TNIS水平井测井技术

2023年2月5日胜利油田长安科达石油技术开发有限公司

2013年9月TNIS过套管成像系统

在水平井中的应用

2023年2月5日难点：一、如何监测老井储层剩余油饱和度？二、仪器如何下放至水平段底部？2023年2月5日目录摘要一、TNIS技术概念及原理二、TNIS施工工艺和处理解释三、TNIS水平井中成功案例四、总结与讨论2023年2月5日摘要

过套管成像测井仪（TNIS）应用于新、老井在“套后”进行饱和度监测，在低孔隙度、低矿化度、低渗透的地层辨析油、气、水层，可以定量评价目前储层的泥质含量、孔隙度、含油饱和度等地层参数，可准确指示出潜力含油层和出水层、评价目前储层水洗程度和水淹级别。为油田下一步作业措施提供了有力的技术支持。2023年2月5日

采用放射性中的中子方法，可以穿透管柱来评价储层的物性、岩性和含油性。而目前饱和度测试方法中的中子寿命、C/O比和PND等方法只探测次生伽马射线，不能有效消除井眼影响，而且在低孔隙度、低矿化度的地层中由于不能有效避去本底自然伽马的影响，并不能有效辨析储层含油性。而TNIS可以有效避开、校正影响，真实评价储层含油性。

摘要

2023年2月5日TNIS国内覆盖领域

GPN2023年2月5日TNIS(PusleNeutronNeutron)简称脉冲中子一中子，TNIS测试是向地层发射高能量（14.1Mev）的快中子,探测这些快中子经过地层减速以后还没有被地层俘获的热中子。TNIS仪器利用两个探测器(即长、短源距探测器)记录从快中子束发射30s后的1800s时间的热中子计数率，根据各道记录的中子数据可以有效地求取地层的宏观俘获截面，进而计算含油饱和度，划分水淹级别，求取储层孔隙度，计算储层内泥质含量及主要矿物含量等同时利用两个中子探测器上得到的中子计数的比值就可以计算储层含氢指数（可以有效的识别气层）一、TNIS技术概念和原理2023年2月5日

TNIS测井原理

中子发射器向地层发射高能快中子，经过一系列碰撞，使得快中子能量和速度衰减为与组成地层的原子处于热平衡状态的热中子，进而被地层逐渐俘获。探测器探测到未被地层俘获的热中子。2023年2月5日

仪器结构自然伽马探头节箍热中子远探头热中子近探头中子发生器井温长度:5.7m外径:43mm耐温:175℃耐压:103Mpa横向分辨率:42-72cm纵向分辨率:30cma、通讯短节（高速数据传输）b、GR_CCL短节（深度校正）c、探测器短节（高精度探头）d、中子发生器（高能快中子）2023年2月5日技术指标TNIS参数技术指标长度5.7m外径43mm重量41.5kg耐压105MPa耐温175℃探测方式热中子探测半径纵向分辨率：30cm横向分辨率：短源距为42cm，长源距为72cm中子产额2×108个/秒地层孔隙度范围≥5%地层水矿化度＞4000ppm测井速度2.0m/min适用范围直井、大斜度井和水平井仪器现场刻度无需刻度2023年2月5日TNIS相对优势

TNIS是通过对地层中还没有被地层俘获的热中子来进行记录和分析，从而得到饱和度的解析。探测热中子方法，没有了探测伽马方法存在的本底值影响，同时在低矿化度与低孔隙度地层保持了相对较高的记数率，削减了统计起伏的影响。同时，TNIS还有一套独特的数据处理方法，能够最大程度的去除井眼影响，保证了Sigma（地层俘获截面）曲线的准确性，精度可以达到±0.1俘获截面单位。克服了标准中子寿命测量仪器中存在的：在低矿化度、低孔隙度地层情况下，不能有效区分油水层位的问题。TNIS具有施工简单，不需要特殊的作业准备，可以过油管测量、仪器不需刻度，操作维修简单、记录原始数据、去除井眼影响等等多方面的优势。2023年2月5日TNIS主要特点独特热中子探测：解决低孔、低矿难题独特的高温设计：工作环境可高达175°独特的记录方式：记录中子衰竭时间谱独特的成像技术：可直观消除井眼影响高精度评价技术：寻找出水点和剩余油2023年2月5日二、TNIS施工工艺和处理解释第一步: 数据采集

