脉冲中子全谱测井应用效果分析

曹福龙

（测试技术服务分公司第二大队）

摘 要：本文介绍了脉冲中子全谱测井仪的基本原理、结构特点，结合现场推广就其应用效果进行了简要分析。结果表明脉冲中子全谱测井能有效识别气层、确定潜力油层，为油田控水挖潜提供技术支持。

关键词：肪冲中子全谱测井；结构；效果

引 言

碳氧比测井技术通过分析地层C、O、Si、Ca等元素相对产额，评价地层岩性与剩余油饱和度，判断储层水淹级别。大庆油田原有的DDCO双源距碳氧比测井仪功能较少，不能直接测量有效孔隙度与泥质含量，也不直观指示出水层位或识别气层。使用完钻时的有效孔隙度与泥质含量测井参数可导致老井剩余油饱和度的计算误差增大，为了解决这一问题，开发了PNST脉冲中子全谱测井仪及相应的解释软件。

脉冲中子全谱测井技术通过优化设计传感器结构和电路，一次下井能同时完成双源距碳氧比、中子寿命、脉冲中子-中子、能谱水流4项测井功能，仪器自动化程度高；测井资料能提供岩性、泥质含量、孔隙度、饱和度、层位产水等解释信息，可以不依赖裸眼井测井资料进行套管井剩余油评价，是一种寻找遗漏油气层的既经济又有效的重要手段[1]。

1 脉冲中子全谱测井仪结构

脉冲中子全谱测井仪在双源距碳氧比测井仪的基础上，采用一个中子发生器同时实现双源距碳氧比、中子寿命、PNN、能谱水流等测井功能。仪器的总体结构如图1所示。

仪器主要包括四部分：探测器及线性放大电路；主数控采集、自动稳谱、控制、传输电路；低压电源；中子发生器、自动控制及工作参数采集电路。探测器及线性放大电路部分主要包括长、短源距BGO伽马射线探测器、3He热中子探测器、线性放大器及信号采集处理电路，主要功能是探测伽马射线及热中子信号，完成对探测器信号的预处理。数据采集、控制、自动稳谱、传输电路部分主要功能是对伽马射线能谱、时间谱及中子脉冲幅度谱、时间谱的采集，实现不同的中子爆发、采集时序，完成长、短源距光电倍增管自动稳谱高压的控制，完成井下仪器和地面采集板之间的通讯和传输等功能。中子发生器自动控制及采集电路部分主要包括直流阳极高压模块、脉冲阳极高压开关模块、灯丝控制模块、靶压控制电路、中子發生器自动控制采集电路等，实现对中子管参数的采集及对中子发生器自动控制。

2 现场应用效果分析

（1）C/O与PNC测井综合解释。对于裸眼井测井数据不全的井可采用C/O与中子寿命测井组和解释。具体解释原则是：利用中子寿命测井提供的俘获曲线求取泥质含量，近、远探测器俘获总计数比求取孔隙度；把中子寿命的俘获曲线与C/O的硅钙比曲线相结合进行储层划分。图2和图3分别为喇9-检PS2604井利用完井资料解释的成果图和C/O与中子寿命综合和解释的成果图。从图中可以看出二者在孔隙度、泥质含量、含有饱和度等储层参数上符合的很好，因此利用C/O与中子寿命测井组合可以代替完井资料进行解释。

（2）PNC与PNN综合解释。PNC与PNN纪录的计数率与地层的渗透性有很好的对应关系。图4是大庆油田的一口油井，该井于2008年7月进行了全谱测井，为了找出能够反映地层渗透性好坏的相关规律。将PNC纪录的长源距计数率（FTMD）与PNN纪录的热中子总计数率（TCTMP）进行叠加，且二者在泥岩段保持重合。从图中发现FTMD与TCTMP二者在储层处存在幅度差，且与裸眼井测井曲线中的微电极曲线的幅度差具有很好的一致性。

当地层中含有天然气时，地层宏观减速能力和吸收能力较油水层均有所下降，相对来说热中子到达探测器的数要比γ射线数目高。因而FTMD与TCTMP叠合显示为“负异常”。利用这一特性可以很好的评价气层。图5为拉9-检PS2604井FTMD与TCTMP叠合图，图中第一道为PNC近、远探测器计数率曲线；第二道为深度道；第三、四道分别为裸眼井的深浅侧向和微电极曲线；第五道为PNC与PNN的地层俘获截面；第六道为FTMD与TCTMP曲线。第七道为岩性剖面曲线。从图中可以看出898.6～901.0m和906.0～916.4m处FTMD与TCTMP曲线叠合出现负幅度差（与正常储层叠合情况比较），指示为气层。与脉冲中子寿命测井曲线的气层主要特征相符，与采油厂储层情况一致。

（3）OAI曲线指示高压出水层。氧活化指数OAI曲线能指示测井过程中的高压出水层。图6为西丁6-P3井脉冲中子全谱测井解释成果图，该井为采油一厂西区二元试验区的一口采油井。测井施工时，西丁6-P3完全出水不产油，即含水100%，井口有吐水，测井时发现1030.5～1034m的层上OAI曲线出现偏移，说明此层出水，在脱气的作用下向井口流动，与现场井口出水现象相符。地质部门依据测试结果，采用化学封堵，措施后产液31.9t/d，产油2.23t/d，含水93%；最高日产液100.8t/d，产油6.8t/d，含水93.2%。表明合理利用“优势通道”进行调整，可以有效改善试验区波及效果，达到提高采收率的目的。

（4）曲线重叠法识别气层。储层中含有天然气将使中子孔隙度减小，通常情况下，原油与水的热中子宏观俘获截面相近，而天然气的热中子俘获截面很小，因此可以利用俘获截面低值识别气层。俘获计数率与地层减速能力以及地层元素的俘获能力有个，氢是所有元素中最强的中子减速剂，当地层含气时，地层氢元素含量相对较低，地层减速能力降低，将有更多的热中子被远探测器接收到，因此可以利用近远探测器俘获计数率重叠、近远探测器非弹计数率重叠识别气层。气层与水层相比，气层处地层密度降低，脉冲中子测井的近远探测器非弹计数率比和近远探测器俘获计数率比均降低，因此，可以利用近远探测器非弹计数率比和近远探测器俘获计数率比曲线重叠识别气层。

图7为达深9井全谱测井气层定性解释成果图，图中第一道为近远探测器宏观俘获截面SGFM，第二道为近探测器俘获计数率NCAP和远探测器俘获计数率FCAP，第三道为近探测器非弹计数率NIN和远探测器非弹计数率FIN，第四道为近远探测器非弹计数率比RI和俘获计数率比RCAP，第五道为近探测器俘获与非弹计数率比RCIN和远探测器俘获与非弹计数率比RCIF。该井1、2号层为气层，4组重叠曲线在气层处均有幅度异常显示，FCAP大于NCAP，FIN>NIN，RCIF>RCIN，RCAP与RI均变小，表明1、2号层为气层，与该层实际结论一致。

3 结论

（1）全谱测井C/O模式下解决了缺少裸眼井资料难以求准地层泥质含量及孔隙度的问题；（2）现场应用表明，全谱测井资料能有效指导制订堵水方案，达到增油降水的目的；（3）通过全谱测井在没有裸眼井测井资料的地区确定潜力油层，为重新评价这些地区油田储量提供指导；（4）利用全谱测井资料，通过曲线重叠法，能够有效识别气层。

参考文献

[1]郑华等.PNST脉冲中子全谱测井仪[J].测井技术，2011.35（1）：P83～P88.endprint