碳氧比测井

高精度碳氧比能谱测井的解释
通常为了对地层作出可靠的解释，还需以邻近水层为基线，将C/O测井曲线和Si/Ca曲 线归一化，然后覆盖，对地层的含油饱和度作出定性解释。如果目的层附近没有标准 水层，则可用邻近泥岩层或细砂岩层作基线进行覆盖。如果两条曲线覆盖后分离的间 隙越大，说明含油饱和度越高。
影响因素
上式中第一项占主要贡献，α是反映仪器灵敏性的响应因子，第二、三项反映地层密度 等因素对测量结果的影响，β是刻度系数，γ是截距。 除了含油饱和度，碳氧比能谱测井还能提供以下参数：
高精度碳氧比能谱测井的解释
资料分析:
根据碳氧比能谱测井的解释模型，碳氧比能谱测井通常记录下列曲线：
◆ Si/Ca曲线：这是一条俘获伽马计数率比值曲线，这条曲线是用来指示地层岩性的。在矿 化度变化不大的地层中，通常用它和反向的C/O曲线进行覆盖，在现场能快速地得出地 层含油饱和度的定性解释。
高精度碳氧比 4.1m 80--99mm 70--98kg 135--150o C
技术指标
2727XA C/O 13.64 英尺 （4.16米） 3-1/2 英寸 88.9 mm 200磅（90.72公斤） 270o F （132o C）
100 MPa 14 MeV 中子源
14500 psi (100 MPa) 14 MeV 中子源
仪器外径
80--99mm
42.8 mm
最大耐温
125--150o C
125--150o C ?
发射源类型
14 MeV 中子源
14 MeV 中子源
闪烁晶体
BGO（锗酸铋）
NaI（碘化钠）
探测器组成
BGO晶体\实验室光电倍增管
NaI晶体\普通光电倍增管
探测器尺寸
50mmX200mm （392.5 cm³）
1
*Φ
深度(m)
Φ
COR
SO SO（真）
1608-1616 0.434 0.1671 0.672 0.672
1622-1637 0.346 0.1280 0.678 0.683
1637-1644.2 0.302 0.0994 0.625 0.625
高精度碳氧比能谱测井的解释
由于地层和井眼对伽玛射线有散射和吸收作用，测得能谱中提取出来的C/O产额比与 nc/no比值有如下关系：
和度，如果两条曲线覆盖后分离的间隙越大，说明含油饱和度越高。
除了以上的因素，C/O测井还受到井内介质、流体密度、井眼条件等因素的影响。
高精度碳氧比能谱测井的地质应用
新井投产前，对储层进行再评价； 寻找高含水层，为堵水作业提供依据； 在枯竭井中，寻找有生产潜力的油层； 在观察井中，监测剩余油饱和度变化状况； 。 进行多井评价，确定剩余油饱和度分布； 检查油田驱油效果，为调剖提供依据。 辅助测井曲线帮助定性判断气层。
辐射光波长（nm） 是否易碎 是否潮解 是否需要恒温装置
BGO 13～15 9.3% 7.13 75 300 0.96 2.15
480 否 否 是
NaI 100 6.5% 3.67 51 230 0.34 1.85
415 是 是 否
高精度碳氧比时间序列
伽马射线在两个相同的时间间隔内 进行测量。中子的吸收发生在较低 能量的第二个探测时间内。
2005年高精度 碳氧比测井后， 认为上部15和 17号层含油性较 好，决定对这二 层射孔，同时封 住下部二层，投 产后，日产液 20.6吨，产油11 吨, 产水率为 46.4%。
比值法 ：在利用碳氧比能谱测井方法对地层进行分析时，通常总是取碳能窗范围内所 包含的伽马射线总计数与氧能窗范围内所包含的伽马射线总计数之比来评估储集层中 的含油量或其他地质参数。碳能窗与氧能窗中计数的比值称为碳氧比，碳氧比能谱测 井也由此得名。利用碳氧比来评价地层中的含油量有两个优点：一是可以消除中子产 额不稳定造成的影响；二是可以提高区别地层中的灵敏度。
高精度碳氧比能谱 测井原理及其应用
非弹性散射
快中子
核
测井原理
激发核
辐射俘获
慢中子
核
激发核
弹性散射
快中子
核
核
活化
利用快中子与地层中的原子核发生非弹性散射和弹性散射的反应，可将中 子的寿命分为：快中子、减速、扩散、俘获四个阶段。
