王成榮 張炳軍 鄧介堂 劉海濤 徐秋貞 李 棟 吳 剛

(1.中國石油集團測井有限公司吐哈事業(yè)部 新疆鄯善)(2.中國石油天然氣集團吐哈油田分公司工程技術中心 新疆鄯善)(3.中國石油集團測井有限公司長慶事業(yè)部 陜西西安)

脈沖中子氧活化水流測井技術在吐哈油田的適應性研究

王成榮1張炳軍1鄧介堂2劉海濤1徐秋貞3李 棟1吳 剛1

(1.中國石油集團測井有限公司吐哈事業(yè)部 新疆鄯善)(2.中國石油天然氣集團吐哈油田分公司工程技術中心 新疆鄯善)(3.中國石油集團測井有限公司長慶事業(yè)部 陜西西安)

文章針對在吐哈油田動態(tài)監(jiān)測多年來主要依靠單一的同位素吸水剖面測試技術,已難以滿足目前油田動態(tài)監(jiān)測實際需要。通過脈沖中子氧活化測井技術在吐哈油田4口井的試驗事例,認識到該技術在吐哈油田不僅適應于疑難井吸水剖面測試,而且能解決一些特殊井驗竄、找漏的問題,為吐哈油田提供了一種可較好的彌補同位素吸水剖面測試技術不足的新的動態(tài)監(jiān)測技術。

吐哈油田;氧活化水流測井;同位素注水剖面測井;現(xiàn)場試驗

0 引 言

多年來,吐哈油田注入井的動態(tài)監(jiān)測主要依靠同位素吸水剖面法,但在很多特殊井,如基線異常高井、大孔道、裂縫井、深穿透射孔井、頂部層位與喇叭口間距大的反注井等特殊井,用常規(guī)同位素法難于解決此類井的剖面監(jiān)測。電磁流量、渦輪流量等流量法只能探測儀器直接接觸環(huán)境的流體流量,對于油管外的非接觸環(huán)境的流體檢測常規(guī)流量儀器無能為力。而氧活化水流測井能探測油管、套管、油套環(huán)形空間、一定距離地層內(nèi)水的流動速度和方向,測試結果不受井內(nèi)同位素的沾污、沉降、污染、井下工具、同位素進層、基線異常高等因素的影響,同時可以有效的檢查井下工具的有效性如封隔器的卡封是否嚴格、死堵配水嘴是否有效、絲堵油管是否有效等。使常規(guī)測井方法的疑難問題可以得到較好的解決。本文通過脈沖中子氧活化測井在吐哈油田4口井的試驗,對該技術進行了分析研究,得出了該技術在吐哈油田不盡適應于疑難井吸水剖面測試,而且能解決一些特殊井驗竄、找漏的問題,為油田提供了一種可較好的補充同位素吸水剖面測試技術不足的新的動態(tài)監(jiān)測技術。

1 脈沖中子氧活化測井技術

1.1 測井原理

脈沖中子氧活化測井是一種直接測量水流速度、間接測量水流量的測井方法[1]。測量時,高能脈沖中子發(fā)生器向井中流體發(fā)射14 Mev(百萬電子伏特)的快中子撞擊水中的氧原子并發(fā)生活化反應,快中子與水中的氧核16O發(fā)生(n,p)反應生成氮的放射性同位素16N,16N經(jīng)半衰期為7.13 s的β衰變蛻變?yōu)樘幱诩ぐl(fā)態(tài)的16O,并隨即在向其基態(tài)躍遷時發(fā)射出能量為6.13 MeV(97%)、7.12 MeV(4.9%)的特征伽馬射線。其反應方程式如下：n+16O→16N+p和16N →16O+γ。

測井原理如圖1所示。該高能伽馬射線能穿透井中的流體、油管、套管、水泥環(huán)。如果高能脈沖中子發(fā)生器到伽馬射線探測器經(jīng)過的距離為S,水流從高能脈沖中子發(fā)生器到伽馬射線探測器經(jīng)過的時間為 T,那么水的流動速度為V=S/T,在流動截面已知情況下,就可以準確的計算出各層的流量。

圖1 氧活化測井原理圖

1.2 測井儀器介紹

由中油測井吐哈事業(yè)部引進的北京松昊科技有限公司生產(chǎn)的,Φ38 mm單發(fā)雙向脈沖中子氧活化測井儀,由上、中、下三部分組成：上半部是遙測、井溫、壓力、磁定位及上探測器組;中部是中子發(fā)生器;下半部是自然伽馬及下探測器組。氧活化測井儀如圖2所示。

儀器各部分功能：遙測電路完成命令控制及數(shù)據(jù)采集傳輸功能;井溫、壓力、磁定位、自然伽馬完成輔助參數(shù)的測量及深度的校正,中子發(fā)生器部分根據(jù)下發(fā)命令完成中子的發(fā)射;上探測器組完成向上水流的流速測量;下探測器組完成向下水流的流速測量[2、3]。

圖2 氧活化測井儀

中子壽命測井儀是通過測量熱中子在地層中的平均衰減時間即熱中子的平均壽命進而求得地層的熱中子宏觀俘獲截面等多個地層參數(shù)的一種脈沖中子測井儀器,這些參數(shù)主要有 SF(遠 SIGMA)、SN(近 SIGMA)、N(近計數(shù)率)、F(遠計數(shù)率)、RNF(近、遠計數(shù)率比)等。

