生产测井技术应用与发展华北油田

生产测井技术应用与发展华北油田第1页/共56页

油田开发中后期，随着二、三次采油工作的深入开展，油藏的可采储量日益下降，剩余油分布日趋复杂，油田稳油上产工作面临着严峻的形势。解决油田开发矛盾，尤其是解决油藏剩余油分布、生产井和注入井的产、吸状况等认识问题已变得越来越突出与迫切。根据华北油田开发部提出的进一步加强监测测试工作、大力推进测试新技术、新工艺的现场实验与应用等要求，测试公司在考察油田开发形势与动态监测工作需要的基础上，立足自身实际，着手对生产测井技术进行了适应性分析与规划研究，在对已有的单项硼中子测井技术持续改进、提高的基础上，密切关注行业发展形势，立足技术前缘，不断引进先进技术，研发新型技术。通过开展一系列科研创新工作，引进配套一些新仪器、新设备，使生产测井技术由单项硼中子测井逐渐向生产测井多元化、集成化方向发展，提高了生产测井技术的适应性，改善了应用效果，拓宽了服务领域。目前可以广泛开展硼中子、氧活化及常规产吸剖面测试等多项生产测井的施工作业。引言第2页/共56页新型生产测井技术在华北油田的应用与发展

一、

生产测井技术现状二、

生产测井技术应用成效（一）工作量情况（二）硼-中子寿命测井应用成效（三）氧活化水流测井应用成效三、

存在问题与下一步努力方向主要内容第3页/共56页

1、硼-中子寿命测井：引进开发6年来，在硬件设施、施工工艺及解释技术各个方面进行了持续、全面的改进与完善。目前，可以针对不同区块、不同井层进行施工作业和剩余油评价,形成了一套完整的适应油田开发需要的测井工艺与资料解释体系。已累计完成了130余口井的测井工作量。

2、氧活化水流测井：2005年，通过广泛调研、学习、系统培训并结合现场施工实践，初步形成并逐步完善了与华北油田地质特点与开发现状相适应的施工工艺方法与评价解释技术。各项技术规程与标准正在迅速建立与完善之中。目前已成功测井达到40井次。

3、多参数产吸剖面测试

：学习与掌握了仪器操作、施工工艺与资料解释技术，目前可独立进行该类技术服务。

一、生产测井技术现状——技术水平第4页/共56页一、生产测井技术现状——技术原理

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一系列核反应。中子寿命测井就是探测热中子撞击靶核，靶核受激并很快退回基态时所放出的俘获伽玛射线；而氧活化测井是探测热中子被活化后所放出的活化伽玛射线。10-3S若干天活化γ射线10-610-3S俘获γ射线10-810-6S非弹性散射γ射线n第5页/共56页1、中子寿命测量原理中子寿命测井是通过测量热中子在地层中的平均衰减时间（即热中子的平均寿命），进而求得地层的热中子宏观俘获截面等多个地层参数的一种脉冲中子测井方法。采用中子发生器作为中子源，中子管离子源产生的氘离子在100KV左右的靶压下获得近100KeV的能量，打到靶极上产生核反应。在正常工作时，中子发生器间歇式发射中子，所产生的快中子能量为14MeV。热中子寿命是指热中子从产生的瞬时起，到被吸收的时刻止，所经过的平均时间。这一时间的长短取决于地层介质的热中子俘获截面，越大热中子衰减越快，即中子寿命越短。一、生产测井技术现状——技术原理第6页/共56页2、氧活化测量原理氧活化反应的实质是氧原子吸收高能脉冲中子（大于10.2MeV），放出质子，产生放射性同位素16N，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。氧活化测井就是通过对中子活化伽玛射线时间谱的测量来反映油管内、环空、套管外含氧物质，特别是水的流动状况的。通过解析时间谱可以计算水流速度，进而计算出水的流量。一、生产测井技术现状——技术原理第7页/共56页若以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：V=LS/△t在已知流动截面面积的情况下，通过水流速度可计算流量。对于其他测井方法无法测量的0.01m/s的极低流速和大于2.0m/s的极高流速，该方法的测量效果明显。脉冲中子氧活化技术与传统测水流技术相比，主要优点在于不用寻找零流量层段进行刻度，因而可以更准确地判断是否存在管外窜流。一、生产测井技术现状——技术原理第8页/共56页

