宽能域中子伽马能谱测井、氯能谱测井技术在长庆油田测井成果分析报告

1、 宽能域中子伽马能谱测井、氯能谱测井技术在长庆油田测井成果分析报告 目 录一、宽能域中子伽马能谱、氯能谱测井仪概述二、宽能域中子伽马能谱、氯能谱测井的创新技术三、氯能谱测井求取饱和度资料分析及解释模型四、宽能域中子伽马能谱、氯能谱测井曲线在长庆油田油、气、水层的响应特征五、单井测试成果六、结论 对于注水开发的油田，随着时间推移，开采层的油气饱和度逐渐降低，地层水淹程度逐渐加大、地层物性不断变化，寻求新的测井方法是测井行业着力探索的努力的方向。 俄罗斯宽能域中子伽马氯能谱测井技术引起了极大的关注 仪器原理：快中子入射到地层后，经过非弹性散射（放出非弹性散射伽马），弹性散射慢化成热中子，被地层元素

2、俘获，放出俘获伽马，俄罗斯宽能域中子伽马氯能谱测井技术就是对这些伽马射线进行能谱分析。一、宽能域中子伽马能谱、氯能谱测井仪概述仪器描述俄罗斯宽能域中子伽马能谱系列测井仪是利用Po-Be（或者Pu-Be，Am-Be）中子源发射的快中子，进入地层后经过散射慢化成热中子被地层俘获后产生俘获的伽马射线被探测，并在0.1Mev-8Mev宽能域进行能谱分析。宽能域中子-伽马能谱系列测井仪是由宽能域中子-伽马能谱分析及自然伽马能谱分析集成一体的测井仪，如图1A所示。中子-中子测井，中子伽马氯当量能谱分析，自然伽马集成一体的测井仪组成其结构如图1B所示图1AB在图A中，长，短源距探测器及自然伽马能谱探测器为由

3、NaI晶体与光电倍增管组成，在长，短源距探测器晶体外罩有錋套。长，短探测器都采用了两个256道进行分析，一个256道能谱分析范围为0.1Mev-3Mev Kev） ，一个256道能谱分析范围为3Mev-8Mev（道宽为32Kev）。能谱分析的死时间为4微秒，探测器的能量分辨率为10%左右，并具有自动稳谱系统。仪器传输系统为曼彻斯特码2。图B中中子-中子长，短探测器为He3计数管，氯能谱伽马探测器由NaI晶体和光电倍增管组成。仪器直接测量的参数为中子-中子孔隙度，硬区氯函数F(Cl) Mev-8Mev) ，软区氯函数F(Cl) Mev-2.5Mev)。仪器测量的全谱如图2所示：图2测量套后地层密

4、度其测量精度与裸眼井补偿密度测量的地层密度相当，为克/CM3。测量套后地层中子孔隙度其测量精度与补偿中子测量地层孔隙度相当。在不同的孔隙度段测量误差不同。测量套后地层粘土矿物成份其的测量精度与自然伽马能谱测量精度相当。测量套后地层矿物成份对于等矿物相对误差在15-20%与同类仪器其成本相当。测量套后地层水矿化度的精度，测量绝对误差为10克/升，目前还未见到其他分析地层水矿化度的仪器。测量套后地层含油饱和度，当地层水为淡水时只要油、水密度差异在3时，求取的含油饱和度与C/O比测井相当。如果地层水矿化度大于20克/升，求取的含油饱和度精度高于C/O比测井。仪器用途根据放射性元素铀、钍、钾的分布、中

5、子及伽马辐射性质及放射活性元素（氢、钙、镁、铁、氯、硼、锰、钛等）的浓度及其比值对地质剖面进行岩性划分；确定储层并评价储层的含水饱和孔隙度系数；确定储层的饱和度性质及含油饱和度系数；根据自然放射性元素的硼的分布确定泥岩的矿物成分；根据自然伽马能谱数据确定沉积条件；在高放射性剖面中找出储层含大量钾长石的复矿碎屑砂岩（铀和钍的含量低）、含有大量钍的独居石砂岩（钾含量低，铀含量中等）；根据高含量铀在碳酸盐岩中找出裂缝性储层及次生白云岩化石灰石区；在开发阶段根据由于注水层前锋在油层中流动而造成的水泥环中镭聚集而产生的放射性地球化学异常确定水淹段。二、宽能域中子伽马能谱、氯能谱测井的特点 俄罗斯宽能域中

