氧活化测井技术-COSL

氧活化测井技术（O-ACTIVATIONTECHNOLOGYINTRODUCTION)中海油田服务股份有限公司油田技术事业部主要内容前言DSC单芯多功能水流测井仪氧活化测井仪测量原理测试工艺应用实例结束语前言

脉冲中子氧活化测井在国内是一种新的测井技术。该测试技术是通过脉冲中子活化水中的氧来测量水的流动速度，不受其它因素影响，其测井结果是注入量的唯一函数，测量结果准确可靠。不受井内流体粘度影响与吸液地层孔隙大小无关不受管柱结构束缚一、DSC单芯多功能水流测井仪常规注入剖面测量；氧活化测井不受注入流体粘度的影响，适合于注聚合物、三元复合剂、CDG等注入井的注入剖面测井；适用于同位素测井难度大的注水井的注入剖面，比如：大孔道、裂缝井、深穿透射孔井的注入剖面以及低注入量、低孔隙度、低渗透率油田注水井的注入剖面；在注入或产出井中可以探测和识别水泥环中的窜槽位置、确定封隔器密封效果、漏失部位、水流进出口等，能解决疑难井中水流问题；

目前我们已在渤海湾地区成功的测量了几口井，除了常规的注入剖面外，还确定了封隔器的密封情况。1.功能一、DSC单芯多功能水流测井仪水流测井+中子寿命测井伽马、井温、压力、CCL、遥测短节探测器阵列中子源中子源DSC单芯多功能水流测井仪由中子氧活化测井仪、中子寿命测井仪、自然伽马测井仪、磁性定位器、温度测量仪以及压力测量仪等组成。

氧活化测井仪采用了4个γ探测器，源距覆盖范围大，一次测井可得到4个时间谱，测井时从中选择效果最好的作为最终结果。可以同时使用2个中子发生器，一次下井就可得到上水流和下水流的流量结果。

测量采用点测方式。2.组成1、最大耐压：80MPa2、最高耐温：135℃3、外径：43mm4、长度：6.84m（单向水流测井时仪器长度是5.5m）5、GR:测量范围0～5000cps；允许测量误差：±7%；6、PRES.:测量范围:0～80MPa；测量允许误差：±0.1MPa7、TEMP.:测量范围:0～135℃；测量允许误差：±1℃

水流测井8、测量范围：10.0m3/d～400.0m3/d；允许测量误差：≤±5%一、DSC单芯多功能水流测井仪3.技术指标1、一次下井可测上、下水流量；同时也可以获得井温、压力、自然伽玛、CCL及等多种参数，便于综合解释；2、实时给出所测的累加谱和平均谱，方便数据分析；3、活化时间0.8s、1s、1.6s、2s、4s、6s、8s、10s共8档可选，适应各种流速的水流量测量；4、活化周期有10s、20s、40s、60s共4档可选，适应各种流速的水流量测量；5、在相同靶压下，中子管放电电流从80μA到160μA多档可选，从而可有效发挥中子发生管的产额；6、采用中子发生器靶压稳压技术，可以使中子管在高靶压下工作，大大提高了中子产额及中子产额的稳定性，从而改善测井资料的测量精度；7、中子管工作采用间歇式发射方式，减轻了中子发生器的功耗，延长了中子管的使用寿命。8、脉冲氧活化技术和传统氧活化技术相比，主要优点在于不用寻找零流量层进行刻度,因而可以更准确地判断是否存在管外窜流。一、DSC单芯多功能水流测井仪4.特点及优势

使用地面测试软件，在不打靶的情况下，对仪器进行检查。CCL设定1000HZ,PRES.设定5000HZ,TEMP.在0℃时，设定1600HZ,每增加1℃

，频率增加90HZ,最高设定15000HZ。ND1/ND2/ND3/ND4为四个接收探头的计数率，ND1的规格为Ф23×60，其余3个为Ф23×120，在塘沽基地常温下试验数据分别为1581/2949/2874/3087。一、DSC单芯多功能水流测井仪5.地面系统利用记录的点测水流时间谱文件（*.wfl），计算出该深度点的流量，并对所有有效测点数据和计算结果进行汇总归纳处理，得出该井的流量综合测量结果一、DSC单芯多功能水流测井仪6.解释软件－YHH

