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
录到的位置。
tm 水 流12从ta中子[源f到(t探)td测t器]/[的时f 间(tt)mdt为] ：
氧活化水流测井时间谱图
油管峰值 油套环空峰值
氧活化水流测井时间谱图
零流量
目录
一、脉冲中子水流测井测量原理 二、脉冲中子水流测井技术指标 三、脉冲中子测井数学模型 四、测井技术特点及资料解释 五、测井应用与典型实例
仪器最大耐压：60.0Mpa；
仪器最大耐温：125 ℃ ；
仪器最大外径：43.0mm ； 仪器重量：30.0Kg ；
注入管柱 注入流体 井况要求 测量方式 测管外流 启动流量
缺点
同位素吸水剖面
统注井、分层配注 油田水
电磁流量计
喇叭口在层段以上 的统注井、分层配注
油田水、聚合物
超声波流量计
喇叭口在层段以上 的统注井、分层配注
油田水、聚合物
井筒干净
井筒较干净
井筒较干净
连续测量
连续测量、点测量
连续测量、点测量
是
否
否
较低流量
脉冲中子氧活化水流测井技术
前言
随着油田采油开发的不断深入，应用驱油和调剖的介质从水发 展到聚合物、三元复合剂和CDG凝胶等。由于这些流体介质粘度 高，常规的测井方法不能完全适应注入剖面的监测需要，一定程度 上影响了油田注采关系的协调。我公司引进的多功能脉冲中子氧活 化水流测井仪是解决这一问题的有效方法。多功能脉冲中子水流测 井仪是集注水、注聚和三元复合驱油的专项监测技术，可以满足三 次采油注入井吸液剖面的测井需求，它不受流体粘度、管柱结构、 岩性、孔隙结构和大小的影响，能够有针对性地为改善注聚井、注 水井驱油效果及措施提供可靠的基础资料。我公司在多个油田进行 脉冲中子氧活化水流测井技术服务，所测资料经各采油厂和地质所 领导、以及有关专家们的论证和验收，一致认为该项技术能够准确 地反映聚合物注入剖面，与动态资料结合的好，尤其是它的油套环 空测量技术，解决了油田多年来因测试管柱下过注入层而无法监测 的难题。
远探测器（图c、d）总 的计数率仅包括恒定的背景分 量和流动氧分量，这是因为忽 略了静态氧的影响。
油
套
油
套
管
管
管
管
泥
下水流
泥
上水流
岩
岩
中子源
注
注
入 层
探测器
入
层
探测器
中子源
致
致
密
密
层
层
下水流测井
上水流测井
1、正常注入条件下， 采 用密闭测井施工； 2、测井时根据井下管柱及 井下工具的情况判断水流 方向，确定仪器组合方式； 3、点测前应用GR、CCL进 行深度校深； 4、遵循顺流测量、流量守 恒的原则，按大流量到小 流量的顺序，沿着水流方 向定点测量，并将水流各 分支测量清楚，追踪到零 流量。
伽马探测器
+Z2
0
0
ta 中子爆发时间宽度；
Z=Ls
f(t) 中子脉冲过后探测器计数率随时
间变化函数。
水流方向
若以Ls表示源距(中子源靶到伽马射线 探测器晶体中央的距离)，则水流相对于仪
中子源
器的速度为：
Z=0
Q
S有效
V
S 有效
Ls tm
Q 流量；
S有效 井下管柱有效横截面积；
一、脉冲中子水流测井测量原理 二、脉冲中子水流测井技术指标 三、脉冲中子测井数学模型 四、测井技术特点及资料解释 五、测井应用与典型实例
伽马探测器 Z=Ls
中子源
Z=0
r
+Z2
C E
z2
da(t) exp{2[r 2
(z
LS
)2 ]1/ 2} dz
4 z1
r2 (z LS )2
C—探测器计数率；
间接测量流量，存在同位 素沾污、漏失、沉降，精
度低
中等流量
原油敏感性强，注聚井 测量精度低
中等流量
原油敏感性强，注聚井 测量精度低
目录
一、脉冲中子水流测井测量原理 二、脉冲中子水流测井技术指标 三、脉冲中子测井数学模型 四、测井技术特点及资料解释 五、测井应用与典型实例
脉冲中子水流测井是一种 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：n+16O→16N+p而 反应产生的16N要以 7.13s的 半衰期进行衰变, 其反应式 为:16N→16O+ r 16N衰变发射出 的r射线能量不是单一的，主 要是6.13MeV高能量的r射线。 通过对16N发射的r射线进行探 测,可以知道仪器周围16O的分 布,从而判断出仪器周围水流 动的情况。
GR、井温、 压力、CCL
中子源
探 测 器 阵 列
中子源
测井特征图
假 如 零 流 量 条 件 ( 图 a) 存在，则总信号只有两部分， 即背景组分和静态氧活化，总 计数率呈指数规律衰减，半衰 期为7.13秒。
在稳定流动状态下（图 b），总信号包括三个组成部 分：由天然背景得到的常规背 景组分、静态氧活化和流动氧 活化组分。