6、子伽马能谱系列测井仪，相对于目前各国使用的中子-伽马能谱分析测井仪有许多的特点：在长、短探测器的晶体外套了一个錋套，入射到地层中的中子，经慢化后，一部分热中子被地层散射，到达探测器，进入錋套，被錋俘获，放出了478Kev的伽马射线，被探测，如下图所示。图3利用錋俘获伽马射线，实现了仪器的两种功能: 利用478Kev的伽马射线作探测器的稳谱源，提高了仪器进行能谱分折的稳定性，而且保护了探测器的晶体不被活化。 錋俘获伽马射线的强度和地层中热中子通量存在着较好的相关性，记录錋俘获伽马能窗（约为400Kev-550Kev）的伽马计数率与地层热中子强度也有较好相关性。因此利用记录长、短探测器錋窗的计数率

7、，实现了中子-中子孔隙度测井。图4 长短源距比与地层孔隙度函数关系利用地层中子俘获伽马作测量源，为体源，这些伽马经地层散射到探测器进行能谱分析，取长、短探测器能谱分析的中子、伽马特性的密度函数Fden，实现地层密度测井，且探测深度较大（50cm）受井眼影响因素小。 图5 密度函数与地层密度的响应关系长庆油田杨38-12井测井密度、孔隙度测井综合图长庆杨38-9井俄罗斯宽能域测井地层元素分析及组矿测井综合图： 提高地层含油饱和度的分析范围及精度，使用氯能谱测量仪提出了硬的氯当量函数F(Cl) 及软的氯当量函数F(Cl) ，并使用中子探测器构成的中子-中子探测系统，尽可能的减少干扰因素的影响，求得

8、地层孔隙度。然后将两个氯当量函数与中子孔隙度进行交绘，求取饱和度。 利用铀，钍，钾含量进行储层类型及沉积相评价利用伽马能谱数据确定沉积环境，放射性元素比的数据可以用来判断岩石的岩性变化。这些放射性元素的地质值，根据.费尔特尔为下列数值：- Th/U 根据沉积环境的而变化: 7 岩石风化的大陆性氧化介质; 7 海洋性氧化介质(灰色及绿色泥岩); 2 海洋性氧化介质(黑色泥岩、磷酸盐)。- U/ 值确定泥岩沉积层中的有机碳，并可用来对沉积层 进行地层学对应;- Th/ 值可以根据泥岩类型识别岩石的相。三、氯能谱测井求取饱和度资料分析及解释模型宽能域中子伽马氯能谱测量技术求取地层含油饱和度主要用氯能

9、谱测量仪，俄罗斯在测量与资料处理提出了氯当量函数的概念，对于高矿化度地层水地区氯当量函数等同于地层水的矿化度，石油的特点等同于地层水的矿化度为5-10克/升（5000-10000PPM）的氯当量函数曲线的反应。 具体求取饱和度时采用了氯当量函数与中子中子孔隙度交绘的方法。地层水矿化度与地层水密度、地层水氯含量有很好的线性关系，为评价储层饱和度提供了新的参数。 利用所测谱线求取“硬”氯当量函数，“软”氯当量函数与所测中子-中子孔隙度交绘图求取饱和度。图 对于各种岩性类型和孔隙充填物氯泛函F(CL水)读数同孔隙度函数F(Kn)的关系。孔隙度刻度尺是对石灰岩根据2HHKT 法画的。井中下有套管，充满

10、盐水。图 对各种岩性类型和孔隙充填物氯泛函F(Clm)读数同孔隙度函数F(Kn)的关系。孔隙度刻度尺是对石灰岩根据2HHKT法画的。井中有套管，充满盐水。 从交绘图可知：不同地层水矿化度的地层氯当量函数随孔隙度变化的曲线在油层的上部，而矿化度低的地层水（10000ppm）（含淡水）在纯油层的下部。当地层孔隙度在115%内，“软” 、“硬”氯当量函数随孔隙度增大而增大，而低矿化度地层水（含淡水）“软”、“硬”氯当量函数随孔隙度增大而减小。矿化度为20克/升以上的高矿化度地层时，孔隙度大于10%时其关系为线性，可以定量确定其饱和度。在孔隙度值比较小为110%的高能谱区及孔隙度为115%的低能谱区，

