氧活化測(cè)井技術(shù)在油田開發(fā)中的應(yīng)用

陳露

摘 要：油田開發(fā)過程中油層注入狀況及水流情況的監(jiān)測(cè)，直接關(guān)系著油田開發(fā)方案的科學(xué)制定以及注入工程的改造，脈沖中子氧活化測(cè)井技術(shù)作為近年來井下流體監(jiān)測(cè)的新技術(shù)，在油田企業(yè)的生產(chǎn)過程中逐漸得到了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。文章首先概述了脈沖中子氧活化測(cè)井技術(shù)的原理及使用儀器的性能，并通過具體測(cè)井實(shí)例說明了該技術(shù)在油田注入剖面監(jiān)測(cè)及注入井找漏中的獨(dú)特作用，以供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：氧活化測(cè)井；技術(shù)；油田開發(fā)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)： TN915 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）16-170-2

0 引言

目前，傳統(tǒng)的放射性同位素示蹤、流量、井溫等井下水流監(jiān)測(cè)方法已無法滿足新時(shí)期的油田開發(fā)需求，脈沖中子氧活化測(cè)井技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并以其無污染以及受沾污、沉降及大孔道、裂縫發(fā)育等因素影響較少等優(yōu)勢(shì)在監(jiān)測(cè)井下流體流動(dòng)速度中得到了廣泛的應(yīng)用。

1 氧活化測(cè)井技術(shù)概述

氧活化測(cè)井技術(shù)是測(cè)量井下水流速度、方向及流量的一種技術(shù)，其物理基礎(chǔ)是脈沖中子與氧元素發(fā)生作用，使活化后的氧原子放射出特征γ射線，再通過探測(cè)儀器來獲取周圍含氧流體流動(dòng)的情況。具體來說，中子源發(fā)射能量為14Mev的快中子與水中的氧原子發(fā)生核反應(yīng)生成16N，16N以半衰變期為7.13s進(jìn)行衰變還原成氧同時(shí)釋放出6.13Mev高能γ射線，這些高能γ射線能夠穿透幾英寸厚的井中油管、套管及水泥環(huán)，通過探測(cè)器獲取能夠反映油管內(nèi)、油套環(huán)形空間及套管外含氧流體流動(dòng)狀態(tài)的γ射線時(shí)間譜，進(jìn)而判定水流實(shí)況。氧活化測(cè)井技術(shù)一種示蹤流量測(cè)量方法，示蹤劑是被高能中子活化的水，反應(yīng)公式為：

16O（n，p）→16N →（16O+γ）

氧活化測(cè)井技術(shù)常用的脈沖氧活化測(cè)井儀器有上水流、下水流及上下水流綜合測(cè)井儀器等，這些儀器的有效利用離不開中子發(fā)生器與探測(cè)器這兩種設(shè)備。當(dāng)中子發(fā)生器發(fā)射后會(huì)活化儀器周圍的氧元素，含有活化氧原子的水隨水流流動(dòng)，在水流方向上設(shè)置γ探測(cè)器，該探測(cè)器γ計(jì)數(shù)率會(huì)在活化水流經(jīng)探測(cè)器時(shí)增大，通過測(cè)量活化時(shí)間譜可以計(jì)算出水流從中子源流經(jīng)探測(cè)器的時(shí)間（tm），公式為：

tm=ta+

式中ta為中子脈沖時(shí)間寬度；f（t）是探測(cè)器計(jì)數(shù)率隨時(shí)間變化的函數(shù)，若以L表示源距，水流速度v為：

v=

在已知流動(dòng)截面A的條件下，根據(jù)計(jì)算出的水流速度v則可以計(jì)算出水流量Q為：

Q=v×A

2 氧活化測(cè)井技術(shù)在油田開發(fā)中的具體應(yīng)用

目前部分油田的水井分注采用的是油套分注技術(shù)，此技術(shù)雖然具有管柱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化的優(yōu)勢(shì)但帶來了新的問題：