氧活化測井儀是通過對中子活化伽馬射線時間譜的測量來反映油管內(nèi)、環(huán)型空間、套管外含氧物質(zhì),特別是水的流動狀況的;通過解析時間譜可以計算出水流速度,進而計算水流量。

2 脈沖中子氧活化測井技術測井試驗

2.1 陵17-28井試驗

陵17-28井是丘陵油田的一口合注水井,日注水量30方,注水壓力13.2 MPa。該井是將1～8號層進行卡封、不配注,9～11號層進行配水。同時進行了氧活化、同位素、電磁流量測試并進行驗證對比,解釋結果與同位素、電磁流量對比結果見表1。從表1中可以看出兩種測試資料均反映第二封隔器失效,水從下部配水嘴進入并上返到第一配水組。氧活化與同位素、電磁流量測試結果基本一致。

表1 陵17-28同位素測試與氧活化測試結果對比表

2.2 四口對比資料的評價結果

陵17-28等四口井試驗結果見表2。通過表2,可以看出氧活化兩支儀器的重復性和一致性較好。

2.3 測井試驗結論

通過以上四口井的實驗說明：Φ38 mm單發(fā)雙向脈沖中子氧活化測井儀在吐哈油田測井時儀器正常且作業(yè)方法可行,該型號脈沖中子氧活化測井儀和這種作業(yè)方法在吐哈油田可以進行吸水剖面測井。

表 2 陵17-28、鄯515、神109C、神604井試驗結果

3 應用效果

氧活化水流測井在吐哈油田試驗四口井得到油田認可后,后續(xù)又測了7口井,我們通過這共計11口井的資料分析研究,總結出氧活化水流測井在吐哈油田四方面的應用：檢測層間竄槽;檢測油套漏失;異常井吸水剖面測試;疑難井吸水剖面檢測。

3.1 檢測油套漏失實例魯平5井

魯平5井是一口水平井,其管柱結構如圖3所示。2008年9月26日應用氧活化測井驗證水層(2 376.8 m～2 407.9 m)與隔縫管井段(2 449.15 m～2 683.9 m)是否竄槽。

圖3 魯平5井管柱結構圖

資料分析：測試結果：①水層段 2 396.0 m～2 407.0 m溫度有明顯正異常,說明該層段在動用,對該層段的塞封效果不好。②綜合測試結果見表3及分析認為水層2 376.8 m～2 407.9 m和油層2 449.0 m～2 686.0 m之間是否存在竄槽無法判定,產(chǎn)水既來自于水層段2 396.0 m～2 407.0 m,也自于隔縫段2 449.15 m～2 683.97 m。

表3 魯平5井氧活化點測測試結果

4 結論及建議

通過以上的試驗和資料應用分析總結,我們得出了以下結論：

1)目前該技術在國內(nèi)較為領先,儀器性能穩(wěn)定,測試工藝成熟,所測資料均達到設計要求,能滿足各項測試需要。為油田提供了一種可較好的補充同位素吸水剖面測試技術不足的新的動態(tài)監(jiān)測技術。

2)氧活化水流測井技術能有效解決多年來基線異常、大孔道、超長井段返注、高沾污、小薄層但射孔層段相隔較遠等井況,依靠同位素吸水剖面測試法難于解決的吸水剖面測試難題。

3)氧活化測井在油套管漏失、封隔器漏失、管外竄槽及單井、單一配水嘴器絕對注入量的檢測方面均優(yōu)于同位素測井技術。

4)氧活化水流測井技術在吐哈油田不盡適應于疑難井吸水剖面測試,而且能解決一些特殊井驗竄,找漏的問題,從而為油田提供了一種可較好的補充同位素吸水剖面測試技術不足的新的動態(tài)監(jiān)測技術。建議該項技術重點應用于鄯善、溫米等老油田的井壁沾污特別嚴重及污水回注致使一些井的基線異常幅度較高的分注井,同位素測井方法效果較差的吸水剖面測試。

[1] 郭海敏.生產(chǎn)測井導論[M].北京：石油工業(yè)出版社,2003

[2] 陳 剛.脈沖中子氧活化能譜測井在江蘇油田的應用[J].石油儀器,2006,20(6)

[3] 孫秀梅.脈沖中子氧活化測井儀的改進及應用[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā),2005,24(3)

[4] 尤立忠.脈沖中子氧活化測井技術及其在大港油田的應用[J].油氣井測試,2005,14(4)

[5] 龔 杰.MZY-DD1脈沖中子氧活化測井儀[J].石油儀器,2002,16(2)

Adaptable research of pulsed neutron capture oxygen activation logging used in Tuha oilfield.

Wang Chengrong,Liu Haitao,Luo Xiongmin,Xu Qiuzhen and Wu Gang.

Tuha oilfield dynamics monitoring mainly relies on the isotope injection profile technique which is too single to meet the actual need of oilfield.Pulse neutron oxygen activation logging technique as a new dynamics monitoring technique regarded as the supplement of isotope injection profile technique,can not only be competent for the injection profile of difficult well,but also resolve the problems of verifying channeling and seeking leakage in the particular wells in Tuha oilfield by in four logging experiments.

Tuha oilfield;pulse neutron oxygen activation logging;isotope injection profile;experiment

P631.8+17

B

1004-9134(2010)03-0064-03

王成榮,男,1969年生,工程師,1996年畢業(yè)于江漢石油學院地球物理勘探系測井專業(yè),現(xiàn)從事生產(chǎn)測井資料處理、解釋、研究工作。郵編：838202

2009-11-28

梁保江)

PI,2010,24(3)：64～66

經(jīng)驗交流