图（c）、（d）为远探测器的测量特征图，图（a）、（b）为近探测器的测量特征图。由图上可以清楚地看出，近探测器总的计数率包括恒定的背景氧分量（即本底）、按指数规律衰减的静态氧分量（即静止水），以及流动氧分量（即流动水）；而远探测器总的计数率仅包括恒定的背景分量和流动氧分量。一、生产测井技术现状——技术原理第9页/共56页脉冲中子测井技术（包括中子寿命和氧活化）可有效应用于油田开发工作所需的多种动态监测项目：

1、常规注入剖面测量；

2、聚合物、三元复合驱井、CDG凝胶等高粘度流体的注入剖面测量；

3、同位素测井难度大的注水井的注入剖面测量（如：大孔道、裂缝井、深穿透射孔井的注入剖面测量，低注入量、低孔隙度、低渗透率油田注水井的注入剖面测量）；技术功能一、生产测井技术现状第10页/共56页4、对于笼统注水井、分层配注井的吸液剖面测量，可直接测量油套环空的水流速度，尤其适合于分层配注方式的水井的注入剖面测量；

5、调剖试验井的流量测量；

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、在生产井中确定井下机械完整性；

8、产出井的产水剖面测量；

9、利用中子寿命测井的常规方法、时间推移或“测—渗/

注—测”方法进行剩余油饱和度监测。技术功能一、生产测井技术现状第11页/共56页1、不使用任何放射性示踪剂，不存在沾污、沉降、污染等问题；

2、测井结果不受岩性、孔渗参数和射孔孔道大小影响；

3、不仅适合于注聚合物、三元复合水溶液井的测量，还可用于水井、低注入量井以及分层配注井的测量；

4、一次下井可测上、下水流量，同时还可获得井温、压力、GR、CCL、流量或俘获截面等多种参数，便于综合解释；

5、既可测量套管内水流量，又可测量油套环空水流量，还可测量套管外水流量；技术特点一、生产测井技术现状第12页/共56页6、可判断管内/外水流的极低流量（6m3/d）和极高流量（1000m3/d）；

7、可实时给出所测得的总时间谱和平均时间谱，方便数据分析；

8、活化时间、活化周期、占空比等仪器参数设置多档可选方式，适应各种流速的水流量测量；

9、采用50ms采样周期，既可进行中子寿命测井，又可进行高精度的氧活化时间谱测量。技术特点一、生产测井技术现状第13页/共56页

1、SMJ-D中子寿命测井仪：2支

2、DSC单芯多功能水流测井仪：2支

3、生产测井井口装置：1套

4、测井工程车：2台

5、配套软件与解释设备一、生产测井技术现状——设备状况第14页/共56页——设备状况1、仪器结构

DSC单芯多功能水流测井仪分井下仪器和地面系统两部分。地面系统为便携式数控生产测井地面系统。井下仪器由中子氧活化测井仪、中子寿命测井仪、自然伽玛测井仪、磁性定位器、温度测量仪以及压力测量仪等组成，既可实现组合测井，又可单独进行四参数、中子寿命或氧活化测井。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一、生产测井技术现状第15页/共56页2、主要技术指标

(1)、整体技术指标：耐压80MPa耐温150℃

外径43mm长度5.58m、6.84m(2)、各单支仪器技术指标

A、自然伽玛测井仪：测量范围0～5000cps，测量误差±7%B、压力测量仪：测量范围0～80MPa，测量误差±0.1MPaC、温度测量仪：测量范围0～135℃，测量误差±1℃D、磁性定位器：定性显示油/套管接箍

E、水流测井仪：6～20m3/d，测量误差≤±8%20～600m3/d，测量误差≤±5%600～1000m3/d，测量误差≤±10%F、中子寿命测井仪：7.6～91c.u.，测量误差≤±3%DSC单芯多功能水流测井仪

一、生产测井技术现状——设备状况第16页/共56页

主要包括：注脂密封装置阻流短节（带阻流管）防喷管捕捉器井口压力监测装置手压泵、注脂泵及高压管线空压机、发电机、稳压器等防喷装置通径62mm，承压10000Psi。生产测井井口装置

