脉冲中子氧活化上下水流组合测井技术
【优选】脉冲中子氧活化吸水剖面测井PPT资料
1、遥传短节 2、采集短节 3、中子发生器短节
g (6.13 MeV)
O16
O16*
Beta 衰变
N16 7.13s
半衰期
n
氧活化
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， 提高氧活化吸水剖面测井解释符合率。
脉冲中子氧活化吸水剖面测井工艺优化与解释创新
岔19-103井为笼统正注井，井 注水井吸水剖面测井方法主要有电磁流量计、同位素测井、脉冲中子氧活化、相关流量测井等水流监测方法。
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
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井解释符合率。 雁63-5井正反注解释剖面对比图
三、测水井工井艺与采资料取解释正创新反注相结合，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
管
中
Hale Waihona Puke 输远泥岩远电
传
砂岩
中
近路
输
泥岩
源
电
路
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
脉冲中子氧活化测井技术在海拉尔油田的应用
低注入量、低孔隙度、低 渗透率油田的注入剖面测
试, 现有的放射性同位素测井方法受到一定的限制,
由于同位素示踪法和流量法资料质量差及无法取得
资料等原因, 不能满足笼统正注井、笼统上返井和配
注井的注水剖面测试要求。
脉冲中子氧活化测 井技术恰恰解决了上述难
题, 同时脉冲中子氧活化技术在测井过程中不使用
任何放射性示踪剂, 克服了示踪剂的沾污、堆积和地
X 收稿日期: 2012- 02- 15
108
内蒙古石油化工 2012 年第 8 期
2. 2 在分层配注井中的应用
配注井在油管和套管之间安装了封隔器和配产
2012 年第 8 期 李多多 脉冲中子氧活化测井技术在海拉尔油田的应用
109
器, 通过测量水嘴上、下点的流量即可知道水嘴的吸 入量, 进而了解该层段的吸入状况。贝 60- 56 井为 取自海拉尔油田一口典型的分层配注井, 表 2 列出 氧活化测井结果与同位素测井结果对比情况。
关键词: 脉冲中子氧活化; 笼统注入井; 分层配注井; 测井解释; 海拉尔油田 中图分类号: P 631. 8+ 1 文献标识码: A 文章编号: 1006—7981( 2012) 08—0107—03
随着油田开发时间的不断增加, 油田储层非均
质性越来越复杂, 对于高渗层、大孔道、裂缝井或是
表 2 贝 60- 56 井脉冲中子氧活化 测井结果和 同位素吸水剖面测井结果对比 表
层位名称
脉冲中子氧活化测井 结果( 相对吸入量)
同位素吸水剖面测井 结果( 相对吸入量)
NII6 NII3 NII7 NⅡ12 NII13 NII15 NII16
0 12. 7% 16. 1% 55. 5%
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。
脉冲中子水流测井技术及其应用
器探测到并记录 其活化的时间谱线〔５ ４１ －。 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、 远 ３台伽马 中、 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 １２１ｓ和一个相对较长的数据 ，， ） ０ 采集期（ 典型值为６ｓ ； ０）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。
为主力吸水层， 这与该层的渗透性及对应油井的受
效情况相差很大。 ０４ ８ １ 对该井进行了 ２０ 年 月 ７日 脉冲中子水流测井施工， 注人压力为１． ａ筛管 ４５ ， Ｍ Ｐ
在射孔层段下部， 被测物质为油管及环套空间内上