11、随着孔隙度的增大，当地层为淡水饱和时氯函数减小。而在孔隙度值大于10%的高能谱区及孔隙度大于15%的低能谱区，氯函数增大。当孔隙中为矿化度为20克/升的水时，在孔隙度大于10%时F(Cl_)=fF() 函数的相互关系的近似值可以由线性函数导出。因此直接利用氯函数来评价地层饱和度性质是很可靠的。在石英砂岩中，氯效应值是孔隙空间内淡水和矿化水（200克/升）的比值，在高能谱区当孔隙度为1012%时，氯效应值为300%，随着孔隙度的增加氯效应值增大，当孔隙度为2025%时，氯效应值为600700%。如果所研究的介质的岩性不明时，当岩性由石英向石灰岩过渡时，当孔隙度由1012%变化到2025%时，氯当

12、量增加值为25%到50%。当饱和液体由水变为柴油时，如果岩石孔隙度大于16%，也会导致氯当量含量增加，当孔隙度为2025%可以达到2025%。在低能谱区中也有这种规律，但氯效应增大值要小二分之一或五分之三。气体对低能谱区和高能谱区的氯函数的影响是与淡水地层相比氯参数增大。这是由于密度效应造成的。气体的密度取决于其成分、压力及温度，变化范围为克/立方厘米。在此应该指出，气体对低能谱区氯函数和氯质量函数的影响要比对高能谱区的氯函数和氯质量函数的影响要大。 根据实验可以得到，对于主要的油藏地层水的矿化度为200250g/L，含油气饱和度KH=70%80%。据此，油层等效于地层水矿化度为5080g/L

13、的水层。如果考虑到，由于物质成分不同，石油和淡水的中子特性和伽马射线特性有差别，石油的特点如同地层水矿化度为510g/L的水层。 根据这种情况，纯油层的特点将像地层水矿化度为6090g/L的水层。 氯函数反映的不仅是实际的矿化度，还能反应当量矿化度。氯函数与孔隙度函数的实质性相互关系从一方面来说，在确定含油饱和度时应当考虑井眼条件因素，从另一方面来说也使得使用氯函数在解释数据方面变得不方便。在这种情况下，氯质量函数则变得信息量十分丰富， 采用质量函数M（Cl）消除孔隙度对氯函数的影响的方法 作法是 ： F(Cl)=*F()2+ b*F(),其中: F(Cl) 淡水地层的氯函数; a b 井眼地

14、质、技术条件系数。 F() 使用中子-中子测得的孔隙度函数。 地层氯含量参数fM(Cl)为： fM(Cl)=F(Cl)-F(Cl),其中:F(Cl)为淡水地层氯函数, F(Cl)为测量的氯当量函数 。氯质量函数与饱和度性质之间的相应关系 四、宽能域中子伽马氯能谱测井曲线在长庆油田油、气、水层的响应特征油层特征 盘38-31井含油饱和度60%以上，氯当量质量函数高值，密度之间，孔隙度15-20%之间。U，Tu ，K均显低值。杨38-14含油饱和度60%以上，氯当量质量函数高值，密度之间，孔隙度15-20%之间。U，Tu 均显低值。柳83-38井含油饱和度60%以上，氯当量质量函数高值，密度之间，

15、孔隙度15-20%之间。U，Tu 均显低值。油水同层含油饱和度40%以下，氯质量函数较高，U，Tu含量较低，孔隙度15%左右，密度油水同层 杨38-9井含油饱和度40%左右，氯质量函数值较高，密度之间，U，Tu值较低。孔隙度20%左右。水层 杨38-7井含油饱和度20%以下，氯质量函数值偏低，密度左右，U，Tu，K值较高，孔隙度15%左右，有明显水淹特征。水层 杨38-9井含油饱和度在0-10%以内，氯质量函数值较低，密度在之间，U，Tu，K低值，孔隙度20%左右。五、单井测试成果1 杨38-7井SNGK宽能域中子伽马测井解释成果2 杨38-9SNGK宽能域中子伽马测井解释成果3 杨38-11

16、SNGK宽能域中子伽马测井解释成果4 杨38-12SNGK宽能域中子伽马测井解释成果5 杨38-14SNGK宽能域中子伽马测井解释成果6 杨38-15SNGK宽能域中子伽马测井解释成果7 盘38-31SNGK宽能域中子伽马测井解释成果8 柳83-38SNGK宽能域中子伽马测井解释成果9 柳134-11SNGK宽能域中子伽马测井解释成果10 南8-143SNGK宽能域中子伽马测井解释成果综述与建议： 根据宽能域中子伽马测井解释结果，我们对储层解释做如下综述：本井解释层位为21个, 其中：油水同层为2个-第16层（）第19层（）含油水层为9个-第1层 （）第6层 （）第7层 （）第13层（）第15

