脉冲中子氧活化水流测井仪在低流量水井注入剖面的应用

赵立安，尤立忠，陈 显

(中国石油大港油田测试公司 天津 300280)

·仪器设备与应用·

脉冲中子氧活化水流测井仪在低流量水井注入剖面的应用

赵立安，尤立忠，陈 显

(中国石油大港油田测试公司 天津 300280)

针对脉冲中子氧活化水流测井仪在低流量实际应用中常见的问题，通过试验与刻度分析，优化现场测量参数设置与选择，拓展了该测井仪器的实际测量下限，成功应用于低流量水井注入剖面测试。

氧活化水流测井；刻度分析；测量参数；测量下限

0 引 言

脉冲中子氧活化水流测井仪是测量水流速度的测井仪器，该仪器直径小(Φ38 mm)，能同时记录并计算上下水流速度，主要用于油田笼统注入井、分层注入井的剖面测试和油水井找漏找窜。在实际低流量测试过程中，尤其是测量油套环形空间水流时，经常出现谱峰不明显、计算流量大于实际流量的问题。为此，结合该仪器中子发射和测量原理，优化低流量测量参数设置，通过精细刻度，达到了测成、测准的目的，成功应用于低流量水井注入剖面测试。本文实际测井和刻度管柱均为套管5in(1 in=25.4 mm)和油管2in。

1 测量与问题

1.1 仪器结构

脉冲中子氧活化水流测井仪[1]由四个短节组成：遥传短节(含四参数)、上采集短节、中子发生器短节和下采集短节组成。各短节间以单芯连接高速通信和供电，测量采用单发双收结构。中子发生器上面有4 个伽马探头，下面有3 个，每次测井使用一只中子发生器，就能完成上水流和下水流的流量测试。一个测量点，同时可得到4个探测器的上水流时间谱和3个探测器的下水流时间谱。仪器结构示意图如图1所示。

1.2 测量原理

氧活化测量原理示意图如图2所示。中子发生器发射高能中子，活化注入介质(如水)中的氧原子，活化后的介质在流经不同源距的探测器时，测量计算渡越时间(t)，结合源距(L)和流体通道横截面积(S)，计算出介质流速(v)，进而可计算出定点流量(Q)。

Q=v×S=L/t×S

(1)

图1 氧活化仪器结构示意图

仪器参数可以任意改变, 谱周期有4种 (10、20、40、60 s), 活化时间有8种 (0.8、1、1.6、2、4、6、8、10 s),可以满足现场不同情况。

图2 氧活化测量原理示意图

1.3 测试问题

脉冲中子氧活化水流测井仪，自2012年以来，广泛应用于水井注入剖面测试，每年有330井次的工作量。随着油田精细注水工程的深入，注水层数逐年增多，因各层吸水能力不同，造成各层实际注入量不同。在实际应用过程中，尤其是在测量油套环形空间水流时[2]，当流量小于30 m3/d时，出现谱峰不明显和测量流量偏大问题，甚至出现计算流量翻倍的现象。

2 刻度与校准

2.1 刻度方案制定

针对低流量谱峰不明显问题，根据仪器测量原理，分析仪器活化时间、谱周期和源距、流速的关系，进行理论计算分析。首先，依据公式(1)计算油套环形空间流量，活化5个半衰期，即T=36.65 s，上探测器U1(源距352.8 mm)和下探测器D1(源距373.8 mm)对应流量，分别为7.51、7.94 m3/d。据此编制测量刻度标定方案。

2.2 刻度数据分析

依据标定方案，进行室内刻度，刻度条件模拟注水井，流量从8 m3/d开始标定，刻度数据如图3、图4所示。

图3 环空下水流刻度数据

图4 环空上水流刻度数据

采用单峰计算方法，比较油套环形空间实际测量值和刻度标准数据，实际测量值比标准数据放大1.05～1.85倍；分析谱峰发现，环形空间流量为8 m3/d时，测量使用6 s中子活化时间, 谱周期为60 s，累屏5次，上探头U1、U2，下探头 D1可获取明显谱峰，见图5、图6。计算谱峰峰值到达时间明显小于理论计算时间，谱峰拖尾严重，要获得完整的谱峰，谱周期须大于50 s，才能计算求取准确的流量[3]。

图5 环空上水流U1、U2谱峰

图6 环空下水流D1谱峰图

重新分析谱峰不明显测试资料发现，现场操作员一般按照固定测量参数(2 s中子活化时间, 40 s谱周期)进行测试，而没有根据流量变化选择合理的测量参数。根据刻度数据分析结果，给出环形空间流量测试参数设置选择表，见表1、表2。

表1 环形空间上水流测量参数设置选择表

表2 环形空间下水流测量参数设置选择表

3 实际应用

2016年,运用刻度数据和选择合适测量参数，脉冲中子氧活化水流测井仪成功应用于小于30 m3/d注水井，累计测试12井次。

实例： 西×-××-×井为笼统注水井，日配注40 m3/d，该井有9个注入层,注入层位均在油管喇叭口以下，喇嘛口和油层顶深差160 m，测试环境为套管内下水流测量。经过测试,该井测试实际日注34.5 m3/d,有3个层不吸水，最底部吸水层位为75#层，日注12.3 m3/d。本次测量采取6 s活化时间，60 s谱周期，5次累屏。从谱线看，只要测量参数选择合理，谱峰十分饱满，如图7所示。成果如图8所示。

图7 西×-××-×井部分谱

4 结束语

1)环形空间流量为8 m3/d时,使用不小于6 s中子活化时间， 60 s谱周期,累屏超过5次，下探头D1和上探头U1、U2能够获取明显谱峰。

图8 西×-××-×成果图

2)同一管柱条件，同样注入量，源距基本相同的探头谱峰形态不一样，D1和U1、D2和U2谱峰形态不一样。

3)在中子产额达满足测试要求的前提下，测量环形空间流量时，流量8～15 m3/d时，采用不小于6 s活化时间，60 s谱周期，5次或5次以上累屏；流量15～30 m3/d时，采用不小于4 s活化时间，60 s谱周期，5次或5次以上累屏。

[1] 西安奥华电子仪器有限责任公司.SWFL-B 中子氧活化水流测井仪使用维修手册[Z].2011.

[2] 田祖宏，路培毅，迟彦华，等.复杂条件下脉冲中子氧活化水流测井资料的分析方法[J].国外测井技术，2009,30(5):36-40.

[3] 刘国良，刘宪伟.脉冲氧活化水流速度计算方法研究[J].测井技术，2006,30(6):548-550.

Application of Pulsed Neutron Oxygen Activation Water Flow Logging Tool in Injection Porfile of Low FlowWells

ZHAO Li′ an, YOU Lizhong, CHEN Xian

(WellTestingCompanyofDagangOilfieldPetrochina,Tianjin300280,China)

Aiming at the problem of the application of the pulsed neutron oxygen activation water flow logging tool in the injection profile of low flow wells, the lower actual measuring range value of this technology is upgrade by analyzing data of calibration and choosing the best measuring parameter on well site. The result is used in the injection profile logging of low flow wells successfully.

oxygen activation water flow log; calibration analysis; measuring parameter; lower measuring range value

赵立安，男，1969年生，高级工程师，1992年毕业于石油大学(华东)测井专业，目前主要从事测试技术研究、技术管理工作。E-mail:dgcs_zhaolan@petrochina.com.cn

P631.8+17

A

2096-0077(2017)03-0066-04

10.19459/j.cnki.61-1500/te.2017.03.014

2017-02-24 编辑：姜 婷)