脉冲中子氧活化吸水剖面测井
探讨氧活化吸水剖面测井解释方法及其在油田的运用杨士珩
探讨氧活化吸水剖面测井解释方法及其在油田的运用杨士珩发布时间：2021-11-23T07:18:05.572Z 来源：基层建设2021年第25期作者：杨士珩[导读] 现如今随着我国各行业领域综合水平的提升，对于石油资源的应用越来越多，这也导致了石油的开发越发频繁，在油田早期开发与生产中往往不需要对其进行注水，但是随着油田和油层压力的不断降低胜利油田德利实业有限责任公司山东德州 251507摘要：现如今随着我国各行业领域综合水平的提升，对于石油资源的应用越来越多，这也导致了石油的开发越发频繁，在油田早期开发与生产中往往不需要对其进行注水，但是随着油田和油层压力的不断降低，为了实现稳产的目标需要进一步应用地层注水的方法增加地层压力，此种生产形式能够有效提高油田的开采效率，因此本文主要针对氧活化吸水剖面测井解释方法及其在油田中的应用进行深入的分析与研讨，希望能够有效提升我国油田开发综合生产水平。
关键词：氧活化测井；吸水剖面；解释方法；油田引言：在对油田进行注水开发时，水流状况以及水量注入情况要进行严格监测，这也直接关乎油田开发的综合效果，脉冲中子氧活化测井技术在我国很多油田企业中被广泛关注和应用，该技术在应用时能够全面了解注水井的现有注水状况，从而进一步合理调节注水量，而在此过程中同样需要测吸水剖面以了解每一层次的相对和绝对注入量，基于此，本文针对氧活化吸水剖面测井解释方法及该技术在油田中的应用进行深入探究有重要的实践及应用价值。
1 氧活化吸水剖面测井方法技术原理氧活化吸水剖面测井技术主要应用探测热中子被充分活化之后，进一步释放出活化后的伽马射线。
当活化后的热中子被射入油田地层之后，能够与地层中的其它物质发生相互性作用，并进一步产生弹性或非弹性散射的活化反应问题。
通过活化的伽马射线时间谱能够有效反映出油田油管内部、套管外以及各类含氧物质的情况，特别是能够对地下条件中的水分流动状况进行实时的测量与判断，同时也可以根据活化伽马射线的时间谱解析，进一步测算出地下水流的速度和水流量[1]。
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。
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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阐述油田常用的若干注入剖面测井方法
阐述油田常用的若干注入剖面测井方法1 注入剖面测井方法简介及仪器选择注入剖面测井方法主要有以下三种：（1）同位素示踪注入剖面测井：通过吸水情况可以很好判断井内的层位的渗透情况、封隔器是否漏失、沾污影响等，是一种比较实用的注入剖面测井方式。
（2）脉冲中子氧活化测井：是通过发射中子，使井内的水氧活化，此时的水溶液具有放射性，探测器会接收到放出的射线，从而对井内的流体进行跟踪。
（3）电磁流量计测井：是根据电磁感应原理，导电液体通过流量计，测得导电流体的流量。
根据井内情况选择仪器：（1）在笼统注水井中，喇叭口在层位上面时，适用于脉冲中子氧活化仪和超声波流量计，且不适合同位素示踪测井，因为受地层物质复杂多变，同位素易沾污。
喇叭口在层位下面时，适用于脉冲中子氧活化仪，而超声波流量计根本无法测量，同位素示踪剂在注入井中上浮困难，无法获得测井资料。
（2）分层配注井中，电磁流量计测井只针对配水器能够测量，对层内的吸水情况却无法实现。
而同位素测井和脉冲中子测井能很好地测出每个射孔层段的注入量。
（3）注水井中，若出现管外窜槽现象时，就应选择同位素测井和脉冲中子测井，对于管外的流体电磁流量计是无法测量的。
（4）聚合物注入井中，同位素示踪剂是固体，无法跟液体的聚合物相融合，所以电磁流量计和脉冲中子测井比较适合测量，因为它们不受其物质的影响。
2 现场测井方法的应用升26-22概况：升26-22井是八厂升平区块的一口注水井，井型为直井。
该井2009年9月前为油井，由于周围新井升27-斜23、升27-21、升25-斜21投产，考虑注采平衡及其高含水原因，在2009年11月将此井转注。
自2009年11月10日升26-22井转注后压力一直为零，日注入量25方。
施工过程：考虑到转注后注水压力一直为零，地质要求测试公司进行放射性同位素示踪法测试找漏。
因此，在2010年3月3日按施工设计要求将仪器下到位后在1400.0～1485m之间测自然伽玛、流温、压力、磁定位、流量曲线。
注水井吸水剖面测试技术——..
