常琳娜

（中石油大慶油田有限責(zé)任公司測(cè)試技術(shù)服務(wù)分公司第九大隊(duì)，黑龍江 大慶 163853）

隨著油田開(kāi)發(fā)的不斷深入，環(huán)境保護(hù)意識(shí)進(jìn)一步提高，放射性測(cè)井方法逐漸向基于可控中子源的脈沖中子測(cè)井技術(shù)方向發(fā)展，基于中子壽命方法的示蹤測(cè)井方法已經(jīng)得到了應(yīng)用。為了在套管井含水飽和度高的產(chǎn)層中確定剩油飽和度和水淹層或水淹部位，20世紀(jì)90年代中期，大慶油田研發(fā)了中子壽命硼測(cè)－滲－測(cè)工藝，彌補(bǔ)了已有測(cè)井方法確定剩余油飽和度誤差大的不足，目前該工藝已應(yīng)用于我國(guó)許多油田，并得到了良好效果。該方法一般采用硼作為示蹤劑，因此，也被稱(chēng)為硼中子測(cè)井方法［1－2］。

此外，最常用的同位素測(cè)井放射性污染風(fēng)險(xiǎn)大，同時(shí)同位素示蹤劑運(yùn)輸、保管及使用不可避免存在放射性風(fēng)險(xiǎn)。大慶油田提出的非放射性示蹤流量測(cè)井方法很好地解決了這些問(wèn)題［2］。該方法的技術(shù)思路是把具有一定聚合性的示蹤劑在油管內(nèi)釋放，與井內(nèi)流體形成懸濁液，示蹤劑隨井內(nèi)流體流動(dòng)，當(dāng)其流經(jīng)偏心配水器時(shí)，一部分示蹤劑將會(huì)通過(guò)水嘴流入到油套空間中，隨著水流向上或向下流動(dòng)，最后進(jìn)入各個(gè)注水層，通過(guò)測(cè)量釋放示蹤劑前后各注水層的中子宏觀俘獲截面，可了解各注水層的動(dòng)用情況。

上述2種中子俘獲測(cè)井方法的優(yōu)點(diǎn)在于無(wú)放射性，可以利用中子壽命測(cè)量方式解決剩余油飽和度測(cè)量和流量測(cè)量問(wèn)題，難點(diǎn)在于簡(jiǎn)單而實(shí)用的測(cè)井工藝以及高性能的非放射性示蹤劑選擇。下面，筆者通過(guò)調(diào)研分析，選擇釓作為中子俘獲測(cè)井的非放射性示蹤劑，對(duì)其可行性進(jìn)行了研究。

1 理論可行性分析

示蹤劑性能是影響示蹤測(cè)井質(zhì)量的關(guān)鍵要素，中子俘獲截面的大小以及特征伽馬射線的強(qiáng)度是非常重要的考察參量。表1所示為地層中常見(jiàn)核素?zé)嶂凶游⒂^俘獲截面，由表1可見(jiàn)地層中氯 （Cl）的微觀俘獲截面最高，為32.2×10－24cm2，這是中子壽命測(cè)井適應(yīng)高礦化度地層水的緣由。相對(duì)于常用的中子俘獲示蹤劑硼 （B）來(lái)說(shuō)，釓 （Gd）具有更高的微觀俘獲截面48696×10－24cm2（見(jiàn)表2），一個(gè)釓原子的熱中子俘獲截面是硼原子的64.16倍。因此，釓可為熱中子俘獲示蹤測(cè)井提供更高的異常值。

由此可見(jiàn)，釓元素可以作為良好的示蹤劑在熱中子俘獲示蹤測(cè)井中予以應(yīng)用。

表1 地層中常見(jiàn)核素?zé)嶂凶游⒂^俘獲截面

表2 硼、釓的熱中子微觀俘獲截面

2 可行性試驗(yàn)研究

2.1 室內(nèi)試驗(yàn)

室內(nèi)可行性試驗(yàn)的目的是為了了解不同濃度釓溶液的測(cè)井響應(yīng)，對(duì)釓作為脈沖中子－伽馬測(cè)井的非放射性示蹤劑的可行性進(jìn)行分析。