快中子射入地层后，与地层物质发生相互作用，从而发生非弹性散射、弹性散射、俘获辐射和活化反应等。氧活化测井就是探测热中子被活化后所放出的活化伽玛射线。

氧活化反应的实质是氧原子吸收高能快中子（大于10.2Mev），放出粒子，产生放射性同位素N16，并引发一系列原子核反应，最后激发态的氧原子释放出高能伽玛射线，通过对伽玛射线时间谱的测量来反映油管内、环型空间、套管外含氧物质特别是水的流动状况。通过解析时间谱可以计算出水流速度,进而计算水流量。10-3S若干天活化伽玛射线10-610-3S俘获伽玛射线68S非弹性散射伽玛射线

N㈠物理基础

二、氧活化测井仪测量原理O16N16O16g(6.13MeV)Beta衰变7.13s半衰期氧活化nO16*氧活化核反应方程n+16O=16N+P16N=16O+γ+6.13MeV

氧活化反应的实质是大于10.2Mev高能脉冲中子轰击16O

，氧原子放出质子，产生放射性同位素16N，而其处于一种不稳定激发态，其产生β衰变后重新还原成16O并释放出6.13Mev高能γ射线。通过对伽玛射线时间谱的测量来反映油管内、环型空间、套管外含氧物质特别是水的流动状况。

使用能量超过10百万电子伏特的快中子来活化氧原子核，产生氮的放射性同位素。放射性氮原子核通过发射以7.13S的半衰期衰减。

随着16N的衰减，放射出高能伽玛射线，其中最重要的是69%的16N衰减迅速发射出的6.13百万电子伏特高能伽玛射线，6.13百万电子伏特的伽玛射线的高能量能使它穿透一般的井眼物质几英寸（如，井孔流体，油管，套管及固井水泥）。中子发生器产生14百万电子伏特的中子，由于引起氧（n，p）反应的临界中子能量为10.2百万电子伏特，因而很适用于氧的活化。二、氧活化测井仪测量原理二、氧活化测井仪测量原理㈡测量技术

氧活化技术是一种测定套管井内、外水流的动态方法。它采用一个较短的活化期(2-10秒)，而选择一个较长的数据采集期(60秒)进行活化测量。水流的速度是根据中子源到探测器的距离及活化水通过探测器的时间确定出来的，是一种已知距离的时间测量，可以多次重复测量以提高精度。氧活化技术特征测井图

假如零流量条件(图a)存在，则总信号只有两部分，即背景组分和静态氧活化，总计数率呈指数规律衰减，半衰期为7.13秒。在稳定流动状态下（图b），总信号包括三个组成部分：由天然背景得到的常规背景组分、静态氧活化和流动氧活化组分。远探测器（图c、d）总的计数率仅包括恒定的背景分量和流动氧分量，这是因为忽略了静态氧的影响。二、氧活化测井仪测量原理可以看出总信号中包括三个成份：背景成份、静态活化氧衰减成份，流动的活化氧成份。要确定∆T必须先确定背景成份和静态氧成份，从总计数率剖面中把它们减去，剩下的信号就是来自流动的活化水信号，从中可以计算∆T。根据公式V=L/∆T即可以确定水流速度。其中：∆T为活化水信号从中子源到探测器的流动时间，L为源距，V为水流平均速度。ta--中子爆发时间宽度f(t)--中子脉冲过后探测器计数率随时间变化函数。若以LS表示源距(中子源靶到伽马射线探测器晶体中央的距离)，则水流相对于仪器的速度为：水流从中子源流到探测器的时间tm为：z=0水流方向中子源rsz=L伽马探测器zs脉冲中子测井数学模型二、氧活化测井仪测量原理可以用线性回归的方法解出三部分信号。若中子脉冲时间宽度为Ta,活化水从中子源流到探测器的时间m可用下式求出：Tm=Ta/2+[∫f(t)tdt]/[∫f(t)dt]由于井内套管和油管直径D已知，就可算出水的截面积S，则流量Q=VS。三、测试工艺1、测井条件