一、生产测井技术现状——设备状况第17页/共56页

东风EQ1141G7DJ2/4*2底盘防磁液压带链条传动滚筒配接Φ5.6mm7000m电缆全套绞车控制系统

测井工程车一、生产测井技术现状——设备状况第18页/共56页1、XL2000数控测井系统软件用于DSC单芯多功能水流测井仪的现场资料录取。通过该软件可对井下仪器供电、通讯等状态进行检测和实时监测；可选择测井方式（中子寿命测井/水流测井）；可通过软件控制上/下中子发生器工作，从而实现上/下水流模式测井；还可实现数据的回放、数据格式转换，以及测井现场的快速测后数据处理（如曲线深度校正、合并等等）。专业软件一、生产测井技术现状——设备状况第19页/共56页第20页/共56页2、氧活化流量计算软件用于DSC水流测井数据的资料解释。通过该软件可对点测的水流时间谱线进行分析处理，计算对应深度点的流量数据，并自动生成流量剖面，汇总成果表。专业软件一、生产测井技术现状——设备状况第21页/共56页第22页/共56页3、中子寿命测井解释与数据管理软件结合脉冲中子测井技术的综合研究，我们同时进行了硼-中子寿命测井方法模型的研究和新版本《中子寿命测井解释及数据管理软件》的开发，增强了中子测井技术对于剩余油饱和度监测的准确度，且能实现两项测井技术与华北各采油厂的技术资源共享。该软件不仅能进行硼-中子寿命测井资料的处理，而且能进行常规的生产测井、完井测井数据处理，同时能对所有入库资料井进行数据和图件的查询、调用等管理。专业软件一、生产测井技术现状——设备状况第23页/共56页中子寿命测井解释与数据管理软件第24页/共56页二、生产测井技术应用成效2004年共进行硼-中子寿命测井30井次，其中冀中地区23井次（一厂1井次，二厂8井次，三厂8井次，四厂4井次，五厂2井次），二连地区7井次。这些井分布在13个油田24个断块。涉及类型繁多，既有砂泥岩剖面地层，也有特殊岩性（砾岩）剖面地层；既有开发生产井，也有新钻探的勘探井；既有正常运转的采油井，也有因特殊原因长期停产的待措施井，还有因产量极低转入报废的区块研究井。工作量情况第25页/共56页二、生产测井技术应用成效2005年度，硼中子测井工作量为15井次，其中采油三厂9井次，二连油田6井次；氧活化测井41井次，其中一厂2井次,二厂11井次，三厂4井次，四厂14井次，五厂5井次，二连5井次；同位素吸水剖面测试13井次，产液剖面测试40井次。工作量情况第26页/共56页二、生产测井技术应用成效2005年生产测井工作量同比2004年，呈现出如下特点：1、实现了生产测井多元化施工作业：由单一的硼中子测井发展到硼中子、氧活化甚至同位素吸水剖面、产液剖面测井多个类型，拓宽了服务市场。2、多种施工类型的工作量体现出明显的互补性：硼中子测井工作量的缺口基本上在氧活化测井项目上得到了弥补。3、生产运营模式有了新突破：采用时间短、见效快的合作模式首次进行了同位素吸水剖面测井施工，既有效提高了设备利用率，又有助于引进与学习新技术并尽快打开新的市场领域。

工作量情况第27页/共56页二、生产测井技术应用成效硼中子测井应用成效两年来开拓了新的应用领域：1、

层内找油、层内挖潜2、

冀中砾岩区块井的剩余油评价

3、

探井的验串施工

4、“疑难井”复查5、区块研究与评价第28页/共56页二、生产测井技术应用成效硼中子测井应用成效

（1）层内找油、层内挖潜：采油三厂充分利用硼中子技术层内找水的独特性，采用新型层内堵水工艺，获得了宁11-27、宁50-17等多口井大厚层内部挖潜的良好效果，找到了油田中后期开发挖潜增效的新途径，同时也展示了硼中子技术的新亮点。04年至今，硼中子测井技术用于三厂层内挖潜专题项目的施工工作量就达10余井次。