17、层（）第17层（）第18层（）第20层（）第21层（）水层为6个-第2层（）第3层 （）第4层 （）第5层 （）第8层 （）第9层 （）冲洗层为4个-第10层（） 第11层（）第12层（）第14层（）。含油层段有如下说明： 1）射孔油层（） 该层为1米厚度，含油饱和系数较高，孔隙度偏低，密度为中值偏高，渗透性较低，水淹明显，水淹后解释为含油水层表明该层仍有剩余油。 2）非射孔含油层（第1、6、7、13、15、16、17、18、19、20、21层） 当中第16、19层含油系数高值，密度值左右，孔隙度值20左右，属水淹后油的重新分步所至。 底部含油部分以水为主。 3）水淹层位（） 该层位水淹明显，

18、为放射性自然伽马增高，表明存在外来水侵入结合固井质量检查测井结果，可找出管外窜槽位置。通过上述油水分析，我们可以对该井做出如下进一步作业措施建议：原层原泵生产，以防止外水进一步扩大侵入；第二，加泵原层生产，以增液增油；综述与建议 本井SNGK宽能域中子伽马测量井段共解释9个层位，其中 油水同层2个-第3层（1081.4m ） 第5层（1089.0m ） 含油水层1个-第7层（1096.0m ） 冲刷层3个-第4层（1086.3m ） 第6层（1094.0m ） 第8层（1101.7m ） 水层3个-第1层（1051.0m ） 第2层（1066.4m ） 第9层（1106.0m ）对含油层有如下

19、说明 射孔井段-第3层上部（1082.0m ） 该层含油饱和度系数较高，氯含量值最高，密度显示中值，中子孔隙度显示低值，剩余油较多，解释为油水同层； 非射孔井段-第3层下部（1084.4m 1086.2m ），第5层两个层段采油后，油饱和系数最高，氯含量曲线高值，隙度低值，密度均值，解释为油水同层。第7层含油系数小于以上油水同层，密度比上上两层偏高，物性较差，定为含油水层；综合以上油水分析（未作产层生产状态/地质井况分析），提出以下该井进一步作业建议：加大泵径开采，以达增液增油目的；延深射孔2米，加大产液增油。综述与建议：本井SNGK宽能域中子伽马测量井段共解释29个层位，其中油层1个-第26

20、层（）含油水层2个-第27层（） 第28层（）差有层1个-第25层（）水层23个-第1层 （） 第2层 （）第3层 （）第4层 （） 第5层 （）第7层 （）第9层 （） 第10层（）第11层（）第12层（） 第13层（）第14层（）第15层（） 第16层（）第17层（）第18层（）第19层（）第20层（）第21层（） 第22层（）第23层（）第24层（）第29层（）干层1个-第8层 （） 煤层1个-第7层 （）对含油层有如下分析：射孔井段-（）该井段由油层变为差油层，含油饱和系数变很小，受出水影响，观察到液体渗入，氯含量曲线高值，密度曲线高值，孔隙度低，因此解释为差油层；非射孔井段-第26层

21、、该井段位于射孔层底部，剩余油较大，氯含量高值，密度偏高，油积累所至，多剩余油；第27层、第28层为积累剩余油；水淹井段以下水淹影响小。综合以上油水分析（未作产层生产状态/地质井况分析），提出以下该井进一步作业建议：原层原泵开采。综述与建议：本井SNGK宽能域中子伽马测量井段共解释12个层位，其中油层2个-第7层 （） 第9层 （）油水同层1个-第11层（）含油水层3个-第6层 （） 第8层 （） 第10层（）水层6个-第1层 （） 第2层 （） 第3层 （） 第4层 （） 第5层 （） 第12层（）对含油层有如下分析：射孔井段-第6层（）该井段由原来的油层变成为含油水层是注水开发所至，氯含量

22、变大，底孔隙高密度值，仍然有剩余油；非射孔井段-第7层、第9层2井段显示高含由饱和系数，密度相对较高，孔隙为低值，解释为油层；第6层、第10层含油系数相对油层段较低，其密度高值，孔隙低值，解释为含油水层；第11层油水重新分布后造成油水同层。水淹井段以下有放射性异常，说明有部分水淹。综合以上油水分析（未作产层生产状态/地质井况分析），提出以下该井进一步作业建议：原层原泵开采。综述与建议： 本井SNGK宽能域中子伽马测量井段共解释22个层位，其中油层7个-第7层 （） 第10层（） 第12层（） 第14层（） 第16层（） 第18层（） 第20层（） 第22层（）油水同层1个-第8层 （）含油水层