試驗(yàn)過(guò)程中，在兩端開(kāi)口的金屬箱內(nèi)填充石英砂顆粒模擬地層，將不同濃度的飽和釓溶液灌充至模擬井筒裝置的油套環(huán)形中，在模擬裝置 （油管居中放置于套管中，兩端封閉，長(zhǎng)度為1m）的油管中放入非放射性示蹤流量測(cè)井儀樣機(jī)，采集中子壽命時(shí)間譜，了解不同條件下試驗(yàn)樣機(jī)對(duì)釓溶液的響應(yīng)。

分別針對(duì)濃度為3.0%、1.0%、0.5%、0.25%和純水條件下的溶液進(jìn)行測(cè)量，計(jì)算得到的中子宏觀俘獲截面∑值。測(cè)量得到的宏觀中子俘獲截面隨溶液濃度的變化關(guān)系如圖1所示。

由圖1可以看出，通過(guò)試驗(yàn)樣機(jī)響應(yīng)計(jì)算得到的宏觀中子俘獲截面隨著溶液濃度的增加而增加，并呈現(xiàn)出較好的線性關(guān)系；在濃度為0.5%的條件下，測(cè)量得到的∑值仍然與水有著較大差異；而在濃度為1%的條件下，當(dāng)示蹤劑流經(jīng)儀器探測(cè)系統(tǒng)時(shí)，測(cè)井曲線上仍然可以出現(xiàn)幅度為20c.u.的高斯峰。這說(shuō)明，只要向井內(nèi)注入約50ml的飽和釓溶液，至少可在井內(nèi)出現(xiàn)約1500ml的釓溶液與井內(nèi)介質(zhì)的混合段塞，提供約60c.u.的測(cè)井響應(yīng)差異。

圖1 測(cè)量得到的宏觀中子俘獲截面隨溶液濃度的變化關(guān)系

2.2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

為了考察釓作為示蹤劑的現(xiàn)場(chǎng)可行性，采用開(kāi)發(fā)的非放射性示蹤流量測(cè)井儀在大慶油田L(fēng)a－X標(biāo)準(zhǔn)井開(kāi)展了可行性試驗(yàn)。試驗(yàn)采用定點(diǎn)測(cè)量，釋放器釋放釓液體示蹤劑進(jìn)入井內(nèi)，儀器下放，模擬示蹤劑向上流動(dòng)的狀態(tài)，結(jié)果如圖2所示，其中SIGM＿S和SIGM＿L分別為近、遠(yuǎn)探測(cè)器經(jīng)過(guò)示蹤劑時(shí)測(cè)井儀獲取的井內(nèi)流體的宏觀俘獲截面。由圖2可以看出，探測(cè)器經(jīng)過(guò)示蹤劑時(shí)，井內(nèi)介質(zhì)的宏觀俘獲截面有明顯峰值，說(shuō)明釓可以為測(cè)井響應(yīng)提供較大的差異值，是一種較為理想的非放射性示蹤劑。

圖2 采用釓作為示蹤劑的中子壽命測(cè)井現(xiàn)場(chǎng)可行性試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)語(yǔ)

脈沖中子伽馬示蹤測(cè)井中，應(yīng)用非放射性示蹤測(cè)井方式更安全環(huán)保，解決剩余油飽和度測(cè)量和流量測(cè)量問(wèn)題更加有效。通過(guò)比較地層中常見(jiàn)核素和硼、釓的熱中子微觀俘獲截面大小，確定釓元素作為脈沖中子伽馬測(cè)井的非放射性示蹤劑更具有可行性。在中子壽命測(cè)井室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)階段研究中，可以發(fā)現(xiàn)不同濃度的飽和釓溶液可以為測(cè)井響應(yīng)提供較大的差異值，是一種較為理想的非放射性示蹤劑。

［1］姜文達(dá)，謝曉峰，殷國(guó)才 .中子伽馬測(cè)－滲－測(cè)工藝確定剩余油飽和度 ［J］.同位素，2006，19（4）:193－197.

［2］姜文達(dá)，潘為之.新型示蹤劑釓－157絡(luò)合物在熱中子俘獲測(cè)井中的應(yīng)用 ［J］.同位素，2003，16（2）:70－72.