高温高压碳氧比测井仪的研制与应用
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往 的 Ｃ Ｏ测 井 仪 在 耐温 耐 压 指 标 上存 在 着 一 些 不 ／
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
ＷＯＲＬ Ｗ ＥＬ Ｌ ＧＩ Ｄ Ｌ ＯＧ ＮＧ ＴＥ ＨＮＯ ＯＧＹ Ｃ Ｌ
Ａｐｒ２ ．０１１
Ｔｏａ ８ ｔｌ１ ２
５ ９
综合应 用 ・
高温 高 压碳 氧 比测 井 仪 的研 制 与应 用
栾 一 秀 郭 帅
渤海钻 探测 井公 司
摘
要： 由于测 井深度 的增加 ， 引起 的 井温和压 力的升 高限制 了 Ｃ／ 测 井的应 用 ， Ｏ 以往 的 Ｃ／ 仪 Ｏ
器不能 满足 目前 日益 复杂 井况的 测量 ， 为此进 行 了高 温高压 Ｃ／ 测并仪 器的研 制。根 据碳 氧 比测 Ｏ
井原理 ， 过 高温 高压技 术 的应 用 ， 通 设计 了高温 高压 碳氧 比测 井仪 。 实验 和 实例 结果表 明 ， 器在 井 仪 深 ４０ ５ ０米 ， 温度 约 １５ 的条 件 下 可 以稳 定 工作 ， 量 结 果 与地 层 资料 相 符 ， 明 该仪 器设 计 合 ７℃ 测 证 理， 达到技 术要 求 ， 可以在 复 杂境 况 下可靠 工作。
中子热 化并 产生俘 获辐 射 ， 射弹性 射线 。碳 氧 发 比能 谱测 井 ，就是对 地层 中先 后产 生 的这两 种 ｒ 射 线做 能谱分 析 ， 出碳 氧 比值 ， 求 进而 确定含 油饱 和度
的测井 方法 。
改进 。ＣＯ测井 是 目前套 管井 评 价地层 剩余 油 饱和 ／ 度 的一种重 要方法 ，具 有受地 层水 矿化 度影 响小 的 优点 ， 以定 量地对 地层储 量 和水 淹度进 行解释 。 可 以
幅度满 足上 、 阈要求 的 ＾ 下 ｙ电子脉 冲信号进 行模 ／
数 变换 ，给 出脉 冲到达标 志 和模 ／数 变换结 束标 志
作者简介 ： 栾一 秀（９ ３ ）女 ， １ ８ 一 ， 工程 师， 现从事仪 器管￣ ＿ ， ｙｚ 作 参与过 国家自然基金项 目《 ｒ 旋转钻柱与钻 井液耦合动力学分析》 。
基本原 理是 ，通过 脉 冲 中子源 以一定 的脉 冲宽 度和
重复 周期 向地层 发射 中子束 ， 能量 为 １Ｍｅ ４ Ｖ的 中子 进入 地 层 ， 与地 层 中的 １ Ｃ １ ０、８ ｉ ０ ａ发 生非 ２ 、６ ２ Ｓ、 Ｃ ４ 弹散射 ， 并发 射非 弹性 射线 ， 图 １ 示１ 如 所 ３ １ 中 。在 子 发射后 的脉 冲 间隔里 ， 主要作 用过 程是 弹性散 射 ，
温 （ 或温度缓 慢变化）就 非常必要 。通 过改变吸热
剂 的配方 ，采用 高质量 的金属保温瓶并增 大几何尺 寸 ，考 虑到仪 器较长 ，在 两端分别 加入 吸热剂 以 保证其 内部温度 的平衡 ， 使其 达到更好 的保 温效果 ， 使 晶体 和 电路 连 续工 作 ８小 时 ，温 度 升 高不 超 过
国 外 测 井 技 术
２ １ 年 ４月 ０１
与 脉冲幅度模 ／数变 换值 ，通过谱分类 系统 和数 据 存 储器将所 获得 的对 应幅度 的脉 冲信 号存 储 、 累加 ， 数码 编译器完成 对地 面下发 的曼彻斯特码 信息 的译 码， 把译 码后 的数 据送 给单 片机 系统 ， 同时完成对单 ０ ｃ恒温 ６ ＝ 小时的情况下 ， 保温瓶内部温 度不超过 １０（，晶体的能量分辨率不发生太大变 ５￣ ２ 化， 确保 晶体 在测井过程 中充分发挥其优 越 的性能 。
另 外 ， 了尽 量降低探测器受 温度 的影 响 ， 为 采用 了杜 瓦瓶 的结构 ，在探测 器周 围充人 了压强 为 １ Ｐ Ｍ ａ的
余油饱 和度 的一种 脉 冲中子测 井方 法 ，从 实 际应用
至今 已经有 近 ２ ０多年 的历 史㈣ ， 碳氧 比能 谱测 井 的
仪 器通 过控制 电路 使 中子发生 器 以一 定 的时序 发 射 中子 ， 中子轰 击地层 后 ， 生能 量级不 同 的各种 产
射线。 探测 器完 成对 ＾ ｙ射线 的探测 ， 照吸收 按 射线能 量 的高低 ， 出相 应 幅度 的电子脉 冲信号 。 输 对