第29页/共56页路60井21号层硼中子测井解释成果图第30页/共56页二、生产测井技术应用成效硼中子测井应用成效

（2）冀中砾岩区块井的剩余油评价：04年在一厂雁50-19井进行了硼中子测井施工，初步认识了该类型区块的水淹规律。第31页/共56页二、生产测井技术应用成效硼中子测井应用成效（3）探井的验串施工：04年进行了开发部2口探井的验串施工，拓展了硼中子技术在探井与工程测井方面的应用领域。特别是霸109井灰岩地层的验串施工成功地解决了其它技术暂时无法解决的认识问题。第32页/共56页二、生产测井技术应用成效硼中子测井应用成效（4）“疑难井”复查：采油四厂采用硼中子测井资料对经过反复措施过的老井进行重新认识，不仅明确了目前的潜力所在，而且通过措施真正实现了降水增油的明显效果。京727井的测试，对层与层之间的纵向连通进行了分析，找出了之前卡水不见效的原因，为下步采取有针对性的治理措施提供了依据。第33页/共56页二、生产测井技术应用成效硼中子测井应用成效（5）区块研究与评价：对硼中子测井实施比较密集的区块可以尝试进行区块剩余油的分析评价。（专题项目总结《硼-中子寿命测井解释及留70断块区块分析》，04年3月）第34页/共56页三、生产测井技术应用成效氧活化测井技术应用

氧活化技术除了能够提供更加精确、详实的注入剖面资料以外，在实际应用中也体现出了其它的多项功能优势：（1）同时测取油、套水流，实时监测配注动态

（2）有效检查井口、井下配水工具的工作状态

（3）在大跨度吸水层段的测量方面优势明显（4）快速、准确确定套管浅层漏失状况（5）研究分析调剖前后的吸水剖面变化

（6）井底验漏直观准确

（7）有针对性地进行层内测量与层内研究

（8）辅助诊断套管变形

第35页/共56页三、生产测井技术应用成效氧活化测井技术应用（1）同时测取油、套水流，实时监测配注动态州16-29X井，在井口进行油、套分注，封隔器以上同时存在环空下水流与油管下水流。第36页/共56页三、生产测井技术应用成效氧活化测井技术应用（2）有效检查井口、井下配水工具的工作状态

1、安421-5x井射孔井段1700.60—1735.60m，共21.8m/6层，喇叭口深度1736.64m，封隔器深度1716.99m。注水方案在测前十多天由油管正注改为油套混注，配注量60m3/d，压力11MPa，上部4个层为环空注水，下部两个层为油管注水。

2005年3月11日对该井进行了氧活化测井，井口实际压力10.2MPa。测量时，发现上部4个层之间没有环空下水流显示。经上部各点复测，仍然没有发现环空下水流显示。之后从井底改用上水流模式进行流量追踪，发现封隔器下面有向上的较大水流量，在封隔器上面所测流量值与其一致，故判断该井封隔器失效。第37页/共56页

发现一个明显的“矛盾”：本井虽进行了油套混注，但氧活化测井结果表明环空始终没有下水流，而油管的大量水流突破封隔器的阻碍进入了环空控制层位。对于这种现象，我们分析除非有两种原因：一是本次测量结果有误，二是环空阀门未按最新配注方案的要求进行开启。后经监测主管人员现场勘验，证实了是第2个原因所致，同时也证明了本次氧活化测井数据的独立性与正确性。本井通过氧活化测井，不仅明确了各层实际的吸水情况，检查了井下封隔器的工作状态，还及时发现和纠正了注水方案调整后的工作疏忽。氧活化测井技术应用三、生产测井技术应用成效（2）有效检查井口、井下配水工具的工作状态第38页/共56页安421-5x井脉冲中子氧活化测井解释成果图第39页/共56页

氧活化测井技术应用（3）在大跨度吸水层段的测量方面优势明显三、生产测井技术应用成效

氧活化测井采用打点方式在设计深度上进行逐点测量，精度不受射孔段跨度的影响。如岔15-140井，射孔层分布在1929.2~2593.4m，跨度长达664.2m，测量结果仍然保持稳定一致的规律性。