在快中子阶段中子与原子核发生非弹性散射而产生伽马射线，记录这些伽 马能谱并用其分析储集层，就可以确定地层中含有元素的种类及其含量。
◆ C/O曲线：这是一条非弹性散射伽马计数率比值曲线。在岩性变化不大的地层中， C/O值的大小可以直接用来地层含油饱和度的高低；在岩性变化较大的地层中， 通常需要和Si/Ca曲线进行反向覆盖来判断地层的含油饱和度。
◆ 孔隙度指示比H/(Si+Ca)：测量俘获伽马计数比，可用来指示地层的孔隙度。
◆ 俘获比非弹曲线 ：测量记录俘获谱总计数率与非弹性散射谱总计数率之比。该曲线用以 反应地层岩性和孔隙度，并指示气层
高精度碳氧比能谱测井的解释
采用某油田测井公司提供的“陈3-26”综合解释结论数据，解三个联立方程得B、C、 D三个参数值。
某油田“陈3-26”综合解释数据及SO计算值及综合解释值比较
SO=
1.032+16.888*COR 1+21.536*COR
+
4.648*COR-1.032 1+21.536*COR
时间门A记录脉冲发射期间的产生 非弹性谱和俘获伽马射线谱（蓝 线），时间门B记录脉冲发射后的 俘获的能谱（绿线）,其中含有大 部分的俘获伽马射线。
从时间门A谱中减去时间门B谱的 一部分，可以得到经校正后的净非 弹性能谱（红线）。
高精度碳氧比能谱处理
高精度碳氧比能谱测井采用 开窗能谱处理技术，利用简 单的伽马射线能量分布模式， 把大量的伽马射线归结为单 一元素的贡献，提高探测的 伽马射线的数目，降低统计 起伏误差。
仪器在水槽和油槽中探测器能谱
这些能窗主要的响应是碳和 氧的产额，由于受其它核素 如硅、钙和铁等的影响，这 些核素的丰度随泥质含量和 岩性而改变。
高精度碳氧比测井记录的主要能谱
非弹性散射谱：
Si： 1.528MeV ～1.945MeV O： 4.862MeV ～ 6.633MeV Ca： 2.500MeV ～ 3.334MeV C： 3.195MeV ～ 4.654MeV
由于油中含有大量的碳、水中含有大量的氧，利用碳、氧能窗内的伽马计 数的比值（通常称为C/O）就可以确定地层的含油量，从而了解储层的剩 余油分布。
测井原理
能谱窗：由于快中子在地层中除了与碳和氧发生碰撞外，还与其他许多元素发生反应， 这一因素给碳氧比能谱测井数据分析带来困难。因此在对地层分析时，取碳的三个峰 值和氧的三个峰值进行总计数之比进行处理，碳的三个峰为4.43MeV、3.92MeV、 3.41MeV，氧的三个峰为6.13MeV、5.62MeV、5.11MeV，分别称为碳能窗和氧能窗。
25.4mmX152mm （77 cm³）
套管与仪器之间 3.14X60²-4.95²)=36.1cm²[占整个套管内空 的环型空间截面 间的36.1÷113=31.9%] 积
3.14X (60²-2.14²)= 98.7cm² [占整个 套管内空间的98.7÷113=87.3%]
探测范围 测井速度 测量能谱 计算So精度
36cm 50m/h 非弹性谱、俘获谱 ≤±7%（φ=35%）
8.5英寸 8 英尺/分钟 非弹性谱、俘获谱
闪烁晶体的性能比较
Βιβλιοθήκη Baidu
闪烁晶体 相对NaI的发光效率（%） 能量分辨率（对662keV，1cm3体积） 密度（g/cm3） 等效原子序数 荧光衰减时间常数（ns） 对0.5MeV γ射线的衰减系数（cm-1） 折射率
应用实例：在高含水井中寻找潜力层
• 左图是X采 油厂的一口 生产井，因 高含水关井 ，2005年高 精度碳氧比 测井后，认 为40，41， 43-45层含油 性较好，决 定对5层射孔 ，投产后， 日产液38.3 吨，产油4.5 吨, 产水率 为88.2%。
应用实例：在高含水井中寻找潜力层
左图是XX采油 厂的一口生产 井，原生产层 位是下部36和 37号地层，日 产液13.8吨， 产油0吨, 产水 率为100%；
BGO（锗酸铋） BGO晶体实验室光电倍增管 36cm 50m/h 非弹性谱、俘获谱 ≤±7%（φ=35%）