DSC单芯多功能水流测井仪适用于正常注入条件，在笼统注水管柱或分层配注管柱中均可进行测井施工，要求提供井口压力、注入量等测井基础数据及井下管柱情况，如封隔器、配水器、喇叭口等深度位置。2、测量原则测井过程中要遵循顺流测量原则、符合流量守恒原理。顺流测量是指施工要按照从大流量到小流量的顺序进行测量，沿着水流动方向定点测量，如果水流有分支则要将各个分支测量清楚，各个分支要追踪到流量为零，如果有明显流量增加，须重复测量来证实。发射器和接收器要尽量避开油管节箍；流量守恒是指测量井段的每个深度点流入的流量要等于流出的流量。1243泥岩砂岩四参数探测器中子源套管油管氧活化测量原理示意图氧活化测量原理氧活化零流量谱线氧活化环空上水流谱线氧活化测井组合方式1243泥岩砂岩1243砂岩泥岩砂岩砂岩施工工艺：正常注入条件下密闭测井施工根据管柱结构判断水流方向，确定仪器组合方式点测前应用GR、CCL进行深度校正遵循顺流测量、流量守恒的原则

按大流量到小流量的顺序，沿着水流方向定点测量;并将水流各分支测量清楚，追踪到零流量。四、应用实例

渤海湾地区今年进行了几口井的脉冲氧活化测试。目的均为测注入剖面，了解分层吸入量及管柱结构状况。下面列举一个典型实例来说明脉冲氧活化的应用四、应用实例在滑套上下选点，用于确定滑套（油组）流量；在防砂段选点用于确定分层流量，如果射孔层在测点上部采用上水流测量，如果射孔层在测点下部采用下水流测量；在封隔器上选点，按下水流方式测量，在封隔器下选点，以上水流方式测量以验证封隔器的密封性。下水流方式测量以验证全流量及各滑套、封隔器的密封。▲上水流方式测量各层吸入量及封隔器的密封。选点原则带孔管滑套（关闭）井口计量：450.0m3/d左右，与计算基本一致。平均值为452.1m3/d1187.7m448.1m3/d1190.1m461.5m3/d1194.0m441.0m3/d1230.7m452.2m3/d1269.0m457.6m3/d四、应用实例全流量四、应用实例NmI油组1230.0m油套环空流量0m3/d1269.0m油套环空流量108.8m3/d1230.7m油管流量452.2m3/d1269.0m油管流量457.6m3/d1275.31m滑套（NmI油组）反映在1266.9-1269.04m射孔层有吸入量反映1224.9-1225.9m射孔层没有吸入量四、应用实例NmII油组1339.75m滑套关闭（NmII油组），射孔井段：1328.8-1335.9m封隔器C没封严，NmII油组有一定的吸入量。1283.0m油管流量226.9m3/d1310.0m油套环空流量0m3/d1330.0m油管流量223.1m3/d1335.9m油套环空流量54.5m3/d1342.0m油管流量229.1m3/d1347.9m油管流量226.7m3/dPACKERAPACKERBPACKERCPACKERD反映PACKERB密封严，没有漏失1352.5m油套环空流量59.0m3/d下水流油管流量的平均值为226.5m3/d，全流量为452.1m3/d，NmI油组吸入量为225.6m3/d。1224.9-1225.9m射孔层不吸水，1266.9-1271.4m射孔层吸入量为225.6m3/d。+四、应用实例NmⅢ油组1410.0m套管流量183.3m3/d1432.0m套管流量55.5m3/d引鞋流量：43.2m3/dPACKERAPACKERBPACKERCPACKERD射孔层：1421.4-1428.5m四、应用实例NmⅣ油组PACKERAPACKERBPACKERCPACKERD1470m套管流量40.9m3/d1513.0m套管流量0m3/d1432.0m套管流量55.5m3/d射孔层：1456.4-1460.4m1511.8-1512.9m测井应用与典型实例1、常规注入剖面测量；2、确定注聚合物、三元复合驱井、CDG凝胶等高粘度流体注入剖面；3、确定同位素测井难度大的注水井的注入剖面，比如：大孔道、裂缝井、深穿透射孔井的注入剖面以及低注入量、低孔隙度、低渗透率油田注水井的注入剖面；4、确定笼统注水井、分层配注井的吸液剖面，可直接测量油套空间的水流速度，适合于分层配注方式的水井注入剖面测量。5、调剖试验井流量测量；6、在注入井中探测和识别水泥环中的串槽位置、确定封隔器密封效果、漏失部位、水流进出口位置；7、在生产井确定井下机械完整性。常规笼统注入井氧活化应用

