ｉ 值 的高 低 与 地 层 中氢 的 含 量有 关 ， 含 氢 量 越
碳氧比测井解释培训教材
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。
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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。
2.3主要用途
⑴了解区块剩余油分布。
⑵可用于指示动用层和未动用层，确定开采层位。
⑶在高含水的厚产层中确定最佳射孔层位。
⑷识别水淹层，在强水淹区域内寻找含油富集块。
⑸老井挖潜，重新进行评价。
2.4技术特点
⑴碳氧比技术适用于高孔隙度地层，要求地层孔隙度必须大于15%。
⑵基本不受地层水矿化度的影响。
⑶碳氧比方法更适合于砂泥岩地层，在石灰盐岩地层需要进行岩性校正。
⑷测量工艺相对简单，通常测井前要求洗井。
⑸同时可适用于套管井和裸眼井。
⑹采用双探测器，在解释软件配合下，可以校正测量环境影响。
⑺靠仪器自重下井，井斜小于45度。
2.5碳氧比测井操作步骤
2.5.1仪器吊装、连接
⑴仪器自身较重，必须用通井机挂好仪器吊至井口。
⑵穿好电缆，吊装天地滑轮。
⑶仪器与马龙头连接时保证定位销进槽。
⑷打紧游壬，仪器连接完毕。
2.5.2检查仪器连接是否正常
⑴检查缆芯电阻，判断连接是否正常。
⑵通讯检查。
2.5.3测井前的仪器调试
⑴下至目的层后，给中子管灯丝供电至350mA，两组同时缓慢加电，停5分钟，两组同时降到275mA左右，根据时间谱的宽度适当增加或减小电流，每次调节在2mA。
⑵给仪器微机部分供电，电压稳定在140-150v，检查通讯。
⑶正常后加中子管高压，先加至120mA，停5分钟，并记录长、短源距的中子产额，再加至170mA停5分钟，记录产额；加至210mA停5分钟，最终使产额达到1350左右可以实现测井要求。
⑷通过快捷键调节长短源距的氢峰位置，使氢峰稳定在光标道址66道上。
2.5.4测井
⑴关闭程序中时间谱、总谱。
⑵打开打印机，写入存盘文件号，文件存盘、打印打至ON。
⑶改变测井方向为上提测井。
⑷由于采用软模拟调节仪器，因此要恢复当前深度。
⑸开始测井，测速保持54m/h。
⑹测井过程中操作员通过快捷键使氢峰始终维持在66道。
⑺测井过程中，中子产额允许上下浮动5%，过高或过低以2mA为单位调节5号中子高压电流。
3.碳氧比能谱测井资料的应用与效果评价
梁13-36井资料解释分析，12、13号层剩余油饱和度较高且动用程度低。
9、
10、11号层含油饱和度较低，水淹严重，再利用潜力不大。
对12、13号层进行重复射孔，封堵9、10、11号层，措施实施后，含水降为92.3%，日增油11吨。
梁13-36井碳氧比测井解释成果图
4.认识与结论
碳氧比测井最基本的用途是确定淡水油田套管外地层中的含油饱和度。
含油饱和度参数是地质工作者用来区分油层和低矿化度水层、进行地层动态分析的重要依据。
通过碳氧比能谱测井了解地层的剩余油纵向、横向分布情况，为老井的增效挖潜提供可靠依据，提高措施成功率。
碳氧比测井受矿化度影响较弱，但受地层孔隙度影响，在具有高孔隙度、高渗透率的地质特点的情况下，具有较好的适应性，与地质动态分析符合率较高。
碳氧比测井仪器自身的特性及其测量参数的选择会对碳氧比的测量造成一定的影响。
【参考文献】
[1]孙建孟.油田开发测井.东营：石油大学出版社，2004，12.
[2]郭海敏，戴家才.套管井地层参数测井.北京：石油工业出版社，2007，7.。