同位素沾污处理方法及效果分析(songhx)

1、同位素沾污处理方法及效果分析摘要 本文针对同位素的几种常见沾污类型，制定相应的解决办法，通过实际资料来分析是否可以通过改变投源位置、改变微粒比重、利用冷球来减小同位素的沾污，以提高测试资料的准确性。前言目前常用于进行吸水剖面动态监测的方法为放射性同位素示踪法，在测试过程中发现有的井沾污严重，大部分的同位素源都会沾污到工具及管壁上，在资料的解释过程中难以分辨哪些是沾污，哪些是吸水层位，影响了解释资料的准确度。本文利用改变投源位置、改变微粒比重、利用冷球来减小同位素的沾污，以提高测试资料的准确度。沾污的形成及原理在同位素五参数测井中，沾污的来源有三种途径，第一种途径是同位素源与水混合时间过短导致悬

2、浮液混合不均匀，不能按照水量进入到相应的配注层段中，容易在某一位置形成大片沾污。第二种途径是同位素源通过配水器进入到油套环形空间里，由于同位素源的比重问题，不能够全部进入到吸水层位中，使得一部分源会沉到封隔器及配水器上，形成沾污。第三种途径，油管与油管链接的接箍位置，丝扣处会有一些微小的缝隙，同位素源会进入到缝隙里，会在接箍位置及封隔器上接头连接位置形成沾污，这三种途径共同的造成了同位素的沾污。去除沾污的方法及效果根据测试过程中发现的问题，制定了下面三种减小沾污的方法，我们通过理论和实际来分析下面三种方法减小沾污的效果怎样。1.同位素比重对减小沾污的效果同位素微球释放后，将在井内形成悬浮液，微

3、球载体在注入水的携带下，除受到一个与注入水冲击外，还受重力影响，产生沉降，沉降速度用斯托克斯公式表示为：式中 微球的沉降速度，； D微球直径，； 微球密度，； 注入水的密度，；注入水的粘度，；上式说明，微球在水中的沉降速度与微球直径及水的密度差成正比。直径是根据岩性选择的，直径选定后，沉降速度主要取决于二者的密度差。密度差小，二者混合均匀，在井内产生的沾污也会随之降低。在油套环形空间向上运动分配到注水层时，如果微球的密度大于水的密度，则产生自由沉降，上行困难，造成下部的微球载体的浓度大，上部浓度小，有可能使下部注水能力差的地层滤积过多的微球载体，而上部注水能力强的地层反而未达到应有的滤积程度，

4、甚至很少，因而无法确定注水层的注水状况。另外，沉降速度过快，会造成下部示踪剂的堆积，示踪剂滤积在井壁上的量减少，因而会影响测井的质量。通常情况下，示踪剂的颗粒密度为1.011.04。表2给出了常用微球的沉降速度： 表（1）常用同位素微球的沉降速度微球直径100300300600600900沉降速度m/h371053102.投源位置对减小沾污的效果投源位置将影响着同位素与水的混合时间，投源位置的选则对同素吸水剖面测井尤为重要：投源位置过高注入时间过长，同位素测井曲线幅度偏低，而且会丢失一些层位的吸水信息；投缘位置过低注入时间过短同位素没有完全与水混合形成悬浮液，会导致某一处地方源特别大，而某一处

5、可能没有源，严重影响对吸水层位的解释。同位素示踪剂进入分层配注油管内，与以紊流方式流动的注入水形成悬浮液。在后续注入水的推进下，进入配注层段，首先按配注层段配水嘴的大小，进行第一次分配，进入油管与套管环形空间；相继开始第二次按配注层段中各层的吸水能力分配吸水量，将悬浮液推向地层。我们这里只需考虑同位素到达第一个偏心配水器的时间，设油管内径截面积为S，注水密度为，从同位素释放到注水层位的油管总长度为H（即释放位置），则有H×S×=总长度为H油管的储水量，假设每小时注水量为Q，公式同1.T（H×S×）÷Q上式中：大庆油田油管内径截面积S0.0030