窜槽
注聚井
第八页第，七共页37页。
3、流量测井
（1）电磁测井原理：电磁流量计是根据
电磁感应原理，测量有微弱导电性流体在流经仪器探 头时，所产生的感应电动势来确定套管内导电流体的 体积流量。
选井条件：
①.注水管柱适合喇叭口在目的层以上的合注井或分注井；
四、应用分析
3
监 测 注 入 动 态 ， 为 调 剖 提 供 依 据
高76-15井（2009.4.14测）调剖前
第三十四第三页十，三共页 37页。
高76-15井（2009.9.21测）调剖后
四、应用分析
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井
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密封
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第三十五第三页十，四共页 37页。
四、应用分析
密封
密封
第三十第六三页十，五共页37页。
第十一页第，十页共37页。
3、流量测井
涡轮流量优点：
（1）不受地层物性及管柱污 染的影响；
（2）能反映出大孔道地层；
（3）可提供定量的解释结 果，为调整注水剖面提 供依据。
第十二页第十，一共页 37页。
4、脉冲中子氧活化测井
测井原理：脉冲中子氧活化测井是一种测量
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而产生的16N要 以7.13s的半衰期进行衰变发射出γ射线，其能量不是单
②.被测流体内不应有不均匀的气体和固体;
③. 被测流体内不应有大量的磁性物质。
第九页，第八共页37页。
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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。
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的优势
2018 年第 4 卷第 1 期 PETROLEUM TUBULAR GOODS&INSTRUMENTS• 85 ••经验交流•脉冲中子氧活化测井技术的优势丁军鹏(大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司黑龙江大庆163513)摘 要:通过分析脉冲中子氧活测井技术适用性，结合典型脉冲中子氧活化及同位素测井实例，表明氧活化测井技术具有影响因素少，不受井内液体性质、管柱结构影响，能够精确查找管柱漏失点，验证封隔器是否失效，消除粘污影响，准确给出各层吸入情况 等技术优势。
关键词:氧活化测井；同位素测井;影响因素;技术优势中图法分类号:P631.8 + 17 文献标识码:A 文章编号:2096 -0077 (2018) 01 -0085 -03D O I：10.19459/j. cnki. 61 - 1500/te. 2018.01.021Advantages of Neutron Oxygen Activation Logging TechnologyDING Junpeng{Logging & Testing Services Company, Daqing Oilfield Co. Ltd., Daqing, Heilongjiang163513, China)Abstract ：By analyzing the application of pulsed neutron oxygen activation logging technology, combined with the typical cases of the pulsed neutron oxygen activation and isotope logging, it shows that oxygen activation logging has less influence factors, and is not affected by the liquid properties and string structure. It