C2-34：测量井段为2368-2393米，共有三个射孔层，分4个点测量，在2400m测到总流量，2360m测到0流量，注入压力14.5MPa。其中10号层吸入量最高，为31.5m3/d，占全井吸入量的60.57%。2360m，0m3/d2400m,49.5m3/d同位素测井图氧活化测井图氧活化测井与同位素测井资料对比只有NG33层吸聚！1191－1202米显示套管漏！

QX1-3井是一口注聚井，测同位素注入剖面，全井沾污，无法解释；氧活化测井却很好的反映出了井下各层的注入情况。

下图是N26N1井的同位素和氧活化的测井成果对比资料。该井是一口十字架过油层的笼统注聚井。05年6月8号测同位素，1288米遇阻，最下面的NG35层部分砂埋。6月16日氧活化测井下至1283米遇阻，NG35层未露出。

氧活化测井可有效解决同位素在注聚井中沾污和堆积沉降的问题，为注聚井的动态分析和评价注聚效果提供了依据。了解层间注入状况，细分厚层内的吸入状况

目前，注聚驱多采用笼统注聚，出现了聚合物沿主力油层单层突进或者层中指进，导致油井过早见聚的现象，利用脉冲中子水流测井能够准确地细分厚层内的吸入状况。

15-711井是中一区馆5/15单元的注聚井,只有一个Ng53厚6.6米射开层，其由2个小层组成。氧活化测井结果显示，层内的吸聚存在很大差异，同时，在层内存在一个明显的夹层，将Ng53层分为上、下两层。由于夹层的存在，下部的吸水状况明显好于上部，且上部的最顶部不吸水。Ng53层下部的主要的吸水部位在层内的中间2米厚的部位，即1260.0-1262.0米处。Ng53层上部不吸水同属于中一区馆5/15单元的

7N12井只有两个射开层位，且均为厚层。测井结果不仅显示出该井下部层位Ng55层底部的吸水要比顶部好，而且，在上部注聚大厚层Ng53层中，其主要吸水部位在层段的下部，即Ng53层段上部不吸水。

注入井流量漏失区域识别X1-7氧活化测井成果图

X1-7井是光油管笼统注聚井，05年5月16日测氧活化。仪器下至1199.25米遇阻，其下还有厚度为2.4米的小层，但不影响测量结果。测上水流过程中，在射孔井段顶部以上，流量不归零，即表明射孔段上部仍有上返水流；测量至1128米后，流量显示为零。1128-1154米非射孔井段流量漏失全井水量的65.22%，表明此处套管漏失。油管脱落N5-01是一口光油管笼统正注井，十字架尾深1255米。测井发现1213米以下磁定位异常，有明显射孔显示，接箍距离呈现明显异常。该位置以下的油套环空上水流为零，但存在明显下水流。据此，判断为油管在1213米脱落，该位置以下水流应当是套管下水流。300米，油管下水流，199方1217米，套管下水流，19