23、7个-第6层 （） 第9层 （） 第11层（） 第13层（） 第15层（） 第17层（） 第19层（）水层6个- 第1层 （） 第2层 （） 第3层 （） 第4层 （） 第5层 （） 第21层（）对含油层有如下分析：射孔井段-第6层（）观察到液体渗入到生产段，油表现为轻的石油馏分，水淹不严重，表现为岩性所至，与水压入地层有关，氯含量高但孔隙低且密度高，剩余油降低。非射孔井段-第7层 底部（）第10层（） 第12层（） 第14层（）该井段含油饱和系数高值，密度高值和低孔隙与岩性有关，地层韵律明显，属于高密度含油叠层，可能与水挤压有关。水淹井段-本井水淹显示不明显综合以上油水分析（未作产层生产状态

24、/地质井况分析），提出以下该井进一步作业建议：1）在原射孔井段基础上补开1207m1209m井段开采；2）改大泵增油开采。综述与建议 SNGK宽能域中子伽马测量井段为：井段，共解释储层4个井段，其中： 含水油层-第3层（1042.5 m 1047.2 m） 油水同层-第4层（1047.2 m 1071.8 m） 水层2层-第1层（1006.1 m 1013.0 m） 第2层（1015.4 m 1018.9 m） 对含油层有如下分析： 射孔井段（1044.0 m） 该井段仍然保较好的含油饱和系数，中部氯含量、中子伽马密度值明显升高趋势，孔隙度曲线较好，明显水淹严重，因此仍解释为含水油层； 非射孔

25、井段（1046.0 m） 该层顶部剩余油较好，中子伽马氯曲线最高，密度曲线中等偏高，孔隙度曲线变化不大，放射性伽马异常较大说明有足够大的水淹所至，底部仍有一定量的剩余油，解释为含油水层； 水淹井段（1037 m1081 m） 该井段放射性伽马异常显示明显，可认为是底部水上窜所至。由以上油水分析可提出进一步作业措施建议： 挤灰封堵原射孔层，重射第3层底部（1046.0 m1047.0 m）改大泵开采。综述与建议本井SNGK宽能域中子伽马测量井段共解释17个层位，其中油层4个-第1层 （） 第2层 （） 第4层 （） 第14层（）差油层2个-第3层 （） 第11层（）干 层5个-第12层（） 第1

26、3层（） 第15层（） 第16层（） 第17层（）对含油层有如下分析：射孔井段-（）、（）、（）前2个射孔油层变含油水层，后1个油层由油层变成干层和窄带油层，说明上部油层有剩余油存在，下部射孔层，出水更严重，其氯含量幅度较上部射孔层大也说明了这一点，同时下部射孔段孔隙较大，密度物性也较上部射孔层好，也应证渗透性好的层段更易发生水侵规律。非射孔井段-第1层、第2层、第4层是原储油层段，含油饱和系数类似原状油层，有很好的剩余油显示，属未动用过的油层，孔隙和物性都有较好显示。水淹井段-本井射孔井段都有放射性水淹显示，类似外来水侵入严重综合以上油水分析（未作产层生产状态/地质井况分析），提出以下该井进

27、一部作业建议：1）封隔下部射孔油层，采上部2个射孔油层2）补射第1层段单采。综述与建议本井SNGK宽能域中子伽马测量井段共解释8个层位，其中油层2个-第1层 （） 第7层 （）油水同层3个-第3层 （） 第4层 （）第5层 （）含油水层2个-第2层 （） 第6层 （）可疑油层1个-第8层 （）对含油层有如下分析：射孔井段-（）射孔井段显然含油饱和度下降趋势，由原来的油层变成为油水同层，其顶部物性好，但孔隙度低，底部含泥增大，含油性却较上部好，但均值不高造含油水层。非射孔井段-第1层含油饱和系数好、但物性偏差，第3层油饱和系数不很大，第4层油饱和系数不很大且物性很差，第7层为物性很差的假油层。水淹井段-本井射孔井段都有放射性水淹显示，但很弱；因此，综合以上油水分析（未作产层生产状态/地质井况分析），提出以下该井进一步作业建议：原层原泵开采。综述与建议本井SNGK宽能域中子伽马测量井段共解释7个层位，其中油层1个-第2层 （）含油水层1个-第1层 （）可疑油层2个-第1层 （） 第5层 （）对含油层有如下分析：射孔井段-（）、（）（1689.0 m-1694m）三个射孔油层井段含油系数变化很大，剩余油很少，底部射孔层水淹很大，尽管曲线缺失，但从放射性伽马的变化趋势看来本井水由底部而来，上部油层剩余油都积聚在第