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。
高温高压碳氧比测井仪的研制与应用
足 ， 仪器 的应用受 到 限制 。随着钻 井不 断加深 ， 使 测 井难 度增 大 ， 以进 行 耐 高 温 、 高 压 ＣＯ测 井 仪 所 耐 ／
的研 制可 以在一定 程度 上解决 目前 和将来 在施 工 中
遇到 的这些 问题 。
ｌ 仪器 的基 本 原 理 和 结构
１１ 碳氧 比测 井原 理 ．
图 １ 各 元素 非 弹 射 射 线谱 （ Ｇ Ｂ Ｏ）
１ 仪器 结构 ． ２
碳氧 比能谱测 井方 法是用 来在 生产 井 中确 定剩
碳 氧 比测井 仪 由中子发 生器 屏蔽体 、 、 探测 器 、 电子线 路 、 温瓶 组成 ， 保 并置 于一根 独立 的外壳 内 。
关键 词 ： 氧 比测 井仪 ； 碳 高温 高压 ； 剩余 油饱和 度 ； 器研 制 仪
Ｏ 引言
油 田的开发 中后期 ，要想 使原 油产 量在相 当长 的一 段时 间 内保持 稳产 、 增产 、 提高 采收率 及开 发效
果 ， 且将储 量充分 挖 掘出来 ， 并 这对 油井储 层评 价提 出了更高 的要求 ，因此测 井仪 器也 就要做 出相 应 的
片机 系统 向地 面传送 的数据曼彻斯 特码 编码 。单片 机 系统 的核心是一 片 ＭＣ ４ ８５ ２单片机 ，系统还 ６ ０Ｅ １ 主 要 包 括 一 片 Ｅ Ｒ Ｍ 和一 片 ６ １ 据 存 储 器 。 ＰＯ １６数 ６１ １６数据存储 器用来存 放俘获谱 信息 。 系统将有 多 种 控制 能力 使 以上 六 个部 分有 机地 组合 在一 起 ， 完
２１年第 ２ ０１ 期 总 第 １２期 ８
・
围 外 测 井 技 术
碳氧比测井
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）。
4. 碳氧比测井仪器
碳氧比测井仪器的发展：
仪器的试验，国外是从20世纪50年代开始的。我 国是从20世纪60年代开始才对该方法进行研究。 大庆测井公司先后研制了NP-4、NP-5、NP-6、 NP-7、SNP．1、SNP．2等型号的碳氧比能谱测井仪 及高精度碳氧比能谱测井仪、双探头碳氧比测井仪、 伴随粒子碳氧比测井仪和小井眼碳氧比测井仪。仪器 经历了由点测到连续测量、由模拟传输到数字传输、 由浅井到深井、由低温到高温的不断完善和发展过 程。
钨屏蔽体; NaI晶体; 光电倍增管及电源; 信号传 输系统的电子线路
地面仪器: 多道脉冲幅度分析器; 信号处理单元; 电
源,示波器和记录设备.
(1)当脉冲中子射入地层 后在10-6秒左右，非弹性 散射是主要的核反应。 快中于非弹性散射伽马 射线就是在这一时间间 隔里发射的。 (2)经过减速，快中子 将变为热中子。快中子 经弹性散射变为热中子 及热个子被俘获的过程， 大致发生在快中于进入 地层后10-8秒的时间间隔 里。俘获伽马射线就是 在这一时间间隔中发生 的。 (3)再往后，活化了的 原于核陆续衰变并发射 伽马射线。
13
中子源的靶物质(轻核)
8 4
6 12 25 27 Be, 3 Li,10 B , C , Mg , 5 12 13 Al
碳氧比能谱测井二次评价技术在冀东油田的应用
邻井生产数据等相关资料 ， 从Ｃ ／ Ｏ测井数据中挑选
出最能代 表反 映油层 真实生产 状况 的 Ｃ ／ Ｏ特 征值 。 目前冀东 油 田Ｃ ／ Ｏ测 井资 料基本 为胜利 油 田测 井公 司的２ ７ ２ ７ 碳 氧 比测 井 仪 器 （ 以下 简 称 ２ ７ ２ ７ 测 井仪 ） 和 高精 度 碳 氧 比测 井 仪器 （ 以下 简称 高 精 度
剩余 油饱 和度 测 井解释 标准 。 用新的 解释 标准 对碳氧 比能谱测 井解释 结 果进行 二 次评 价 ， 解释 符 合 率 由二 次评 价 前的 ８ １ ． １ ％ 提 高到 ８ ６ ． ５ ％。
关键词 ： 碳氧 比 能谱 测 并 ； 二 次评 价 ； 归一化 处理 ； 剩余 油 ； 冀 东油 田
汤金奎 朱福金 王现兵 刘锋 王兵 王庆 文
１ ． 冀 东油田陆上 油 田作 业 区 ２ ． 胜利 油 田管理 局 测井公 司 摘 要： 冀 东油 田从 １ ９ ９ ３ 年 开始 引进碳 氧 比 能谱测 井技 术 ， 在 寻找 剩余 油潜 力方 面取得 了较 好 的
