脈沖中子氧活化測(cè)井圖譜的峰位識(shí)別方法與應(yīng)用

李超

（中石油大慶油田有限責(zé)任公司測(cè)試技術(shù)服務(wù)分公司第九大隊(duì)，黑龍江 大慶 163853）

脈沖中子氧活化測(cè)井是一種測(cè)量水流速度的一種新型注入剖面的測(cè)井技術(shù)，測(cè)井的過程不使用任何放射性示蹤劑，克服了示蹤劑的沾污聚堆和地層漏失的影響，也不受井內(nèi)液體黏度和地層孔隙度大小的影響，準(zhǔn)確給出各層的分層吸水的情況。對(duì)于氧活化實(shí)際測(cè)井圖譜曲線來說，其峰位特征往往不是理想的正態(tài)分布形態(tài)，解釋時(shí)需要正確實(shí)別判斷這些峰位，使解釋計(jì)算結(jié)果更精確，與實(shí)際情況更接近。在測(cè)井工藝上，脈沖中子氧活化測(cè)井儀可以直接測(cè)得油管內(nèi)，油套環(huán)形空間內(nèi)和套管內(nèi)的向上向下2個(gè)方向的水流量，甚至可以測(cè)到套管外近地層的縱向水流速度用來判斷竄層。與目前油田注入剖面測(cè)井的其他方法相比具有明顯的優(yōu)越性，在油田開發(fā)動(dòng)態(tài)分析和方案等方面起了到重要的作用。為了精確計(jì)算水溶液的流動(dòng)速度，筆者對(duì)脈沖測(cè)井圖譜的峰位識(shí)別技巧提出了經(jīng)驗(yàn)性的方法。

1 脈沖中子氧活化測(cè)井原理

脈沖中子氧活化測(cè)井儀器由中子發(fā)生器、γ射線探測(cè)器、電子線路等部分組成。測(cè)井時(shí)，首先由中子發(fā)生器發(fā)射14.1MeV的快中子，快中子與水中的氧核16O發(fā)生反應(yīng)。而16N要以7.13s的半衰期進(jìn)行β衰變，同時(shí)放射出能量為6.13MeV的γ射線。通過對(duì)16N衰變時(shí)產(chǎn)生的γ射線進(jìn)行探測(cè)，就可以知道儀器外部16O的分布狀況。16O是水分子的一部分，通過監(jiān)測(cè)16O的流動(dòng)就可以得到流體的流速剖面，再利用水流的流通截面積，得到注入井的流量剖面。針對(duì)井內(nèi)同時(shí)可能存在的上下水流選擇不同的測(cè)量模式，分次下井測(cè)量?；罨蟮乃诹鹘?jīng)3個(gè)不同源距的探測(cè)器時(shí)，測(cè)量其時(shí)間譜，得到 “峰位時(shí)間”，再結(jié)合源距就可以計(jì)算水流速度υ:

υ＝L／Δt （L是源距（為定量），Δt是活化和探測(cè)之間的平均時(shí)間）根據(jù)流動(dòng)速度可計(jì)算出流量［1］。

2 注水井測(cè)井圖譜峰位的判斷識(shí)別

2.1 油套環(huán)形空間和油管內(nèi)流量信號(hào)的識(shí)別

大慶地區(qū)通常都是正注井，油管內(nèi)水流速度大于油套空間水流速度，也大于電纜的移動(dòng)速度，一般情況下流量大于150m3／d時(shí)，計(jì)算流量以遠(yuǎn)探測(cè)器為準(zhǔn)；流量在50～150m3／d之間，計(jì)算流量以中探測(cè)器為準(zhǔn)；流量低于50m3／d時(shí)，計(jì)算流量以近探測(cè)器為準(zhǔn)。圖1是儀器在945m時(shí)的測(cè)井圖譜，圖譜中的遠(yuǎn)探測(cè)器測(cè)出的雙峰不太明顯，中探測(cè)器和近探測(cè)器都測(cè)出了明顯的雙峰。圖2是儀器在1050m時(shí)的測(cè)井圖譜，圖1中的雙峰變成圖2中的單峰，油套內(nèi)的流量消失，全部都是油管內(nèi)的流量，從而判斷圖1從左向右第1個(gè)峰是油管峰，第2個(gè)峰是油套環(huán)形空間峰。通常情況下油管內(nèi)7m3／d以下，油套環(huán)形空間10m3／d以下，時(shí)間譜中很難看到有峰位出現(xiàn)了。

圖1 注水井945m測(cè)井圖譜

圖2 注水井1050m測(cè)井圖譜

2.2 油套環(huán)形空間與油管峰圖譜曲線的判斷識(shí)別

圖3是某油田75井1165m處測(cè)得的圖譜，在圖3中可以看到明顯的雙峰，前面的能量較集中的陰影部分是油管內(nèi)水流的響應(yīng)，后面的能量較弱的陰影部分是油套環(huán)形空間中水流的響應(yīng)。在儀器外部同時(shí)有2種同向流速時(shí) （油管內(nèi)和油套環(huán)形空間內(nèi)），測(cè)井圖譜就顯示為雙峰。