仪器记录下原始数据第二步: 资料处理

从测量数据中取得Sigma值第三步: 成果分析

定量饱和度解析2023年2月5日现场施工图片2023年2月5日施工工艺简述（直井）1、和现场工作人员讨论，交接井场，了解井场情况，并向配合方（作业队）提出满足测井施工的要求；2、对于现场情况和甲方及时沟通，如果没有作业队自行安排吊车配合；3、依据风向车辆摆放在上风口，测井车距离井口30米左右；设备，拉好警戒带

4、安装天地滑轮、张力计，并连接好仪器；5、仪器下放至井口时，绞车和操作面板对零，然后下放仪器；6、绞车司机在下放过程中注意张力变化，及时调整下放速度（大约3000m/h）；7、仪器下放至200m后，供电检查仪器工作是否正常。打靶过程电流、电压正常，没有问题后，将仪器继续下放；8、仪器下放至设计井段底部，后以2.0m/min上提进行TNIS测试，直至测试到设计井段的顶部；

9、然后下放仪器至砂泥地层段，重复打靶时间，通过两次对比验证测井准确；10、确定没有问题后，将仪器快提至井口，施工完毕，恢复井场原貌。水平井测井属于特殊工艺，仪器依靠自重无法下到目的层，需要利用水平井工具，通过特殊工具传输推动井下仪器下放测井，因此对设备、人员、技术、管理的要求较高。在水平井造斜井段，随着井斜角度的逐渐增大，井下仪器与井壁的摩擦力也不断增大，当井斜增大到65度时，井下仪器的运动分力减小到临界值，电缆下放作用消失，仪器无法凭借自身重力向井底方向运行，必须借助外力将井下仪器推至井底。

而其它常规仪器由于受到仪器外径的影响，使得仪器在管柱中的危险性增大。而且水平井中测试，测试的数据受到管柱壁厚的影响，无法较好的反映真实储层。TNIS以及最大外径为43mm，可以过一般的油管、套管进行测试。独特的成像模式可以有效的避去井内流体和管柱的影响，可以真实地反映地层。水平井施工难点进行水平井测试，一般采用四种传统工艺进行测试，包括泵车打压法，油管传输法，链接爬行器法，连续油管法。1、泵车打压法是最常见的一种施工工艺，成本低而且下放速度较快，但由于采用液体高压退动仪器下放至井底，再从环空中出来，此方法常用。2、油管传输法，虽然可以很好保护地层，但由于作业费用大，时间长，使得测井时间较长。3、爬行器法速度较快，但对于管柱要求较高，而且如果井底下置筛管就无法进行测试，而且费用较高。4、连续油管法，是目前最好的水平井工艺法，采用油管直接推动仪器下放置井底，速度快，没有污染地层。但其成本较高。四种方法，都可以匹配TNIS仪器进行测试，但一般采用泵车打压和油管传输这两种工艺进行测试。施工工艺方法第一种方法：泵车打压法

1）作业队准备27/8″加厚倒角油管，27/8″筛管（2m）一根，27/8″丝堵一个，27/8″短节（2m）两根，并准备与测井四通阀门相连接的转换接头。

2）作业队下管顺序为：丝堵――筛管――两根油管――短节――油管。

3）按以上顺序将油管下到井底，在下管柱前每根油管用Ф50mm的通管规检管，保证仪器能在油管中通过。

4）上好井口四通阀门，四通上端转成2.5″油管母扣。

5）测井小队在测量之前用泵车循环井内液体，使其畅通。施工工艺方法-泵车打压法6）安装天地滑轮、张力计。7）马笼头穿过防喷器与下井仪器连接，供电检查仪器。8）将仪器放入油管中，上好井口防喷器。9）作业队配合，在井口打压推进仪器，使仪器进入测量井段底部。10）停止打压，给仪器供电，正常测量1.5m/min，测量过程中注意张力变化。11）测井完毕后,自检测井资料合格后，把仪器上提至距井口50m时打开防喷器。12）将仪器起出，保养好仪器装箱。13）拆掉天、地滑轮、张力计，施工结束。施工工艺方法-泵车打压法水平井打压法测井施工示意图1、将带筛管的油管下至井底2、下入TNIS仪器，并装好井口打压专用工具3、利用泵车将清水注入油管，从底部筛管经环空返出井口4、利用水循环的推力将TNIS仪器送至井底5、停止打压，正常速度测井（1.0m/min）第二种方法：油管传输法