效 果 。由 于各 测 井公 司的碳 氧 比能谱 测 井仪 器参 数 不 同 ， 造 成测 并资料 之 间存 在数 值 刻度 差异 ， 无 法满足 油藏 剩余 油 的整体评 价 需求 。为 了进 一步提 高该测 井技 术 的解释 符合 率 ， 为油藏 开发提 供 准确 的剩 余 油饱 和度 资料 ， 对 已有 的碳 氧 比能谱 测 井 资料 进 行 了归一化 处理 ， 建立 了区域 性 的
多 的认识 ， 也 取 得 了 明显 的增 油效 果 － ｚ 。随着 Ｃ ／ Ｏ
测 井及 相关 措 施应 用 的深 入 ， 各 种复 杂条 件 下 的测 试 也逐 渐增 多 ， 需 要研 究 区域 性 应用 条件 下 的解 释
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。
浅谈碳氧比能谱测井原理及其应用
在多 年 注水 开 发 的 老油 田 ， 多数井 的部分 层 位 已 出现 不 同的水 淹 。利用 碳氧 比能谱测 井资 料能 够
判断水淹层位 ， 为油井补孔 、 堵水挖潜提供依据。 Ｘ —— １ ２ ９ ３４井 于 １８ ９ ５年 完 井 。 一直 生 产 的有
圈 １ 随 巾 和 ｓ 变化 的扇形 图 ｎ ａ
度 低 、 稳定 或 未知 的条 件下 ， 不 在套 管井 中测定 地层
含 油饱 和度 。
Ｆ Ｉ ｅ、 Ｃ、０、 Ｈ、Ｃ 等元素 组成 。由 中子发 生器所
产生 的能 量 为 １．Ｍｅ 的快 中子 射 人地 层 后 ， ４１ Ｖ 发生 非 弹性散 射 和俘 获 过程 ，产生 非 弹性 散射伽 马 射线 和俘 获射 伽 马射 线 。非 弹性散 射伽 马射 线 是高 能 中 子 与 地 层 中 ｎ ｚ 、Ｃ Ｃ、０、 ∞ ａ等 核 素 相 互 作 用 的产 ｉ 物 ， 获射 伽 马 射线 是 ｉ３ １∞ ａ ｅ等核 素 俘 Ｈ、 、Ｃ、Ｃ 、Ｆ ５ 的热 中子俘 获伽 马射 线 。 由于不 同核 素 的非 弹性 散
目 ；－ 每 ｃ 岩 石骨架 中氧原子 的数 目。 ｄ ｍ， 由 于地 层 和 井 眼 对 伽 马 射 线 有 散 射 和 吸 收作 用 ， 得能 谱 中提取 出来 的 ＣＯ产额 比与 测 ／ 有 如下关 系 ：
Ｃ／ ：ｔ ０ ２ ＂
， ０ ｌ
比值
３ 、０４ 和 ４ 层 ， 产油 ２， ４ ４ 、５ ６ １ ３ ｔ产水 ８ｍ ， ７， 含水 已达 ９ ． 碳氧 比能谱测井资料 （ ７ ％， ９ 见图 ２ 表明， ） 原生产 井段 已严 重水 淹 ， ４ 到 ４ 而 ｌ ３层水 淹程度 较弱 ， 故封 住原 生 产 井段 ， 开 ４ 、３层 ， 果 １产 油 １９， 射 ２４ 结 ３ ９ ｔ水 １ ３ ６ 含水 ７ ％， ｍ ． 达到了挖潜增效的 目的。 ３
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。
碳氧比能谱测井成果在三次采油中的应用
饱 和度 较高 ，则存 在较 多剩 余油 。
用该 方法可指 导聚 合 物驱 区块 的动 态分 析调
整， 为提 高 聚 驱 开 发 效 果 和 效 益 奠 定 了基 础 。
２ 指 导 三 次采 油开 发 调 整 工 作
碳氧 比能 谱测 井解 释成 果在 聚驱动 态分析 调整
过程 中得 到 了大量 的应用 。根 据各 主力 油层含 油饱 和 度解释 结果 平面 差异情 况 ，对 区块注 入井及 采 出 井 实施 了个性 化 的方 案调 整 ，其 中采 出井实施 分步 射孔 方案 ３口井 、压裂增 产 ６口井 ；注 入井实 施分
９ ２
油 气 田地 面 工 程 第 ２ 卷 第 ７期 （０ ０ ７ ９ ２１．）
ｄ ｉ１ ． ９ ９ ｊ ｉｓ ． ０ ６ ６ ９ ． ０ ０ ０ ． ６ ｏ ： ０ ３ ６ ／ ．ｓｎ １ ０ －８ ６ ２ １ ． ７ ０ ０
碳氧 比能谱测 井成果在三 次采 油中的应 用
王 道 远 宋 春 红 宋 增 强 大庆油田 采油四厂
摘 要 ： 简 述 了碳 氧 比 能 谱 测 井 的 原 理 ， 用 不 同的 方 法评 价 了解 释 成 果 的精 度 ， 究 并 研
制 程度 高 的 井 区 ，含 油 饱 和度 小 于 ４ ，则 剩余 ｏ
油 较少 ；砂体 变差 、原 井 网控制不 住 的井 区 ，含 油
总结 了应用碳 氧 比能谱 测 井解释 成 果分 析 典
（ ）优 选采 出井分 步射 孔及 压裂 增产 。根据碳 １ 氧 比测井 解 释成果 ，对 层 间解释差 异较 大 的井 ，先
１ 研 究剩 余 油 分 布 特 点
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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.。