水流， 注水层段为２ ６． 一 ３３Ｏ ， ３ ３８０ ２ ． 共有 个射 ９ ｍ
量到零流量。当遇到流量明显增大的井段时， 必须 重复测量来确定 ， 测量时中子发生器和探头要尽量 避开油管节箍。 ２２ 全井质且控制 ． 脉冲中子水流测井总的原则是对于每一种流体 的流动均要从它的出现一直测至其消失为止。 对于厚度小于 ｌ ｍ或渗透性较差的层段， 当吸
５０ ７５ １ ． １ ． ． ． ０ ０ ２５ １ ． ５０
积时间， ， 。
水流速度的计算公式为
脉冲中子氧活化测井在注聚井的应用
ａｎｏｍａｌａ［Ｊ］．Ｐｒｏｃｅｓｓ
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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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Ｄ井的测井解释成果图
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氧活化测井技术在油田开发中的应用
氧活化测井技术在油田开发中的应用油田开发过程中油层注入状况及水流情况的监测，直接关系着油田开发方案的科学制定以及注入工程的改造，脉冲中子氧活化测井技术作为近年来井下流体监测的新技术，在油田企业的生产过程中逐渐得到了广泛的关注和应用。
文章首先概述了脉冲中子氧活化测井技术的原理及使用仪器的性能，并通过具体测井实例说明了该技术在油田注入剖面监测及注入井找漏中的独特作用，以供参考和借鉴。
标签：氧活化测井；技术；油田开发；应用0 引言目前，传统的放射性同位素示踪、流量、井温等井下水流监测方法已无法满足新时期的油田开发需求，脉冲中子氧活化测井技术应运而生，并以其无污染以及受沾污、沉降及大孔道、裂缝发育等因素影响较少等优势在监测井下流体流动速度中得到了广泛的应用。
1 氧活化测井技术概述氧活化测井技术是测量井下水流速度、方向及流量的一种技术，其物理基础是脉冲中子与氧元素发生作用，使活化后的氧原子放射出特征γ射线，再通过探测仪器来获取周围含氧流体流动的情况。
具体来说，中子源发射能量为14Mev 的快中子与水中的氧原子发生核反应生成16N，16N以半衰变期为7.13s进行衰变还原成氧同时释放出6.13Mev高能γ射线，这些高能γ射线能够穿透几英寸厚的井中油管、套管及水泥环，通过探测器获取能够反映油管内、油套环形空间及套管外含氧流体流动状态的γ射线时间谱，进而判定水流实况。
氧活化测井技术一种示踪流量测量方法，示踪剂是被高能中子活化的水，反应公式为：16O（n，p）→16N →（16O+γ）氧活化测井技术常用的脉冲氧活化测井仪器有上水流、下水流及上下水流综合测井仪器等，这些仪器的有效利用离不开中子发生器与探测器这两种设备。
当中子发生器发射后会活化仪器周围的氧元素，含有活化氧原子的水随水流流动，在水流方向上设置γ探测器，该探测器γ计数率会在活化水流经探测器时增大，通过测量活化时间谱可以计算出水流从中子源流经探测器的时间（tm），公式为：tm=ta+式中ta为中子脉冲时间宽度；f（t）是探测器计数率随时间变化的函数，若以L表示源距，水流速度v为：v=在已知流动截面A的条件下，根据计算出的水流速度v则可以计算出水流量Q为：Q=v×A2 氧活化测井技术在油田开发中的具体应用目前部分油田的水井分注采用的是油套分注技术，此技术虽然具有管柱结构简化的优势但带来了新的问题：第一，限制了油套环形空间分层注水量数据的获取，例如在管柱中无法测量电磁流量及涡轮流量等；第二，油套环形空间同位素吸水剖面测井时由于油区周围环境差及井口设施不完善，拉长了配水间注入同位素的运移距离且造成配水间的放射性污染，威胁配水间职工的身体健康；第三，在进行同位素测井时由于注水井深部管柱的腐蚀严重，导致较长井段的油、套管沾污，无法获取层位上的同位素。
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。
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。
