黎 明，戴祖龍，吳朝全，邱金權(quán) （青海油田測試公司，青海茫崖816400）

脈沖中子氧活化水流測井 （以下簡稱氧活化測井）是一種通過記錄活化氧的流動(dòng)時(shí)間譜來確定儀器周圍含氧流體流動(dòng)狀況的技術(shù)。由于不受注入流體粘度、大孔道地層、同位素沾污嚴(yán)重和高伽瑪本底異常等因素的影響，因而該技術(shù)不但適用于注入量合適條件下的注入剖面測井，還可用于查竄、驗(yàn)封和找漏，具有比較廣泛的應(yīng)用價(jià)值[1-3]。對(duì)于氧活化測井資料的解釋，研究者一般比較關(guān)注氧活化水流測井在低流量條件下的施工情況，但在多相高速流動(dòng)條件下氧活化水流測井則較少涉及[4]，尤其是在多相復(fù)雜流動(dòng)情況下，用常規(guī)的氧活化水流測井資料解釋方法來分析和評(píng)價(jià)水流狀態(tài)，往往無法得到正確的結(jié)果。為此，筆者對(duì)氣、水兩相脈沖中子氧活化水流測井解釋進(jìn)行了研究。

1 氧活化測井基本原理

氧活化測井的基本原理是通過可控中子源發(fā)射高能快中子，使得儀器附近存在于水中的氧被活化并產(chǎn)生16N的同位素，16N發(fā)生β衰變，釋放出高能的γ射線，通過一組伽馬探測器對(duì)γ射線進(jìn)行探測，根據(jù)源距和活化水通過探測器的時(shí)間確定水流速度，再由水流速度和流道橫截面積來計(jì)算流量。若水靜止，則應(yīng)該是隨時(shí)間呈指數(shù)規(guī)律遞減的譜線；若水流動(dòng)，則被活化的水流持續(xù)到達(dá)探測器，不斷疊加，就會(huì)在各探測器的時(shí)間軸上出現(xiàn)譜峰。因此，測量得到的時(shí)間譜應(yīng)包含本底、靜態(tài)氧活化計(jì)數(shù)和流動(dòng)氧活化計(jì)數(shù)3部分，一般采用線性回歸的方法求解上述3部分信號(hào)[5]。

2 新解釋方法的提出

2.1 計(jì)數(shù)率比值計(jì)算法

在氣、水兩相流動(dòng)情況下，氣體攜水高速沿井筒上行，被活化的水流會(huì)在極短的時(shí)間內(nèi)到達(dá)各個(gè)探測器，從而無法在水流時(shí)間記錄區(qū)獲得一個(gè)明顯、完整的流動(dòng)氧活化峰。以澀北氣田1-7-2井為例，該井測井時(shí)射開2層 （1048.0～1050.4m層段和1051.6～1056.0m層段）。在靜水區(qū)中測得的無流動(dòng)條件下呈指數(shù)衰減的水流時(shí)間譜 （見圖1）和有水流流動(dòng)時(shí)的水流時(shí)間譜 （見圖2）有明顯區(qū)別。從圖2所可以看出，3、4號(hào)遠(yuǎn)探測器計(jì)數(shù)率曲線 （D3、D4）無反應(yīng)，表現(xiàn)為恒定的背景值；2號(hào)近探測器計(jì)數(shù)率曲線 （D2）在活化時(shí)間之后迅速降至背景值，1號(hào)近探測器計(jì)數(shù)率曲線 （D1）在活化時(shí)間之后出現(xiàn)了異于靜水流條件下的時(shí)間譜曲線，說明該井內(nèi)有水流流動(dòng)。

澀北氣田1-7-2井各探測器計(jì)數(shù)及比值表如表1所示。由表1可知，在1071.2m處 （位于套管靜水區(qū)）D1／D2的比值為97.44，1050.8m處D1／D2的比值為72.31，說明有水從1051.6～1056.0m層段產(chǎn)出，從而引起比值改變。隨著產(chǎn)水量的增加，D1／D2的比值逐漸變小。在501.1m處測得的是油管內(nèi)的計(jì)數(shù)率比值，由于管徑縮小，流速變大，導(dǎo)致D1／D2比值發(fā)生變化，與現(xiàn)場實(shí)際情況符合。因此，將靜水區(qū)比值作為標(biāo)準(zhǔn)，依照比值規(guī)律，用井口計(jì)量乘以一個(gè)系數(shù)C去推算井底各層產(chǎn)水量[4]，從而得到合理的解釋結(jié)論。