can accurately locate the leakage point of the string structure, verify the failure of the packer, and eliminate the influences of the isotope contamination. At last, it can be used to determine the injection volumes of each interval accurately. Key w ords：oxygen activation logging；isotope logging；influencing factors；technical advantages〇引言随着油田步入开发后期，在水驱的长期作用下，注 入井吸水层的孔隙度大小不一。
第七部分 生产测井资料解释
脉冲中子氧活化测井仪器采用一个 较短的活化期（2s、10s视水流速 度而定）和一个相对较长的数据采 集期（一般为60s），以点测非集 流方式进行活化测量。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，记录下活化伽玛射线(能量为 6.13MeV)的时间谱（如下图所示）， 得到“峰位时间”，即水从中子源 流动到探测器所用的时间T；结合源 距S（远、中、近探测器源距分别为 180cm、90 cm、45 cm），就可计 算水流速度V；再根据被测点的横截 面积A，可计算出测点水流量Q。即， Q =（S/T）×A=V×A
涡轮流量测井方法分别为：多次通过法、两次通过法和单通过 法。其中多次通过法的测量和解释精度最高。
涡轮流量注入剖面的定量解释
• 视速度回归（每个层） • 确定表观速度 • （表观速度：管子的全部过流断面被混合物中的某一 相占据的流动速度） • 分层注入量计算
W120井涡轮吸水剖面处理界面
W120井涡轮吸水剖面解释成果图
自然电位
油管穿孔
水
嘴
封隔器
水
嘴
判 断 注 水 工 具 是 否 正 常 （ 电 磁 流 量 判 断 1 配 水 器 1 被 堵 ）
微电极
电磁流量
磁定位
配水器P1被堵
泵压：20.9MPa 油压：15.0MPa
封隔器F1
P
套压：0
配水器P2
（三）脉冲中子氧活化注入剖面解释
• 脉冲中子氧活化测井可以求得管外水流量。主要用于 注水、聚合物和三元复合剂的注入剖面测量，同时还 可实现对配注井内的管柱工具（水嘴和封隔器）是否 堵死、泄漏、油套变径以及管外窜流的检测等。脉冲 中子氧活化注水剖面解释资料精度高，为合理评价调 驱效果，调整注水开发方案提供可靠依据。
脉冲中子氧活化测井仪用户手册1
脉冲中子氧活化测井仪用户手册1 概述目前我国许多油田已进入三次采油阶段，注聚合物使得许多井内的黏度增加，传统的涡轮流量计和同位素视踪法已不能获得满意的测量效果。
电磁流量计虽可对笼统正注注聚井进行测量，但对于笼统反注和配注井却无法正确测量。
我们公司生产的这种测井仪器可以满足注聚合物水井吸液剖面测井工作的需要，同时该仪器对水井的找窜、找漏也可进行正确判断，可为三次采油及工程技术改造提供可靠的注入剖面测井资料。
仪器采用三芯供电方式，单发三收，单向测量方式，可通过仪器掉头方式，来实现双向水流的测量。
仪器采用20.83K的曼玛来进行传输，并可以下传指令l来控制中子发生器的工作状况。
2仪器的基本数据和技术指标：2.1 几何尺寸：仪器外径：43mm仪器总长：4500mm中子发生器短接：2100mm采集传输短接：2470mm近探测器距离：450mm中探测器距离：900mm远探测器距离：1800mm2.2 技术指标：2.2.1适用范围：仪器可用于笼统井的测量，也可用于配注井的测量。
耐温125 ℃耐压60MPA 2.2.2仪器技术指标仪器三芯供电（探测传输供电）：75V，一般工作电流85mA左右，灯丝工作时可达100mA以上。
仪器二芯供电（靶压供电）：80V，80mA左右。
当需要增加或减小中子产额时，可适当增加或减小供电电压。
仪器信号传输采用20.83K的曼玛信号，可下发指令。
3 仪器基本结构和工作原理3.1仪器的结构仪器主要由两部分组成：采集传输短接和中子发生器短接。
