宽能域中子伽马能谱

泥岩中含有泥岩中含有高岭岩成分且放射性元素Th/U比的值很高，则说明沉积是在大陆条件下发生的。根据 放射性元素的 Th/U比值可以轻易地确定沉积条件：在2127米以上为海洋性条件，向下为大陆性条件。 2135.0-2136.5米深度段铀、钍、钾的含量最低，这说明在该地层的剖面中存在有孔渗性质很好的砂岩。 2144.0-2146.5 及 2146.5-2174.0米深度段，铀、钍、钾的含量很高，这决定了该段的渗透率很低。这与存 在大量的泥岩物质、在油水界面中有石油氧化及吸附铀离子有关。
其中 F(Clпв) – 淡水地层的氯函数; ; a и b – 井眼地质、技术条件系数。 F(Кп) – 使用中子-中子测得的孔隙度函数。 地层氯含量参数f[M(Cl)]为： f[M(Cl)]=F(Clтек)-F(Clпв), F(Clпв)为淡水地层氯函数, F(Clтек)为测量的氯当量函数 。
A
B
图1
在图A中，长，短源距探测器及自然伽马能谱探测器为 由NaI晶体与光电倍增管组成，在长，短源距探测器晶 体外罩有錋套。长，短探测器都采用了两个256道进行 分析，一个256道能谱分析范围为0.03Mev-3Mev （道 宽为2.4Kev） ，一个256道能谱分析范围为3Mev-8Mev （道宽为32Kev）。能谱分析的死时间为4微秒，探测 器的能量分辨率为10%左右，并具有自动稳谱系统。 仪器传输系统为曼彻斯特码2。
图13 利用氯当量能谱测井仪分析判断1112-1118m井段为油层，打开后获得油流。
3.对乌恩文油田第361号井进行解释的结果
图14
本井为聚合物高矿化度井液钻井，在钻井过程中在1980-2040m井段有大量漏失，下套后两个半月进行了 氯当量能谱测井。1982.5-1987.5m，1996.7-1999.2m，2002-2005.5m，2011.5-2015.5m，2018.0-2021m井 段被判断为油层，打开后得到60m3/天油流。
计算孔隙度系数 (%), 函数 F(Кп) (у.е), F(Cl_ngk)(у.е.), F(Cl_h) (у.е.)
建立交会图： F(Cl_h) 与 F(Кп), F(Cl_ngk) 与 F(Кп), τ 与 F(Кп)的交会图, 建立对应含水层(ВП)及含油层(НП)的对应关系
计算М(Cl_h) (у.е.), М(Cl_ngk) (у.е.),
值 <13 0.03-8 0.1-8 ±10 ±15 ± 2 1.70g/cm3-2.90g/cm3 0.05g/cm3
最大工作压力 工作温度极限 井下仪器直径 井下仪器不间断持续工作时间 开启井下仪器后进入工作状态的时间 电缆头上井下仪器的供电电压 电流
80 Мpa 120 °С 90 ± 1 mm 不超过8 小时 不超过15 分钟 +80±10 伏 不超过0.3 安
氯能谱技术指标
三.创新技术
俄罗斯宽能域中子伽马能谱系列测井仪，相对于目 前各国使用的中子-伽马能谱分析测井仪有许多的创新 技术，提高了解决地质问题的能力，这些创新技术是： 在长、短探测器的晶体外套了一个錋套，入 射到地层 中的中子，经慢化后，一部分热中子被地层散射，到达 探测器，进入錋套，被錋俘获，放出了478Kev的伽马射 线，被探测，如下图所示。
图5
在图5中红线表示宽能域伽马能谱在大斜度套管井中测量的 地层密度； 黑线表示在裸眼井中补偿密度测井仪测量的地层密度； 两种密度在大多数情况下重合较好。
图6
图6是中子伽马能谱在油管中测量的地层密度； 红线和蓝线分别表示宽能域中子伽马能谱在油管 和套管中测的地层密度； 在绝大多数情况下两种密度重合较好。
4.对乌恩文油田第361号井(套管井) 9087号井(裸眼井) 4.对乌恩文油田第361号井(套管井)及9087号井(裸眼井)剖面进行对比的例子 对乌恩文油田第361号井 号井
综 合 能 测 井 的 数 饱 据 的 饱 和 度 和 度 谱 氯
15 对套管井的 的 子 油 及裸眼井的 井 进行 比