NaI（碘化钠） NaI晶体普通光电倍增管 8.5英寸 1 英尺/分钟 非弹性谱、俘获谱 ≤±10%（φ=35%）
仪器的技术指标
项目
技术指标
仪器型号
高精度碳氧比
PND-S
仪器长度
4.1m
29.42英尺 （8.96m）
影响因素
岩性：
C/O测井对碳的响应是灵敏的，在单独使用C/O参数时，却分不清岩石空隙 中所含的碳和岩石骨架中的碳。在石灰岩地层中，由于骨架中含有大量的碳 元素，这也导致了所测得的C/O值仍然很高，这就是对C/O测量的影响。为 此，人们必须分辨出地层岩石骨架中的碳和空隙流体中的碳。 由于硅和钙是砂岩和石灰岩分别所特有的，并且，硅和钙的非弹性散射伽玛 和俘获伽玛射线能量有较明显的差别。因此，利用非弹性散射Ca/Si或俘获Si/Ca 曲线区分砂岩和石灰岩。由于C/O受到岩性的影响，所以利用C/O值确定含油饱 和度时，必须进行岩性校正。通常用C/O测井曲线和Si/Ca曲线覆盖来解释含油饱
水线的计算可以采用下列公式计 算：WL=(C/O)w+K*Si/Ca
DCO=a*b
孔隙度，%
高精度碳氧比能谱测井的解释
解释模型：
碳氧比能谱测井的主要用途是在低矿化度、不稳定或未知的条件下，在套管井中测定 地层含油饱和度。地层岩性、孔隙度φ和含油饱和度So的差异造成C、O核素浓度的差异， 按线性体积模型，地层中碳和氧的原子密度比为：
式中 a——每立方厘米油中碳原子的数目；
b——每立方厘米岩石骨架中碳原子的数目；
c——每立方厘米油中氧原子的数目；
d——每立方厘米岩石骨架中氧原子的数目；
令 (C/O)N=COR B=b/a C=c/a
D=d/a
则可得出含油饱和度的解释模型
B+(C-D)*COR
D*COR-B 1
SO=
1+C*COR + 1+C*COR * Φ
主要技术特点
采用的是探测效率高、受热中子干扰小的BGO晶体 做探测器。
仪器的温度指标高、可达到150℃。 含油饱和度的测量精度，可达到±7个含油饱和度
单位。
仪器的技术指标
项目
仪器型号 仪器长度 仪器外径 仪器重量 最大耐温 最大耐压 发射源类型
闪烁晶体 探测器组成 探测范围 测井速度 测量能谱 计算So精度
孔隙度φ：
C/O比值受地层介质中碳元素含量的影响。因此，当岩性不变，地层孔隙度 由小变大时，纯油砂岩或纯油石灰岩的C/O比值相应的增大。
Φ<10% 不能应用 10%<Φ<15% 只能定性地区分油、水层 15%<Φ<25% 可以区分开油、水层，并给出地层的含油饱和度。 Φ>25% 可以确定含油饱和度，区分油、水层、弱水淹层和强水淹层。 矿化度： 盐水和硼对C/O的影响不大，但对俘获Si/Ca曲线有较小的影响。
2005年高精度 碳氧比测井后， 认为上部34和 35号层含油性 较好，决定对 这二层补射孔， 封住下部二层， 投产后，日产 液6.8吨，产油 6.6吨, 产水率为 2.9%。
应用实例：在高含水井中寻找潜力层
左图是XX采油 厂的一口生产井， 原生产层位是下 部27和39号地层， 日产液46吨，产 油0.9吨, 产水率 为97.9%；
应用实例：在高含水井中寻找潜力层
3-XX井是XX采油 厂一口生产多年的采油井，含水高 达95%以上，为了挖掘生产潜力，2004年6月进行高精 度碳氧比测井后发现第47号层为中水淹层，于是单采该 层，日产液27吨，产油5.5吨。
应用实例：在高含水井中寻找潜力层
2-XX井是XX采油 厂另一口生产多年的采油井，含水高达95% 以上，为了挖掘生产潜力，2004年3月进行高精度碳氧比测井 后发现第65号层为中水淹偏低层，于是单采该层，日产液11.3 吨，产油10.2吨 。
俘获谱：
Si： 3.195MeV ～ 4.654MeV Ca： 4.862MeV ～ 6.633MeV H： 2.014MeV ～ 2.431MeV Cl： 4.654MeV ～ 6.599MeV
碳氧比
高精度碳氧比能谱测井的解释
碳氧比是岩性和含油性等地层参 数的函数
假设所有不同岩性的水线点都落 在一条直线上，且其余混合岩性 的岩石点都落在两种岩石点的联 线上。