脉冲中子氧活化水流测井技术在延长油田的应用研究
脉冲中子氧活化水流测井技术在延长油田的应用研究【摘要】随着科学技术的不断进步，脉冲中子养活化水流测井技术也在不断发展，一些新型的脉冲中子氧活化水流测井仪得到了广泛的应用，例如DSC单芯多功能水流测井技术在四川油气区的推广应用，氧活化上下水流组合测井技术在吐哈油田开发中也广泛用，与传统技术相比，脉冲中子氧活化测井技术具有精度高、误差小、稳定性好、抗干扰能力强等特点。
文章通过对延长油田测井中存在的问题进行总结，认识到该技术能为延长油田提供了一种可靠的弥补常规技术不足的局面。
【关键词】脉冲中子氧活化水流测井技术延长油田1 脉冲中子氧活化水流测井技术的发展现状脉冲中子氧活化水流测井是一种测量水流速度的方法，始于上世纪60年代，但是正真大量投入生产应用的时间并不长，知道21世纪，这种技术的优点越来越突出，才被世界各大油田大量采用，主要用于测量注水井或注聚合物井中各个层位吸水量。
在国内，首先应用脉冲中子氧活化水流测井技术的油田是吐哈油田，2006年，吐哈油田通过脉冲中子氧活化测井技术对4口井进行试验，认识到这种技术在不仅适应于该油田疑难井吸水剖面测试，而且还解决了一些特殊井验窜、找漏的问题，为该油田提供了一种可以弥补同位素吸水剖面测试技术不足的新的动态监测技术。
新型中子养活化水流测并技术（DSC）在四川油气区也得到推广应用，在成功地实现了测量注水剖面等常规功能的同时，还可以用于分析气水同产井产水剖面、确定气藏气水界面、测量油管外油套环空水流（或套管外水流）的等新用途，极大地拓展了该技术的应用领域，在国内测井行业中引起了较大的响应。
2 原理简介脉冲中子氧活化水流测井技术是一种直接测量水流速度从而达到测量水流量的测井方法。
通过高能脉冲中子发生器向井中流体发射百万电子伏特的快中子，使其撞击水中的氧原子发生活化反应，水中的氧核160与快中子反应生成氮的放射性同位素16N，16N的半衰期为7.13秒，经过β衰变蜕变为激发态的160，并随即在向其基态跃迁时发射出具有高能特征的伽马射线。
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。
氧活化水流测井技术
管外谱峰
2414.5m 套管外流量
2415.6m 套管外流量
2419.6m 套管外流量
2440m 套管外流量0
2451m 套管外流量0
扣56-1井氧活化水流测井解释成果图
目 录
四、结束语
目录
现场测井应用表明：氧活化水流测井具有适用范 围广、测试工艺简单、测量精度高等特点。对存在井 下同位素注入剖面严重污染井、油套分注井、大孔道 注水井、注聚合物井、管外窜槽检查等有良好适用性。 随着此项测井技术的不断推广，氧活化水流测井在油 田注入剖面监测工作中能够发挥更为重要的作用。
2434.70m封隔器不密封
封隔器2961.93m
氧活化测井解释结论
1、2434.7m封隔器不密封，本井产 液位置为NgIV(2429.8～
Y堵1925.82m
2432.7m)，所产流体经由
2434.7m封隔器向下流动至引鞋、 带孔管处进入油管产出。 2、2162.20m、 2301.05m 、 2421.23m三处滑套关闭。 3、Ed2油组基本不产液。
DSC 型 氧 活 化 水 流 测 井 仪由 遥 测 短 节（CCL、井温、压力及 自 然 伽 马）、测 量 短 节（4个 伽 马 探 测 器）和 两个中 子 发 生器 组 成。
中子发生器
3) 氧活化水流测井方式
一、氧活化水流测井的测井方法 二、氧活化水流测井仪的验收情况 三、氧活化水流测井仪的应用 四、在测井工艺上采取的措施 五、结论
上水流测井方式
下水流测井方式
4) DSC型氧活化水流测井仪对比其他氧活化测井仪的优点
1) 上下中子管同时测量上、下
上中子发生器
水流速；
D4 D3 D2 D1
2) 采用多次累加，使测量精度
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