在长庆油田分别对长1井、长2井、长3井生产井进行了测量，测量 进行得比较顺利，均一次测成，测井资料符合要求，经处理分析结 果如图十五、十六、十七所以示，其中长1井解释了7层，长2井解 释11层，长3井解释13层，所解释的31层与完井解释及生产现状对 比说明解释结果是合理的。 其中长1井，1241-1244米，原解释为干层，俄罗斯基于该层孔隙 度大于10%以上，密度值约为2.37克/cm3左右，含油饱和度约为50% 等原因解释为油层，而且判断该井主要出水层为1252-1255.8米强 水淹层，因此建议采取措施堵住该层，对1241米-1244米试油。
计算含油饱和度系数%) ，计算时利用 F(Cl_h), Кн(%) F(Cl_ngk), Кн(%) τ. 形成LAS文件
6.利用铀，钍，钾含量进行储层类型及沉积相评价
利用伽马能谱数据确定沉积环境，放射性元素比的数据可 以用来判断岩石的岩性变化。这些放射性元素的地质值，根据 В.Х. 费尔特尔为下列数值： - Th/U 根据沉积环境的而变化: > 7 – 岩石风化的大陆性氧化介质; < 7 – 海洋性氧化介质(灰色及绿色泥岩); < 2 – 海洋性氧化介质(黑色泥岩、磷酸盐)。 - U/К 值确定泥岩沉积层中的有机碳，并可用来对沉积层 进 行地层学对应; - Th/К 值可以根据泥岩类型识别岩石的相。
图4
在图4中红线为宽能域中子伽马能谱在套管井中测得的地层密度 (ρch). 蓝线为裸眼井中测得的补偿密度(ρb). 红点为岩性分析的地层岩石密度.(ρk) 红线与红点重合比较好. 蓝线与红线在井眼较好的地方重合较好. . 统计表明:∆(ρk- ρb)=±0.077g/cm3 相对误差:δ=3.16% ∆(ρk- ρch)=±0.048g/cm3 相对误差:δ=1.99% ∆(ρch - ρb)=±0.068g/cm3 相对误差: δ=2.79%
判断含沥青层
哈腾姆矿田第301号井。根据伽马能谱数据确定，其铀含量比较高，且有钍的 异常的夹层，这些都说明在剖面中有含沥青的泥岩。
根据伽马能谱判断水淹层 在巴什基尔层碳酸盐岩1208.0-1220.0米深度井段可以发现放射性 化学异常区(铀分量)，这与油水饱和地层的洗井有关。
四.应用实例
1.中子伽马氯能谱方法对莫斯库德茵油田第N956号井解释的结果
二.仪器描述
俄罗斯宽能域中子伽马能谱系列测井仪是利用Po-Be （或者Pu-Be，Am-Be）中子源发射的快中子，进入地层 后经过散射慢化成热中子被地层俘获后产生俘获的伽马 射线被探测，并在0.03Mev-8Mev宽能域进行能谱分析。 宽能域中子-伽马能谱系列测井仪是由宽能域中子-伽马 能谱分析及自然伽马能谱分析集成一体的测井仪，如图 1A所示。中子-中子测井，中子伽马氯当量能谱分析， 自然伽马集成一体的测井仪组成其结构如图1B所示
对剖面进行岩性分层，评价井眼附近空间由于长期开采而造成的 变化； 确定套后储层空间的中子孔隙度； 确定套后地层密度； 确定套后储层混合液矿化度，氯的质量含量； 确定地层含油饱和度，在地层孔隙度大于10%,地层水矿化度大 于10g/L（10000PPM）的条件下定量确定含油饱和度，判断低阻 油层； 确定地层主要元素铀，钍，钾，钙，硅，氯，氢，锰，铁等的含 量，从而确定地层的岩性，泥质含量。 评价因温度、压力、地球化学以及其它技术性条件的改变所产生 开采层位的参数的变化； 确定油、气、水界面。 既可以在套管井里测量，也可以在裸眼井里测量，而且还能在钻 井液为气体介质时测量。 总之，该技术与过套管电阻率等仪器组成套后测井系列，评 价开发油气井的剩余油饱和度及确定有关地层参数。
4.仪器经过能量分辨率刻度，能量范围刻度，及现场刻度，确保仪器测量的可靠 性。在具体测量时具备自动稳谱系统，并实时显示，能实时监视测井质量。
图9
5.提高地层含油饱和度的分析精度，仪器采用了中子探测器组成的中子-中子孔隙 度探测系统，尽可能的减少干扰因素的影响。用氯当量函数F(Clж) 及F(Clм) 与 中子-中子孔隙度交绘，求取饱和度。并将求得的氯函数用纯水层的氯函数作基 值，求得氯的质量函数F[M（cl）] 作法是 ： F(Clпв)=а*F(Кп)2 + b*F(Кп),
长短源距比与地层孔隙度函数关系
利用地层中子俘获伽马作测量源，为体源，这些伽马经地 层散射到探测器进行能谱分析，取长、短探测器能谱分析 的低能区（约为97Kev-185Kev）的计数率，实现地层密 度测井.