對(duì)于實(shí)際測(cè)井來說，其峰位特征往往不是理想的正態(tài)分布形態(tài)，解釋時(shí)如果不能正確識(shí)別判斷這些峰位，就會(huì)使解釋計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)錯(cuò)誤，與實(shí)際情況不符合。在有些圖譜上可以看到明顯的異常干擾（多數(shù)顯示為一個(gè)能量集中的尖峰），這時(shí)不能用自動(dòng)計(jì)算峰位功能來計(jì)算峰位，而應(yīng)用手工選取峰位，選取時(shí)人為將這些干擾去掉，圖4是2013年測(cè)得的某油田21井的一個(gè)時(shí)間圖譜，自動(dòng)計(jì)算峰位是66道 （6.6s），認(rèn)為手工選取在60道 （6s）更為合理，去掉了后面的異常干擾尖峰對(duì)自動(dòng)計(jì)算造成的影響。

圖3 某油田75井注水井1165m測(cè)井圖譜

圖4 某油田21井一個(gè)有干擾的圖譜

圖5 手工確定油套管環(huán)形空間峰位

在對(duì)中子氧活化的解釋時(shí)，測(cè)井峰位值一般情況下均使用計(jì)算機(jī)計(jì)算自動(dòng)給出結(jié)果。峰位值越清楚解釋精度越高。圖3是比較清晰的圖譜，很容易區(qū)分油管峰與油套環(huán)形空間峰，但是油套環(huán)形空間峰位值不明顯的選取還需要手工進(jìn)行，機(jī)器讀值會(huì)造成較大誤差。如圖3中的環(huán)空峰，手工選取應(yīng)在74道 （7.4s），而不是自動(dòng)計(jì)算得到的60道 （6s），如圖5所示。自動(dòng)計(jì)算峰位只適用于沒有異常干擾的單峰，不適合雙峰，計(jì)算原則是計(jì)算陰影面積的半幅點(diǎn)處所對(duì)應(yīng)的時(shí)間值，在出現(xiàn)雙峰時(shí)它算得的峰位往往在油管峰和環(huán)空峰之間。這種情況下用手工計(jì)算解釋，方可給出合理的結(jié)果。

3 實(shí)際應(yīng)用

某油田13井是一口全井日注僅有15m3／d，分3個(gè)配注層段的水井。圖6是該井的管柱深度和射孔層位。測(cè)試時(shí)先在油管內(nèi)測(cè)得全井實(shí)際注水15.6m3／d，全部進(jìn)入第1級(jí)偏心。由于中子發(fā)生器的產(chǎn)額偏低，在第1級(jí)偏心以下測(cè)不到環(huán)形空間內(nèi)的水流速。應(yīng)用 “相對(duì)速度”測(cè)量法 （通過適當(dāng)移動(dòng)測(cè)井儀器，來加大儀器與流體之間的相對(duì)速度，使儀器能夠探測(cè)到加大了的相對(duì)速度，稱為 “相對(duì)速度”測(cè)量法），在1446m以62m／h速度上提儀器，測(cè)得雙峰圖譜，計(jì)算出進(jìn)入第1級(jí)偏心的水全部下行。在1465m處以62m／h速度上提儀器，測(cè)得雙峰 （見圖7），圖7中第1個(gè)峰位是儀器上提速度與流體速度疊加后的效應(yīng)，而第2個(gè)峰位是儀器上提所產(chǎn)生的效應(yīng)。計(jì)算出1465m處下水流量為14.3m3／d。在1491m以69m／h速度上提儀器，得到雙峰，計(jì)算出1491m處下水流量為9.3m3／d。

表1是該井的解釋結(jié)果，可以看出3號(hào)層絕對(duì)吸水量為1.3m3／d，占全井相對(duì)產(chǎn)液的8.33%，5號(hào)層絕對(duì)吸水量為5.0m3／d，占全井相對(duì)產(chǎn)液的32.05%，10號(hào)層絕對(duì)吸水量為9.3m3／d，占全井相對(duì)產(chǎn)液的59.62%，該井在測(cè)試時(shí)已在油管內(nèi)將全井實(shí)際注水全部進(jìn)入第1級(jí)偏心，10號(hào)層的吸水顯示正說明了該井第2級(jí)封隔器下漏失。14－16號(hào)層的吸水量為0，說明該井第3級(jí)封隔器正常。由此可見脈沖中子氧活化測(cè)井在驗(yàn)證封隔器密封效果及找漏井等方面卓有成效。

圖6 某油田13井管柱情況

圖7 1465m處以62m／h速度上提測(cè)得的圖譜

表1 某油田13井測(cè)井解釋成果表

4 結(jié)論與建議

1）正確判斷識(shí)別測(cè)井圖譜的峰位，是準(zhǔn)確計(jì)算井內(nèi)流體的流動(dòng)速度的前提條件。

2）測(cè)量低注井吸液剖面時(shí)，建議應(yīng)用 “相對(duì)速度”測(cè)量法，但應(yīng)詳細(xì)記錄每個(gè)深度點(diǎn)的儀器移動(dòng)速度和方向，以便在資料解釋時(shí)消除儀器移動(dòng)速度的影響。

3）中子氧活化測(cè)井峰位值一般情況下均使用計(jì)算機(jī)計(jì)算自動(dòng)給出結(jié)果。峰位值越清楚解釋精度越高。但是當(dāng)峰值小，峰位值不明顯時(shí)，機(jī)器讀值會(huì)造成較大誤差。這種情況下用手工選取峰位計(jì)算解釋，方可給出合理的結(jié)果。

［1］吳錫令 .生產(chǎn)測(cè)井原理 ［M］.北京:石油工業(yè)出版社，1997 .