采集传输短接里又包括五芯接插件、磁性定位器、电源总承部分、远探测器、电路处理部分、阳极脉冲电路总承、中探测器和近探测器和七芯接插件等部分。
连接形式见（附图1）：其中五芯接插件的外壳习惯上称为三芯，为仪器采集传输电路供电芯。
五芯接插件的一环（中间芯）习惯上称为二芯，为中子管靶压供电芯。
五芯接插件的三环习惯上称为一芯，专门用来进行信号的传输。
七芯接插件的定义为一芯为信号线，二芯为靶压供电线，三芯为电路供电线，四芯、五芯为灯丝供电线，六芯为地线，中间芯为阳极脉冲线。
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。
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
相关流量法在精细吸水剖面测井中的应用
相关流量法在精细吸水剖面测井中的应用摘要：当前，分公司针对注水井吸水剖面测井主要有同位素示踪测井、脉冲中子氧活化测井和相关流量测井等方法。
其中，同位素示踪测井作为目前主要使用测井手段具有方便直观、成本低优势。
但限于其测井原理，该方法受放射性沾污和大孔道等因素影响严重，对于薄差层吸水程度难以判断。
同时对于套漏，窜槽、低注入压力井和单层突进井无法完全达到精细测井目，对于异常井测井具有一定局限性。
而脉冲中子氧活化测井虽能克服上述多种局限性，但测井工艺相对复杂，测井成本过高，导致大面积推广使用较为困难。
与上述两种测试方法相比，相关流量测井所使用的放射性示踪液具有井下工具和相对较低的测井费用、不沉降、较小的扩散、不沾染污油套管等诸多优点。
但是，有关流量测井方法目前在分公司范围内使用较为有限，且仅限于现场作业人员和解释人员的个人经验，存在着井下实际吸水状况不能准确反应的测井和解释方法单一、陈旧、测井工艺和解释结果等因素。
本文通过剖析相关流量测井的基本原理，分析了包括油套管管径变化、探头间存在流体损失和示踪剂释放的方式、仪器本身的影响和资料解释过程等多种因素。
为了克服深穿射孔、大孔道、窜槽、漏损、污损等因素的影响，增加薄差层的识别率，使测井结果更加真实可靠，为油田进入后期开发提供可靠依据，我们将优化测井解释流程，提高相关流量测井的准确度。
关键词：生产测井；吸水剖面；放射性示踪；相关流量；精细测井前言在精细吸水剖面测井过程中，速度法是当前较为常用方法，能够有效摆脱损耗法应用局限性。
注入井中之后在喷射器下方安装探测器，并且采用加装扶正器方式确保仪器处于居中位置，避免示踪剂喷射在井壁之上。
在使用速度法进行测量过程中，需要确保仪器位于两个射孔层中间，然后再将示踪剂喷射到井筒当中，最后对两点之间示踪剂传递时间进行测量，进而实现对每个解释层视流速合理确定。
示踪流量吸水剖面测井的应用原理主要是探测器会受到附近放射性失踪器的影响而出现相应的输出信号，借助于示踪剂放射衰变的原理。
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。
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解释结论
水层 致密层 油层 油层 油水层 油水层
2.提高注入量，降低尾端流量
不同流量下地层吸水情况
注入压力：21.2MPa 层号 厚度 (m) 绝对吸入 量 (m3/d) 30.62 0.00 21.39 4.86 2.32 0.00 2.05 相对吸入 量(%) 注入压力：21.7MPa 绝对吸入量 (m3/d) 相对吸入量 (%) 注入压力：22.6MPa 绝对吸入 量 (m3/d) 58.23 0.00 29.86 8.29 13.42 0.00 6.66 相对吸入 量(%)
二、氧活化测井工艺技术简介
测量原理图： 笼统正注井：测量环空上水流； 笼统反注井：测量环空下水流。 优点： 不使用任何放射性示踪剂，因 此不存在沾污、沉降及污染等 问题； 测井结果不受岩性和孔渗参数 以及射孔孔道大小的影响； 测井结果只与套管和油管中流 体的流速有关，与地层的其它 参数无关。
g (6.13 MeV) O16 O16* N16
Beta 衰变 7.13s 半衰期 氧R探测器 靶极 D4探测器 D3探测器 D2探测器 D1探测器 靶极