1）作业队准备27/8″加厚倒角油管，27/8″

筛管（2m）一根，27/8″丝堵一个，27/8″短节（2m）两根。

2）作业队下管顺序为：丝堵――筛管――两根油管――短节――油管。

3）按以上顺序将油管下到井底，然后上提油管至井斜50°位置，在下管柱前每根油管用Ф50mm的通管规检管，保证仪器能在油管中通过。

4）安装天地滑轮、张力计。

5）马笼头穿过旁通与下井仪器连接，供电检查仪器。

6）用作业机吊起旁通，使旁通与平台保持10m的距离。

7）用绞车驱动电缆把下井仪器下入油管中。

8）放下旁通，使其与井内油管连接固定。施工工艺方法-油管传输法9）下放仪器至200m处检测仪器，正常后将仪器下至油管底部,用GR校深(5m/min)。

10）旁通上方接好油管后通知作业工缓慢下放管柱(900m/h)，同时绞车司机下放电缆。绞车司机要保持绞车下放的电缆长度与管柱长度基本一致。当每柱管柱下完时，记录下放管柱数量。

11)仪器下放到预定位置,用绞车缓慢上提电缆。

12)停止上提电缆，仪器供电预热30min，并调整仪器。

13)地面系统进入测井状态后，绞车司机上提电缆以1.5m

／min的速度开始测井。

14)测井完毕后,自检测井资料合格后，把仪器上提至垂直井段。

15)通知作业工缓慢上提管柱(900m/h)，同时绞车司机上提电缆，至旁通起出为止。

16）上提下井仪器，距井口50m时吊起旁通短节。

17）提出下井仪器．卸下旁通短节。

18）拆掉天、地滑轮、张力计，施工结束。施工工艺方法-油管传输法水平井旁通法测井施工示意图1、将带筛管的油管下至井底，再上提至井斜50度位置2、下入TNIS仪器，并装好专用旁通工具3、接好旁通后正常下入油管至井底，TNIS仪器下放速度与油管下入速度一致（10m/min）4、油管下到井底后，油管静止。正常测井（1.0m/min）（1）、原始数据的解编滤波

a、将原始文件进行解压

b、完成曲线的滤波

c、对测井曲线进行校深资料预处理处理中的对数比例测井中的直线比例中子衰减矩阵曲线滤波:资料预处理

DepthCh1Ch2Ch3Ch4Ch5Ch6Ch7...........Ch56Ch57Ch58Ch59Ch602284.539346369666650...........000002284.435315169675858...........000002284.336365155585345...........000002284.247486977767580...........000002284.127285252475149...........000002284.035376767665857...........000002283.932406259695950...........000002283.832485155636055...........00000....2221.23744525119109...........000002221.14356585739911...........011102221.04450525328169...........110102220.94658704637165...........100002220.83943524128158...........010002220.75347625243239...........100102220.646485949332514...........011002220.53445464228157...........100002220.44249564234177...........21000纵向

DepthCh1Ch2Ch3Ch4Ch5Ch6Ch7...........Ch56Ch57Ch58Ch59Ch602284.539346369666650...........000002284.435315169675858...........000002284.336365155585345...........000002284.247486977767580...........000002284.127285252475149...........000002284.035376767665857...........000002283.932406259695950...........000002283.832485155636055...........00000....2221.23744525119109...........000002221.14356585739911...........011102221.04450525328169...........110102220.94658704637165...........100002220.83943524128158...........010002220.75347625243239...........100102220.646485949332514...........011002220.53445464228157...........100002220.44249564234177...........21000横向（2）、提取sigma曲线

a、将原始文件进行矩阵解编

b、通过成像，来提取地层真实的sigma值

c、对sigma曲线进行后期处理后期热能影响区域井眼影响区域地层反应带123资料预处理

DepthCh1Ch2Ch3Ch4Ch5Ch6Ch7...........Ch56Ch57Ch58Ch59Ch602284.539346369666650...........000002284.435315169675858...........000002284.336365155585345...........000002284.247486977767580...........000002284.127285252475149...........000002284.035376767665857...........000002283.932406259695950...........000002283.832485155636055...........00000....2221.23744525119109...........000002221.14356585739911...........011102221.04450525328169...........110102220.94658704637165...........100002220.83943524128158...........010002220.75347625243239...........100102220.646485949332514...........011002220.53445464228157...........100002220.44249564234177...........21000SSSSSSSSS西格玛(Sigma)矩阵数据库创建泥岩气层油层水层矩阵数据形成成像图有效避去井眼影响资料预处理◆