6、2，注水密度1，代入上式有：T0.00302H÷Q由布朗运动原理以及同位素测井长期积累经验可知从同位素释放到形成稳定的活化悬浊液至少需要0.2小时1，所以：T0.00302H÷Q0.2由上式可知： H66Q表（2）为不同注入量的释放高度H与水流速度注入量m3/d244872水流速度m/h331662993释放高度m66132198我们根据总结出来的规律，根据不同注入量的井选择最佳的投源位置，让同位素能与水充分的混合形成稳定的悬浮液，使同位素源不会在某一处形成大片沾污而导致某些吸水层位源量不足的情况，以提高资料的准确度。 对于油套环形空间内水流速度只需要将S改为油套环型空间横

7、截面积S=0.00777，表（3）为不同注入量的释放高度H与水流速度与沉降速度对照注入量（m3/d）24487296120144水流速度（m/h）油管内331662993132416551986环套空间内128256384512640768释放高度（m）66132198264330396常用微球沉降速度（m/h）100-300（）373737373737300-600（）105105105105105105600-900（）310310310310310310（2）实际效果：同位素示踪剂进入分层配注油管内，与以紊流方式流动的注入水形成悬浮液。在后续注入水的推进下，进入配注层段，首先按配注层段配

8、水嘴的大小，进行第一次分配，进入油管与套管环形空间；相继开始第二次按配注层段中各层的吸水能力分配吸水量，将悬浮液推向地层。如下图所示：在图中我们可以看出每一个配水层段可以看成是一个独立的吸水单元，由于同位素颗粒沉降速度的存在，水嘴的位置有位于独立单元顶端的，也有位于中部和底端的，所以水嘴位置对测井质量影响至关重要，水嘴位于层位顶端的对测井有利，因为此时沉降速度与环套空间的水流速度一致，水嘴位于吸水层位下部的则相反，沉降速度与水流速度相反，在表（3）中我们可以看出在环套空间内沉降速度会增加同位素颗粒到达层位的时间，当流量小水流速度会小于沉降速度，同位素颗粒无法到达吸水层位，从而漏掉吸水层位的吸水

9、显示，这种情况同位素源多会集中在配水器偏上的位置，形成沾污。另外当前井下管柱配接时，只考虑封隔器位置，对于配水器只要在层位之间，很少考虑其位置，通过上面分析我们可以看出配水器最好位于配注层段上封隔器之下，这样可以杜绝因沉降速度造成的吸水层位丢失。在测井时，可以采用分层段测井的办法，投源后，立即对上部配水器进行同位素跟踪曲线的测量，由于基线上有流量曲线，所以可以把每一个配水层段单独看成是一个独立的单元，进行单独的测试，可以避免因为投源后测下部比较长的低注入量井段，而错过了上面层段投源后的吸水信息。另一种方法就是更换合适比重的同位素源，降低同位素在水中的沉降速度，使得源上反效果更好。3.冷球对于减

10、小沾污的效果（1）实验原理冷球的概念：通过筛选具有一定直径的能够携带放射性同位素的微粒，称为冷球，其本身并无放射性。 我们考虑到工具对同位素颗粒具有一定的吸附能力，这种吸附能力有一定的饱和度，我们利用冷球让其先与工具先进行接触，让其吸附颗粒的能力达到一定的饱和程度，然后再投入正常测试的同位素源，这样工具吸附的能力就会大大减少，让更多的同位素源随水,附着到孔壁上，使得小的吸水层位能够显示，以便提高测试资料的准确度。（2）.实验方法及实际效果 本次实验一共选取了5口井，如表1：表1 选取5口井的基本情况井号注入量压力同位素强度级数南1-60-水61690 m³/d13.3 MPa14.8

11、MBq4南2-20-水615130 m³/d13.4 MPa18.5MBq4南3-41-632299 m³/d11.3 MPa33.3MBq5南5-1-72170 m³/d11.2 MPa14.8MBq3萨高164-493190 m³/d11.4 MPa22.2MBq6 在测井过程中，首先要控制每口井的溢流量，保证井内的压力与原始的压力相符，这样能够保证一些小层能够正常的吸水，不会由于压力变化而影响层位吸水效果。冷球的量与同位素的量是1:1的用量，先利用井下仪器录取自然伽马曲线，然后上提到同位素投源的位置，释放冷球，与工具进行接触，让工具的吸附能力达到一