n
O16
仪器结构
二、氧活化测井工艺技术简介
通过改进氧活化测井施工工艺，优化仪器性能指标，精
细测井解释技术，使氧活化测井能够更好解决油田开发矛盾 的认识，油藏层间、层内剩余油分布以及生产井和注入井的 产、吸状况等方面的问题。在此基础上改进同位素沾污等影 响，相关流量测井技术与氧活化测井相互补充，相互验证，
3.正反注消除尾端流量影响测井结果
雁63-5井正反注解释对比表
测井顺序
序 号 层 号 射孔井段 (m) 厚度 (m)
正注
绝对吸入量 (m3/d) 相对吸入 量(%)
反注
绝对吸入 量(m3/d) 相对吸入量 (%)
全井
1 2 14 15 2814.60-2816.80 2817.80—2818.40 2823.20—2827.40
三、测井工艺与资料解释创新
3.正反注消除尾端流量影响测井结果
雁63-11井施工分别采用笼统正注和反注两种模式测
井，井内介质为水。笼统正注时，环空水流向上，测量井
段内采用环空上水流测井模式；笼统反注时，环空水流向 下，测量井段内采用环空下水流测井模式。
3.正反注消除尾端流量影响测井结果
雁63-5井正反注解释剖面对比图
油 管 套 管
源
近 中 远
传 输 电 路
远 中 近
泥岩 砂岩 泥岩
传 输 电 路
源
二、氧活化测井工艺技术简介
DSC单芯多功能水流测井仪适用性
氧活化测井仪适用性中的不足 测量下限高 测量解释精度 适用井的问题
套管内11m3/d标定谱线图
二、氧活化测井工艺技术简介
CCL探测器
1、遥传短节 2、采集短节 3、中子发生器短节
0.00
0.00 18.25 20.25 22.71
三、测井工艺与资料解释创新
1.氧活化测井与相关流量测井对比分析储层吸水情况
岔12-57井首先进行相关流量测量，用来定量计算各层 的吸水量；其次进行固体同位素示踪测量，用来细分层内 吸水量；最后测量关井井温曲线，定性判断各层的吸水量。 本井共有14个射孔层段，综合分析本井3个吸水层，17号层
提高氧活化吸水剖面测井解释符合率。
一、氧活化测井概况 二、氧活化测井工艺技术简介
三、测井工艺与资料解释创新
四、结论与认识
三、测井工艺与资料解释创新
1
2 3 4
氧活化测井与相关流量测井对比分析
提高注入量，降低尾端流量 正反注消除尾端流量影响测井结果 温度对比分析
三、测井工艺与资料解释创新
1.氧活化测井与相关流量测井对比分析储层吸水情况
素示踪方法的测井条件受到限制及存在污染；而中子氧活化方 法仪器成本较高，测量下限相对较高。但氧活化吸水剖面测井
应用脉冲中子无污染可循环利用的新方法，在油田开发应用中
收到很好的欢迎，如何持续稳步推进脉冲中子测井在油田开发 动态监测上的推广应用与改进完善，拓展氧活化吸水剖面测井
应用领域成为现阶段油田开发的重点。
汇报人：张洪亮 2011年11月
一、氧活化测井概况
二、氧活化测井工艺技术简介 三、测井工艺与资料解释创新
四、结论与认识
一、氧活化测井概况
油田注水开发中后期，如何能够更好掌握地层吸水情况， 合理调整注水井注水量，认识储层水驱效果，是提高油田采收
率关健。注水井吸水剖面测井方法主要有电磁流量计、同位素
三、测井工艺与资料解释创新
1.氧活化测井与相关流量测井对比分析储层吸水情况
通过测井对比分析认识：氧活化吸水剖面测井和
相关流量测井在寻找主吸水层过程中较一致。但相关 流量存在沾污影响及相关曲线只能定性认识认识地层 吸入量，氧活化吸水剖面测井通过定点打点测量流量 值，但是氧活化吸水剖面测井存在确定，即测点误差
58.1
0.00 19.0 0.00 0.00 0.00 8.6 0.00 13.3 0.00
三、测井工艺与资料解释创新
2.提高注入量，降低尾端流量
雁63-5井共6个射孔层，本井采用笼统正注方式应用氧活 化吸水剖面测井认识地层吸水情况，分别在30、44、58m3/d 三个不同流量下测取环空上水流，定量解释本井地层吸水状
序号 层号
1 2 3 4 5 6 11 12 13 14 16 17
层厚
2.6 2.6 2.4 3.6 2.6 1.0
吸水井段
2801.2-2803.8 2809.8-2812.2 2814.2-2816.8 2820.2-2823.8 2829.2-2831.8 2836.8-2837.8