Ｓ６ Ｆ 气体 。
３ 中子 发生器控 制部分的 实现 ． ３
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
ＷＯＲＬ Ｗ ＥＬ Ｌ ＧＩ Ｄ Ｌ ＯＧ ＮＧ ＴＥ ＨＮＯ ＯＧＹ Ｃ Ｌ
Ａｐｒ２ ．０１１
Ｔｏａ ８ ｔｌ１ ２
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综合应 用 ・
高温 高 压碳 氧 比测 井 仪 的研 制 与应 用
栾 一 秀 郭 帅
渤海钻 探测 井公 司
摘
要： 由于测 井深度 的增加 ， 引起 的 井温和压 力的升 高限制 了 Ｃ／ 测 井的应 用 ， Ｏ 以往 的 Ｃ／ 仪 Ｏ
器不能 满足 目前 日益 复杂 井况的 测量 ， 为此进 行 了高 温高压 Ｃ／ 测并仪 器的研 制。根 据碳 氧 比测 Ｏ
井原理 ， 过 高温 高压技 术 的应 用 ， 通 设计 了高温 高压 碳氧 比测 井仪 。 实验 和 实例 结果表 明 ， 器在 井 仪 深 ４０ ５ ０米 ， 温度 约 １５ 的条 件 下 可 以稳 定 工作 ， 量 结 果 与地 层 资料 相 符 ， 明 该仪 器设 计 合 ７℃ 测 证 理， 达到技 术要 求 ， 可以在 复 杂境 况 下可靠 工作。
中子热 化并 产生俘 获辐 射 ， 射弹性 射线 。碳 氧 发 比能 谱测 井 ，就是对 地层 中先 后产 生 的这两 种 ｒ 射 线做 能谱分 析 ， 出碳 氧 比值 ， 求 进而 确定含 油饱 和度
的测井 方法 。
改进 。ＣＯ测井 是 目前套 管井 评 价地层 剩余 油 饱和 ／ 度 的一种重 要方法 ，具 有受地 层水 矿化 度影 响小 的 优点 ， 以定 量地对 地层储 量 和水 淹度进 行解释 。 可 以
幅度满 足上 、 阈要求 的 ＾ 下 ｙ电子脉 冲信号进 行模 ／
数 变换 ，给 出脉 冲到达标 志 和模 ／数 变换结 束标 志
作者简介 ： 栾一 秀（９ ３ ）女 ， １ ８ 一 ， 工程 师， 现从事仪 器管￣ ＿ ， ｙｚ 作 参与过 国家自然基金项 目《 ｒ 旋转钻柱与钻 井液耦合动力学分析》 。
基本原 理是 ，通过 脉 冲 中子源 以一定 的脉 冲宽 度和
重复 周期 向地层 发射 中子束 ， 能量 为 １Ｍｅ ４ Ｖ的 中子 进入 地 层 ， 与地 层 中的 １ Ｃ １ ０、８ ｉ ０ ａ发 生非 ２ 、６ ２ Ｓ、 Ｃ ４ 弹散射 ， 并发 射非 弹性 射线 ， 图 １ 示１ 如 所 ３ １ 中 。在 子 发射后 的脉 冲 间隔里 ， 主要作 用过 程是 弹性散 射 ，
温 （ 或温度缓 慢变化）就 非常必要 。通 过改变吸热
剂 的配方 ，采用 高质量 的金属保温瓶并增 大几何尺 寸 ，考 虑到仪 器较长 ，在 两端分别 加入 吸热剂 以 保证其 内部温度 的平衡 ， 使其 达到更好 的保 温效果 ， 使 晶体 和 电路 连 续工 作 ８小 时 ，温 度 升 高不 超 过
国 外 测 井 技 术
２ １ 年 ４月 ０１
与 脉冲幅度模 ／数变 换值 ，通过谱分类 系统 和数 据 存 储器将所 获得 的对 应幅度 的脉 冲信 号存 储 、 累加 ， 数码 编译器完成 对地 面下发 的曼彻斯特码 信息 的译 码， 把译 码后 的数 据送 给单 片机 系统 ， 同时完成对单 ０ ｃ恒温 ６ ＝ 小时的情况下 ， 保温瓶内部温 度不超过 １０（，晶体的能量分辨率不发生太大变 ５￣ ２ 化， 确保 晶体 在测井过程 中充分发挥其优 越 的性能 。
另 外 ， 了尽 量降低探测器受 温度 的影 响 ， 为 采用 了杜 瓦瓶 的结构 ，在探测 器周 围充人 了压强 为 １ Ｐ Ｍ ａ的
余油饱 和度 的一种 脉 冲中子测 井方 法 ，从 实 际应用
至今 已经有 近 ２ ０多年 的历 史㈣ ， 碳氧 比能 谱测 井 的
仪 器通 过控制 电路 使 中子发生 器 以一 定 的时序 发 射 中子 ， 中子轰 击地层 后 ， 生能 量级不 同 的各种 产
射线。 探测 器完 成对 ＾ ｙ射线 的探测 ， 照吸收 按 射线能 量 的高低 ， 出相 应 幅度 的电子脉 冲信号 。 输 对
Ｓ６ Ｆ 气体 。
３ 中子 发生器控 制部分的 实现 ． ３