脉冲中子氧活化水流测井在延长油田的应用

曹满利，陈新花，王宝军，宋红霞，赵进义

(1.延长油田股份有限公司科技部，2.西北大学，3.延长油田股份有限公司 西压采油厂开发科，陕西 延安 716000)

氧活化水流测井是最近几年来发展起来的新的测井技术，利用高能中子与水中氧元素的活化反应来探测水的流动情况，其优点是不受井下管柱和地层孔隙的影响，可广泛应用于注入剖面测井及管外窜槽的检测［1］。不使用任何放射性示踪剂，不存在沾污、沉淀、污染等问题，不受粘度、管柱、大孔道地层的影响;不受管柱中油污的影响;能完成磁定位、井温、压力、自然伽马等多参数测量，便于综合解释，是新一代环保型测井新技术［2］。

通过氧活化水流测井技术，能够较好地应用于吸水剖面测井、管外窜槽的检测，能够实现一些常规测井仪不能实现的功能，为油田注水井注入剖面及油水井窜槽情况分析提供了准确的信息［3］。可合理制定油水井的注采措施，针对注水井组出现水淹油井的原因给出准确合理的判断，能够使注水井恢复正常，水淹油井得以起死回生，提高油井的采收率有着重要的现实意义。

1 氧活化水流测井仪测井基本原理、结构、及特点

1.1 中子氧活化水流测井基本原理

脉冲中子氧活化水流测井是一种测量水流速度的测井新方法。氘氚反应加速器中子源发射14 MeV快中子可以和水中的氧核发生反应，通过对N16发射的γ射线进行探测，可以知道仪器周围O16的分布，从而判断出仪器周围水流动的情况。中子发生器发射一段时间的中子，使井筒内水溶液中的氧元素活化。如果水流动，γ射线探测器就可以测出水的流动信号，进而测出水的速度，在流动截面已知情况下，就可以准确的计算出各层的流量［4］。(见图1)

图1 中子诱发下射线的时间框架图

本方法主要适用于特殊井况的注入剖面测量(如大孔道地层、低注入量、极高注入量和高粘度流体的注入等);确定遇阻位置以下层位总的吸水量;确定封隔器密封效果和寻找漏失位置以及判断管外串槽［5］。

1.2 氧活化水流测井仪的外形结构

DSC氧活化水流测井仪由遥测短节(CCL、井温、压力及自然伽马)、测量短节(4个伽马探测器)和两个中子发生器组成。(见图2)

图2 仪器结构示意图

1.3 氧活化水流测井方式

目前脉冲中子氧活化水流测井方式有两种方式:下水流测井方式(见图3)和上水流测井方式。(见图4)

图3 下水流测井方式

图4 上水流测井方式

1.4 氧活化水流测井仪技术指标

仪器外径:43 mm;仪器耐温:135℃;

仪器耐压:80MPa;测井方式:定点测量;

流量范围:5—200m3/d;

流量精度:10m3/d以上，5%，10m3/d以下，10%;

温度范围:－20～150℃;温度精度: ±0.5℃;

压力范围:0～80MPa;压力精度: ±0.5 MPa。

1.5 氧活化水流测井特点

1)氧活化水流测井可有效避免同位素沾污引起的误差。

2)氧活化水流测井不受地层孔隙大小的影响，是大孔道吸水剖面测井的最佳测井方法。

3)氧活化水流测井不受井内管柱及工具的影响，可以检测管外窜槽。

2 应用实例

为了寻找漏失位置、判断管外串槽及下一步的调整作业提供准确的测井资料和依据，在延长油田西区采油厂区域内选出适合本技术的511－4井，该井自然伽马、磁定位与完井资料对应性较好，井温曲线温度变化不大，2009年9月，以 Φ45 mm，总长3.20m的三参数测井井下仪器串进行测试，测试至1830m遇阻。井下仪器串下井过程中，测试顺利。根据本井的管柱结构，以及测试过程中的实际井况，氧活化水流测井现场测试时采用了上水流和下水流测量两种方式，具体测点见表1。

表1 5111－4井氧活化水流谱峰测点一览表

2.1 总流量标定

氧活化水流在510.0m进行下水流总流量标定，地面计量日注水量为62.20m3/d，实际测量日注水量为64.01 m3/d，相对误差为2.9%。

2.2 小层吸水分析

图5 5111－4井小层吸水分析图

由图5看该井长6射孔深度:1791.0～1793.0m。在井深1805.1 m 到1787.0m 水量由 63.76 m3/d递减到56.73 m3/d，说明有少量的水进入该射孔层位，所以该井段吸水量为7.06 m3/d，相对注入量为11.07%。

2.3 套管漏失情况

该井在1830.0m测量，套内未发现有下水流，说明该点以下套管不存在漏失情况;该井在1787.0m测量(射孔段以上)，环套内发现有上水流，表明该点以上注入水沿环空上移，反映了上部套管存在漏失的情况。

图6 5111－4井套管漏失分析图

由图6看该井在深度1787.0m到956.1 m环套空间流量近似相等，表明注入水没有漏失。到达深度953.7 m处发生流量异常，可以认为该井段水流通道发生了变化，故此判断套管此处有损坏点。该井在深度956.1 m环套空间流量为59.12 m3/d表明水沿环空上流，没有发生漏失;上流到深度953.7 m出现流量异常，流量骤然增为95.85 m3/d，反映了此段套管存在漏失的情况。

2.4 管外窜槽情况

图7 5111－4管外窜槽分析图

由图7看该井在953.7 m～941.4 m形成管外窜，水流沿套管外上流至940m窜入地层继而消失。

3 结论

脉冲中子氧活化测井可测量油管、油套环空及套管内外水流速度，适用于特殊井况的注入剖面测量(如大孔道地层、低注入量、极高注入量等);确定遇阻位置以下层数总的吸水量;确定封隔器密封效果和寻找漏失位置以及判断管外窜槽。因此脉冲中子氧活化水流测井的较好的应用前景。

［1］陈序三.一种新型储层饱和度测井方法及应用［J］.测井技术，2001，25(2):105－109.

［2］陈序三.脉冲中子衰减－能谱(PND－S)测井方法及应用［A］.第十二届测井年会论文集［C］.2001.

［3］黄隆基.放射性测井原理［M］.北京:石油工业出版社，1985.

［4］吴世旗，套管井储层剩余油饱和度测井评价技术［M］.北京:石油工业出版社，1999.

［5］郭海敏.生产测井导论［M］.北京:石油工业出版社，1999.