密度函数与地层密度的响应关系
这种方法测量的地层密度的探测深度要比通常 裸眼井的补偿密度测井探测深度要大得多，受 井径影响要小得多。
俄罗斯宽能域中子伽马能谱技术
香港合创国际有限公司 2008-3-19
目录
一.概述 二.仪器描述 三.技术创新 四.应用实例 五.结束语
一.概述
俄罗斯宽能域中子伽马能谱测井技术由宽能域中子-伽 马能谱测井仪与氯当量能谱测井仪组成，是在套管中全面 探测地层密度，孔隙度，泥质含量，组成地层的主要元素， 岩性，饱和度等地层参数的综合测井仪,也可以在条件合适 的裸眼井里测量，是提供套后参数测量的综合测井方法。
指标名 中子伽马能谱 和 伽马能谱 长源距和短源距探头的能量分辨率 % 伽马能谱短节记录伽马-量子的能量范围，兆电子伏特 长源距和短源距探头中子伽马能谱低能量范围内记录的伽马-量子的能量范 围,基本相对误差，%，不超过 伽马能谱短节记录伽马-量子的能量范围的非线性相对误差，%，不超过 伽马能谱长源距和短源距探头和中子伽马能谱能量刻度的线性率，不超过% 在套管里测量地层密度的范围是： 测量密度的绝对误差：
图B中中子-中子长，短探测器为He3计数管，氯能谱伽马探 测器由NaI晶体和光电倍增管组成。 仪器直接测量的参数为中子-中子孔隙度，硬区氯函数 F(Clж) (2.5Mev-8Mev) ，软区氯函数F(Clм) 0.5Mev2.5Mev)。中子伽马测井仪技术指标
图3
利用錋俘获伽马射线，实现了仪器的两种功能: <1> 利用478Kev的伽马射线作探测器的稳谱源，提高了仪器进 行能谱分折的稳定性，而且保护了探测器的晶体不被活化。 <2> 錋俘获伽马射线的强度和地层中热中子通量存在着较好的 相关性，记录錋俘获伽马能窗（约为400Kev-550Kev）的伽马计 数率与地层热中子强度也有较好相关性。因此利用记录长、短探 测器錋窗的计数率，实现了中子-中子孔隙度测井。
10
а F(Cl_ж) (а) а F(Cl_ж) (а) а F(Cl_ж) (а) а F(Cl_ж) (а)
（图 F(Cl_м) (б) F(Cl_м) (б) F(Cl_м) (б) F(Cl_м) (б)
使用氯含量曲线解释的结构图
图11
利用氯当量分析的算法流程
消除测井文件中的故障 将测量到的物理参数按时间进行规整
综 脉 合 冲 测 井 数 据 的 饱 和 度 的 饱 和 度 谱 能 ， 氯 子 子 中 中 结 果 试 验
12 1446-1449m 1453-1456.5m 1462.8-1470.9m井 油 油 1474-1477m
2.对莫斯库德茵油田第N900号井进行解释的结果 2.对莫斯库德茵油田第N900号井进行解释的结果 对莫斯库德茵油田第N900
图7
图7显示四川油气田宽能域中子伽马能谱在套管井测井的密 度与裸眼井补偿密度的对比图。 总之，在井眼变化较大的油气田、宽能域中子-伽马能谱系 列测井仪提供了一种地层密度测量较好的方法。
3.利用宽能谱分析，提取地层的主要俘获元素，进行岩性分析。
图8 图中显示了长X井分析出的地层元素：钙，硅，氢，氯，铁，铀，钍，钾等元素 的含量
主要用途： 主要用途：
我国油田主要采用注水开发，地层水是一个很复 杂的系统，即使地层水处于一个平衡状态，也会由于地 层条件变化而压力、温度降低，地层水或与淡水接触， 或与化学试剂接触等原因会造成地层水中的盐沉淀，地 层骨架成分改变，泥岩物质变化， 被带出等。在酸化 压裂中，使用盐酸处理造成的地层水酸性增加会加快石 膏形成过程，对储层的渗透率会造成不利影响。碳酸盐 岩含油层开采过程中，随着使用注污水开采，由于盐均 衡的打破，在原来比较好的储层发生石膏沉淀。使储层 性质发生变化。而且，随着开采的深入，油层逐渐被水 淹。评价开采层的剩余油饱和度是个突出的问题，宽能 域中子伽马能谱测井技术就是解决这些问题的一个综合 测井技术。