层厚
2.6 2.6 2.4 3.6 2.6 1.0
氧活化测井 1 2 3 4 5 6 7 8 29 33 34 35 39 40 42 全井 2623.60—2626.40 2681.00—2684.00 2698.00—2702.00 51.0 2.8 3.0 4.0 86.40 39.09 1.19 5.31 100 45.2 1.4 6.2
相关流量测井 61.2 23.74 0.00 0.00 100 38.79 0.00 0.00
21.0
2.2 0.6 4.2 4.2 0.8 4.5 4.5
43.39
0.00 0.00 25.41 10.27 0.00 2.41 5.30
100
0.0 0.0 58.6 23.7 0.0 5.5 12.2
55.04
7.63 5.87 6.97 9.51 1.37 6.59 17.10
100
13.9 10.6 12.7 17.3 2.4 12.0 31.1
井 号 ：雁63-5X井 注水油压：21 MPa；配注(m³ /d)：30 射孔层段：2801.2--2837.8 m 喇叭口位置：2849.5 m
射孔井段
2801.2-2803.8 2809.8-2812.2 2814.2-2816.8 2820.2-2823.8 2829.2-2831.8 2836.8-2837.8
在5%，所以对于本井33、34、35号层为弱吸水层，
并不代表本井的绝对吸入强度。
三、测井工艺与资料解释创新
1.氧活化测井与相关流量测井对比分析储层吸水情况
岔19-103井吸水剖面测井解释对比分析成果表
序号 层号 射孔井段 (m) 厚度 (m) 绝对吸入量 (m3/d) 相对吸入量 (%) 绝对吸入量 （m3/d） 相对吸入量 (%)
井解释符合率。
一、氧活化测井概况
二、氧活化测井工艺技术简介
三、测井工艺与资料解释创新
四、结论及认识
二、氧活化测井工艺技术简介
目前，配注井注入剖面测井能在油管内定量测量管外分层注 水量最常用的方法有同位素载体示踪法和中子氧活化吸水剖面 测井。 对处于开发后期的油田而言，受大孔道、深穿透射孔、沾
污、同位素下沉以及注聚合物井流体粘度的影响，传统的同位
况。
该井随着注入压力及注入量的增加，12号层始终是本井的主 吸水层，14号层由弱吸水层上升为次吸水层，13、17号层一 直是弱吸水层，11、16号层基本不吸水。压力变化较小的情 况下，随着注入量增加注水井各层吸入量均有所增加，但油 层的吸入量增加速度远大于其他储层。
2.提高注入量，降低尾端流量
2702.00—2706.00
2710.00—2712.40 2735.00—2738.00 2743.00—2745.00 2750.40—2753.00
4.0
2.4 3.0 2.0 2.6
1.30
1.83 7.90 11.20 18.58
1.5
2.1 9.1 13.0 21.5
0.00
0.00 11.17 12.39 13.90
3
4 5
17
2827.40—2831.60 18 19 2842.70—2847.20 2833.80—2834.60 2838.20—2842.70
三、测井工艺与资料解释创新
3.正反注消除尾端流量影响测井结果
通过正反注认识本井结果截然相反，违背地层吸水情
况，地层吸水状况认识和氧活化吸水剖面测井启动流量影
响，通过正注反注对比校正，结合氧活化测井仪器标定认 识14、15号层吸水，反注验证14、15号层吸入量分别为6.45、
4.96m3/d。
综合测井解释本井测量井段内共有5个层吸水，14、17 号层为主吸水层，绝对吸入量为20.58m3/d。15、19号层为 次吸水层，绝对吸入量为11.14m3/d。
3.正反注消除尾端流量影响测井结果
测井、脉冲中子氧活化、相关流量测井等水流监测方法。 综合认识水流测井方法，氧活化吸水剖面测井等作为水流 测井方法，了解层间吸水状况，认识层内吸水韵律及封隔器验 封、套管漏失等方面取得了很好的监测效果。在此基础上拓展 氧活化吸水剖面测井应用，优化氧活化吸水剖面测井工艺方法， 注水井采取正反注相结合，关井前后不同时间温度变化对比和 不同压差下流量变化分析，提高氧活化测井在高压低渗储层测