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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
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。
氧活化水流测井技术
未来发展方向
仪器改进
未来可以通过改进仪器性能，提高测量精度和深度。
算法优化
进一步优化数据处理算法，提高数据处理速度和准确性。
多参数测量
将氧活化水流测井技术与其它测井技术相结合，实现多参数测量， 更全面地了解地层情况。
05
实际应用案例
油气田勘探案例
总结词：高效准确
并传递信息。
氧活化原理的应用范围较广，适用于各种类型的地层 和流体，能够提供准确的地层水流信息。
测井原理
测井原理是利用物理和化学方法对地层进行测量，以获取地层参数和流 体信息。
测井过程中，通过测量地层的电阻率、声波速度、中子孔隙度等参数， 结合地层流体的物理和化学性质，可以分析地层中的流体分布、流动状 态和储量等信息。
水文地质调查
地下水流向测定
通过测量氧活化水流的速度和方向，可以确定地 下水的流向。
地下水储量评估
根据氧活化水流的速度和扩散系数，可以估算地 下水的储量。
地下水污染监测
利用氧活化水流测井技术可以监测地下水的流动 情况，从而评估地下水污染的程度和范围。
矿藏资源勘探
矿藏边界确定
通过测量地层中氧活化水 流的速度和方向，可以判 断矿藏的边界位置。
该技术利用中子发生器产生的高能中子与周围介质中的氧原子发生碰撞，产生高 能氧原子，这些高能氧原子可以激活水流，使其具有放射性。通过测量水流的激 活时间和速度，可以推算出地层中流体的流动状态和性质。
技术发展背景
随着石油和天然气工业的发展，对地 层中流体流动状态和性质的评估需求 日益增加，氧活化水流测井技术应运 而生。
01
03
该技术需要配合其他测井方法使用，如电阻率测井、 声波测井等，以获取更全面的地层和流体信息。
脉冲中子氧活化上下水流组合测井技术
如果高能脉冲中 子发生器到伽马能谱探测器的距离用 Ｓ表示， 根据流体从高能脉冲中 子发生器到伽马能谱探测器的时间用 Ｔ表示， 那么井中流体的流动速度为 ｖ Ｉ ， 二Ｓ Ｔ 伽马 能谱探测器就能探测出 井中流体流动的速度； 在已知水溶液流动空间的截面积的情况下， 就
可以计算出流体的流量。
二、解决的技术关键问题
井通知单给出 １０ －１２ｍ射孔井段 １８ １８ 已被封堵。但测量发现， 该井的全部注
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液量全部被 １２．一１２． 吸收， １５６ １８０ ｍ 说明１ ８ １８ １ 一１２ｍ的底部没有被封堵 ０ 住。 测井解释成果图如图２ 所示。
漏， 失量为１．时／ｏ 漏 ４ ７ ｄ
该井的测试 目的是为检查封隔器的工
作状况， 从两次测量的结果对比看， 都已
经达到了测试 目的，１３ ． ｍ处封隔器 ０２２ ３
图 ４ ３ Ｘ 井氧活化测井解释成果图
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Ｚ 一 ２ 井是一口 １ Ｐ６ 注聚合物水溶液 的井， ０４ ５ １日 ２０ 年 月 对该井进行了 氧活化测井， 测井的目的是检查封堵井 段的封堵 效 果。该 井 注 人 压 力 为 １． Ｐ，日 ３６ ａ 注人量为 ９． ３ｄ Ｍ ５Ｏ ／，测 ｍ
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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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。
三、地质应用
(一)、检查射孔井段封堵情况
某井是一口注聚合物水溶液的井，2004年5月1日对该井进行了氧活化测井，测井的目的是检查封堵井段的封堵效果。
该井注人压力为13.6MPa，日注人量为95.0m3/d，测井通知单给出1108-1128m 射孔井段已被封堵。