圖1 1-7-2井靜水流條件下的水流時(shí)間譜

圖2 1-7-2井有流動(dòng)水條件下的水流時(shí)間譜

表1 澀北氣田1-7-2井各探測器平均計(jì)數(shù)率及比值表

2.2 兩相滑脫模型解釋法

當(dāng)出現(xiàn)測不到靜水流條件下的水流時(shí)間譜以及計(jì)數(shù)率比值規(guī)律不明顯的情況時(shí)，則無法用計(jì)數(shù)率比值法進(jìn)行解釋?？紤]到產(chǎn)氣井出水以后，井筒內(nèi)出現(xiàn)氣、水兩相流動(dòng)，大量產(chǎn)出的氣體攜帶水一起向上流動(dòng)，由于氣、水之間存在摩阻，會(huì)出現(xiàn)滑脫現(xiàn)象，其表現(xiàn)大體上呈3段變化，即上段為氣體的單項(xiàng)流動(dòng)，中段為氣、水兩相流動(dòng)，下段為積液段產(chǎn)氣或者不產(chǎn)。若氧活化測井的資料與中段的氣、水流動(dòng)段相關(guān)，則可按兩相流動(dòng)滑脫模型進(jìn)行解釋，其滑脫模型為[6]：

式中，Qg氣體體積流量，m3／d；Qw為水相體積流量，m3／d；Cv為速度剖面校正系數(shù)[7]；Yg為持氣率；Va為氣水滑脫速度，m／s；A為套管截面積，m2。

以澀北氣田XX4-21井為例，測井時(shí)共射開8層。圖4、圖5所示為該井1311.75m和1350.94m水流時(shí)間譜圖。從圖4和圖5可以看出，在活化時(shí)間區(qū)內(nèi)，顯示出D1、D2明顯呈現(xiàn)流動(dòng)活化峰位的疊加，尤其是1號(hào)探測器的測量值明顯升高，由此可判斷管內(nèi)有水流動(dòng)且流速很快。由于其計(jì)數(shù)率比值無規(guī)律，采用兩相滑脫模型進(jìn)行定量計(jì)算，結(jié)合產(chǎn)氣剖面測井資料，取Cv＝0.8；Yg在產(chǎn)氣剖面圖上讀得0.72；視速度62m／min，用井口計(jì)量推算井底真實(shí)視速度，Va＝26.43m／min；A＝0.0116m2。將上述參數(shù)代入式（2）得Qw＝9.88m3／d，再依次求得各小層間的Qw值，最終可確定各小層產(chǎn)水量。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

采用氧活化測井方法在澀北氣田進(jìn)行先導(dǎo)性試驗(yàn)，其中對(duì)澀北氣田1-7-2井的資料應(yīng)用比值法進(jìn)行解釋，對(duì)澀北氣田4-21井和6-3井的資料采用兩相滑脫模型方法進(jìn)行解釋，并與常規(guī)解釋方法結(jié)果及實(shí)際井口計(jì)量值進(jìn)行對(duì)比 （見表2）。通過表2可以看出，在氣、水兩相產(chǎn)氣井中，測得的水流時(shí)間譜采用常規(guī)解釋方法計(jì)算的產(chǎn)水量明顯高于井口計(jì)量，而在計(jì)數(shù)率比值規(guī)律明顯的情況下，用探測器計(jì)數(shù)率比值法求得的產(chǎn)水量比較接近于實(shí)際計(jì)量；在計(jì)數(shù)率比值規(guī)律不明顯的情況下，采用氣、水兩相滑脫模型求得的產(chǎn)水量與實(shí)際計(jì)量相符。

圖4 4-21井1311.75m處的水流時(shí)間譜

圖5 4-21井1350.94m處的水流時(shí)間譜

表2 3口井不同解釋方法計(jì)算結(jié)果及井口計(jì)量對(duì)比表

4 結(jié) 論

1）在產(chǎn)氣井氣、水兩相流條件下各探測器計(jì)數(shù)率比值具有明顯變化規(guī)律的情況下，采用探測器計(jì)數(shù)率比值法能夠?qū)Ω咚倭鲃?dòng)氣、水兩相條件下的氧活化測井資料進(jìn)行分析解釋。

2）在各探測器計(jì)數(shù)率比值規(guī)律不明顯的情況下，可以采用氣、水兩相滑脫模型對(duì)高速流動(dòng)氣、水兩相條件下的氧活化測井資料進(jìn)行解釋處理。

3）探測器計(jì)數(shù)率比值法和兩相滑脫模型方法的使用，拓展了氧活化測井技術(shù)的應(yīng)用范圍。

[1]吳少君，吳永劍，佟國章，等.脈沖中子氧活化測井技術(shù)在新疆油田的應(yīng)用 [J].石油儀器，2008，22（2）：66-68.

[2]陳剛.脈沖中子氧活化能譜測井在江蘇油田的應(yīng)用 [J].石油儀器，2006，20（6）：59-61.

[3]尤立忠，常文莉，楮冠求，等.脈沖中子氧活化測井技術(shù)及其在大港油田的應(yīng)用 [J].油氣井測試，2005，14（4）：58-60.

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[6]戴家才，郭海敏，秦民君，等.GHT在氣井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用 [J].石油天然氣學(xué)報(bào) （江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)），2006，28（2）：69-71.

[7]郭海敏，褚人杰.渦輪流量速度剖面校正因子的確定方法 [J].地球物理測井，1990，14（6）：37-44.