宽能域中子伽马能谱

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。
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。
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。
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。
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.),
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。
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。
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
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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
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：
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。
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
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)。 仪器测量的全谱如图2所示：
图2
带伽马能谱通道的宽能谱中子伽马测井仪技术指标
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%
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
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。
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
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。
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。
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 。
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
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。
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
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),
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。