但测量发现，该井的全部注液量全部被1125.6一1128.0m吸收，说明1108一1128m的底部没有被封堵住。
测井解释成果图如图2所示。
（二)、判断井下工具的位置
某井是一口注聚合物水溶液的井，测量时注人压力为14.6MPa，日注入量为98.0m3/d，测井通知单给出的喇叭口深度是1137.0m，射孔井段为1132.4一1179.7m。
在油管中在1138.0m处测到的流量为98.0 m3/d (如图3所示)，在1139.5m处在油管中仍能测到98.0 m3/d，在1140.5m流量变为零。
这说明该井通知单所给的喇叭口深度有误，喇叭口位置应在1140.0m左右。
(三)、检查配注井漏点位置
X3是一口注水井，测量时该井井口地面有水溢出，实测流量仅为82.2m3/d。
该井分四段下配水器，测量结果显示一级配水器进液56.4m3/d，二级配水器进液25.8 m3/d，其余配水器不进液，但目的层均未见有吸液显示。
二级配水器进液量流经885.4m处的封隔器上漏，并与一级配水器进液量和成一股水流经854.19m处的封隔器一直上漏，跟踪测试的结果是该流量到506.2m处变小，在505.5m处消失，分析认为505.5一507.lm之间套管有漏，中心漏点是506.2m。
（四)、检查井下工具工作状况
(1)、2003年8月16日利用组合仪对X10井进行现场测试，该井为一口注水井，注入压力为6.0MPa，日注人量为25.0m3/d，测试结果显示位于1032.23m处封隔器下漏16.8m3/d，因注入压力较低，封隔器却漏失，所以解释时对测试结果表示怀疑。
后于8月25日利用原氧活化仪器测试，在注入情况不便的条件下，测得结果仍是1032.23m 处封隔器仍下漏，漏失量为14.7 m3/d，该井的测试目的是为检查封隔器的工作状况，从两次测量的结果对比看，都已经达到了测试目的，1032.23m处封隔器漏失；两次测量的重复误差在3%左右。
(见表1)
(2)、L3井是一口注水井，该井注人压力14.8MPa，日注入量153.3m3/d。
射孔井段为1144.1一1207.lm，该井分三段下配水器，测井目的是检查封隔器工作情况及各射孔层段的吸液情况。
测量结果表明：一级配水器进液65.2m3/d，二级配水器进液27.5m3/d,三级配水器进液
60.6m3/d。
1178.1m处的封隔器上漏，漏失量为35.0m3/d。
1154.15处的封隔器上漏，漏失量为57.3m3/d。
上下水流(36.8+65.2)m3/d流量全部进入P17层，由于该层岩性较差，射开厚度仅为0.9m，但绝对吸液量为102.0 m3/d，注人强度为113.3m3/m，所以怀疑该层可能有裂缝存在(见图5)。
(五)、检查套管窜槽位置
L井是一口注水井，2002年7月5日对该井进行了氧活化测井。
该井分四段下配水器。
注入量为171.9 m3/d，压力为13.4MPa。
经测试各配水器进液清楚，一级配水器、二级配水器不进液。
三级配水器进液54.7m3/d，四级配水器进液117.2 m3/d，该配水器向下的流量为19.6m3/d进人SM3层。
在测量上水流时，自SUI1-3层的顶界1052.4m 起发现明显的双峰。
一直到1002.0m，双峰消失(见图6)。
综合分析:
（1）S II1-3层位上窜，上窜流量为49.0m3/d，由于一界面或二界面的环形空间不规则，故上窜流量计算误差较大。
（2）双峰一直跟踪到1002.0米消失，判断上窜的流量进1003-1002，窜到SII1-4层。
1013处的封隔器上漏，漏失量为54.7m3/d。
四、结论
脉冲中子水流测井通过检测氧活化产生的伽马射线，为不同井眼条件下测量水流位置和速度提供了更为准确有效的测试手段，可在油管内同时完成检测油管内、油管外、环套空间及套管外水流的位置和速度。
脉冲中子水流测井不受井内流体及管柱的影响，能够取代目前较常用的同位素测井方法，进行注入剖面测试，并有效地消除放射性污染和伤害。
在注入井中，不仅能检测出套管破损位置、探测和
识别水泥环中的窜槽位置、确定封隔器密封效果及水流进出口位置，而且在检查井下工具的机械完整性和多项流动剖面测量等方面有良好的应用前景。