第40页/共56页三、生产测井技术应用成效氧活化测井技术应用（4）快速、准确确定套管浅层漏失状况岔30-137x井该井是2004年8月17日新转注的一口井，射孔井段2711.40—2932.00m，共22.8m/7层，喇叭口深度2939.76m。笼统正注，配注量45m3/d，油压6.9MPa。

2005年3月16日对该井进行了氧活化测井，井口实际压力7.6MPa。测量时采用自下而上的顺流测井方法，从最下面的39#层以下追踪流量至最上面的29#层以上，发现射孔井段内环空流量一直与油管总流量保持一致，没有变化。为寻找环空流量的去向，继续在射孔井段以上的广阔区间内进行大跨度追踪测量，每隔100—500m左右进行多次点测，最后锁定在井深1500—1600m区间内环空流量下降至0。为精确定位流量入口，特在此井段内进行了连续的四参数测井，发现井温曲线在1522.0m附近出现明显拐点，此拐点位于未射孔的1#层内。之后在该层上、下边界处就近进行定点氧活化水流测量，证实环空流量完全进入该层，分析为套管损坏漏失所致。第41页/共56页第42页/共56页

分析与验证：整个射孔层段内环空流量保持一致，所有射孔层均不吸水。这一现象似乎不符合正常的生产实际，但该结论是具有充分资料依据的，那就是各测点稳定一致的谱线图。而且，为验证本次氧活化测井结果，随后安排了该井的同位素吸水剖面测井，两次测井结果完全一致。

第43页/共56页三、生产测井技术应用成效氧活化测井技术应用（5）研究分析调剖前后的吸水剖面变化

序号层号射孔井段(m)厚度(m)绝对吸入量(m3/d)相对吸入量(%)调剖前调剖后调剖前调剖后

全井

52.260.321001001221700.60—1710.400.80.000.840.01.42231702.00—1705.203.20.007.410.012.33241706.60—1709.002.40.007.40.012.34251710.20—1713.002.826.7415.5851.225.85281721.60—1725.604.03.884.967.58.26291727.00—1735.608.621.5824.1341.340.0安421-5X井第44页/共56页安421-5X井调剖前调剖后第45页/共56页三、生产测井技术应用成效氧活化测井技术应用（6）井底验漏直观准确

对于油管下至射孔层段以下的，测取油管内外的总流量的数值是否一致来判断井底是否漏失。对于其它情况，直接测取井底附近的套管水流是否为零，即可判断井底是否漏失。如留428井，除了要求测取调剖后的剖面改善情况以外，还特别强调验证井底灰面情况。采用第二种方法，测得井底附近流量为零，证明灰面没有问题。第46页/共56页留428井零流量谱线图总流量谱线图第47页/共56页三、生产测井技术应用成效氧活化测井技术应用（7）有针对性地进行层内测量与层内研究

通过层内加密打点测量，可以有针对性地研究厚层内部纵向上吸水能力的分布状况，提供更加精细、准确的注水开发资料。目前，对超过5米的厚层都实施层内加密测量。这种情况在二连蒙古林油田尤为普遍，其单个主吸水层的厚度有时占到全井总射孔厚度的70%以上，必须进行层内吸水能力的精细描述。如蒙21-22井，是一口注聚井，通过氧活化测井获得了6号层详细的层内细液数据。第48页/共56页层号射孔井段(m)厚度(m)测点深度(m)流量(m3/d)绝对吸入量(m3/d)相对吸入量(%)油管环空向上环空向下

768///

4769.40—771.402.0772///0.000.05773.00—774.801.8776/0/0.000.06780.20—781.000.8781/0/0.000.0781.00—782.001.0782/13.29/13.2925.8782.00—783.001.0783/16.3/3.015.8783.00—784.001.0784/38.72/22.4243.5784.00—785.001.0785/40.39/1.673.2785.00—785.800.8786/51.6/11.2121.7

全井9.4

51.6100第49页/共56页三、生产测井技术应用成效氧活化测井技术应用（8）辅助诊断套管变形

通过分析流量剖面的异常变化，可以大致掌握套管的变径情况；如有水流串漏，亦可通过谱线图反映出来。京344井