12、定的饱和，然后在相同位置再释放同位素源，在按照正常的同位素方法进行测试。我们把测试的结果跟以前所测试的资料进行对比分析，来看看冷球是否能够减少沾污，达到预期的效果。从解释成果图我们主要是分析利用冷球后是否能让更多的源进入到最后几级的配注层段中，使得一些薄层能够反映出吸水情况，提高资料的准确度。（1）下图为南1-60-水616这口井的解释成果图对比图，图a为上次测试成果图，图b为投入冷球的测试成果图。图a（以前）图b（冷球）（以前） （冷球）图1南1-60-水616对比图上图为南1-60-水616的两次测试成果图，图a为以前测试的资料，图b为本次测试的资料，两次测试间隔4个月，这口井跟上次相比注

13、入量、压力、配注级数、工具深度均一样，第三级本次多测出了S215 层位吸水，第四级测出了S34俩个层位吸水，绝对注入量分别为3.74m³/d、5.3m³/d、3.7m³/d。通过两个成果图对比我们可以很明显看出在最后两级没有用冷球的资料最后两级有3个小层吸水无显示，而用了冷球的资料能够测出3个吸水层位。我们从成果表中可以看出各级的同位素吸入量和相对流量的误差较小。（2）下面是南3-41-632这口井的两次测试资料对比图：图a（以前）图b（冷球）（以前） （冷球）图2南3-41-632对比图从对比图上可以看出主要是第六级的吸水层位有所不同，第六级中的G110、G11

14、1、G112三个吸水层位在上次测试中无吸水显示，而利用冷球后这三个层位均都显示为吸水，绝对注入量分别为4.37m³/d、4.04m³/d、1.37m³/d、3.07m³/d，从成果表来看各级吸水量和同位素量偏差较小。（3）下图为南2-20-水615对比图，图a为上次测试成果图，图b为本次测试成果图：图a（以前）图b（冷球）（以前） （冷球）图3 南2-20-水615对比图该井上次测试最后一级遇阻，最后两级所剩流量为9m³/d,本次测试最后两级所剩流量为7.6m³/d,该井总的注入量和压力2次均相同，我们主要看一下最后两级的小层吸水情况

15、，本次测试最后两级S33层吸入量为分别为5.6m³/d。可以看出利用冷球的方法可以使吸水量在5 m³/d左右的层位都可以显示，从成果表来看各级吸水量和同位素量偏差较小。（4）下图为南5-1-721这口井对比图： 图a（以前）图b（冷球）（以前） （冷球）图4南5-1-721对比图 这口井与上次测试吸水情况大致相同，从图上来看这口井的部分小层并没有吸水显示，所以分析出以下几点原因：（a）吸水层位本身就不吸水，所以冷球不能看出是否有效果。（b）冷球的用量不足，无法到达吸水小层。（5）下图是萨高164-493这口井，这口井无以前的测试资料，但从成果图上来看G313、G314、G4

16、4、G46这4个小层的吸水量比较小，分别为2.45 m³/d、1.92 m³/d、2.49 m³/d、4.47 m³/d都小于5 m³/d，薄层吸水效果明显。该井的整体吸水效果比较好，各级吸入同位素量和流量偏差较小，我们初步判断冷球还是有效果的。图5萨高164-493 从上面5口井的解释成果图我们可以总结出：（1）其中南1-60-水616、南2-20-水615、南3-41-632这三口井使用冷球后的小层吸水效果较好，原来没有测出的小层利用冷球后都有了吸水显示，并且在吸入量都很小的情况下都可以测出。而南5-1-721这口井与以前的资料相比吸水情况

17、无太大变化，所以无法判断冷球是否对该井有作用。萨高164-493这口井无以前测试的资料，根据上面资料所推断出来的情况来看，该井的小层吸水也较好，并且各级吸入量和同位素量百分比相差较小，整体吸水效果较好。（2）目前用于测试流量的仪器是超声流量计，其优点就是所测试的数据比较准确，曲线波动小，稳定。从解释成果表中可以看出同位素的吸入量和相对流量的误差较小，说明使用了冷球后进入到各级的同位素的量比较准确。所以我们通过解释资料初步分析判断冷球对减小同位素的沾污是有效果的，并且能够提高测试资料的准确度。 总结：1通过H66Q这一公式可以提供合适的同位素释放位置，优化测井时间，减小沾污，提高测井资料质量。2. 采用分段测试和选用合适密度的微球可以减小因为沉降作用造成的沾污。3从解释成果图来看，这5口井其中有南1-60-水616、南2-20-水615、南3-41-632这三口井的吸水效果较好，这三口井的注入量都小于150m&#