第一，限制了油套環(huán)形空間分層注水量數(shù)據(jù)的獲取，例如在管柱中無法測(cè)量電磁流量及渦輪流量等；

第二，油套環(huán)形空間同位素吸水剖面測(cè)井時(shí)由于油區(qū)周圍環(huán)境差及井口設(shè)施不完善，拉長(zhǎng)了配水間注入同位素的運(yùn)移距離且造成配水間的放射性污染，威脅配水間職工的身體健康；

第三，在進(jìn)行同位素測(cè)井時(shí)由于注水井深部管柱的腐蝕嚴(yán)重，導(dǎo)致較長(zhǎng)井段的油、套管沾污，無法獲取層位上的同位素。

脈沖氧活化測(cè)井技術(shù)可直接測(cè)量油管、油套環(huán)形空間以及套管外的水流動(dòng)態(tài)情況，有效解決了較難獲取油套分注井注入剖面數(shù)據(jù)的問題。

下面以大港油田南部油田的官9-35井為例，具體分析脈沖氧活化測(cè)井技術(shù)的應(yīng)用。該井是王官屯油田的一口注水井，注水方式如圖1所示。該井是從配水間注入同位素進(jìn)行油套環(huán)形空間吸水剖面，但是吸水層上并沒有形成吸水反應(yīng)，究其原因是同位素的運(yùn)移距離拉長(zhǎng)，并且吸水層上部層間沾污嚴(yán)重，造成吸水層的吸水反應(yīng)變?nèi)?。脈沖中子氧活化測(cè)井技術(shù)在該井測(cè)量中的應(yīng)用結(jié)果，如圖2所示，油套環(huán)形空間的吸水層變成孔隙度及滲透率較大的5號(hào)層，該層易形成高滲透帶使注入水全部滲入該層，極易導(dǎo)致單層突進(jìn)，受益井發(fā)生水淹事故，嚴(yán)重影響油田的開采成效，因此應(yīng)采取有效的措施對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，建議在5號(hào)層中使用“智能球”封堵。另外，該井油套環(huán)形空間實(shí)測(cè)注水量為148m3/d，比通知單提供的注水量高出48m3/d，經(jīng)注水間驗(yàn)證實(shí)際注水量為150m3/d。儀器測(cè)到了雙峰，即油管內(nèi)下水流和油套環(huán)空下水流。

3 脈沖中子氧活化測(cè)井技術(shù)應(yīng)用時(shí)注意事項(xiàng)

由于脈沖中子氧活化測(cè)井技術(shù)相對(duì)還不成熟，正處于不斷的探索實(shí)踐階段，測(cè)井經(jīng)驗(yàn)還相對(duì)匱乏，導(dǎo)致在利用該技術(shù)進(jìn)行測(cè)井時(shí)，統(tǒng)計(jì)出的測(cè)井資料測(cè)點(diǎn)偏少、測(cè)點(diǎn)深度不合理、有水流無譜峰、未追蹤至零流量等問題頻發(fā)發(fā)生，嚴(yán)重影響了測(cè)井效率和質(zhì)量，導(dǎo)致測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的不精準(zhǔn)，無法為油田的進(jìn)一步開采提供必要的依據(jù)。因此，為了解決上述問題，在利用脈沖中子氧活化技術(shù)測(cè)井時(shí)應(yīng)采用科學(xué)合理的測(cè)井工藝、方法，提高測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的精確性。

下面具體分析一下氧活化測(cè)井技術(shù)應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng)：

①測(cè)前設(shè)計(jì)工作要予以重視。結(jié)合歷年注水井監(jiān)測(cè)資料和油藏分析需求，合理確定采樣點(diǎn)與采集方式，提高采集資料的質(zhì)量。

②嚴(yán)格把關(guān)測(cè)井過程控制工作。在進(jìn)行測(cè)井的過程中要加強(qiáng)溝通，將取全取準(zhǔn)滿足油藏分析需求的資料作為指導(dǎo)思想，嚴(yán)格把關(guān)測(cè)井過程控制工作。

③堅(jiān)持水流追蹤原則。在測(cè)量井下水流速度時(shí)必須堅(jiān)持水流追蹤原則，追蹤上、下水流直至水流速度為零。

④堅(jiān)持異常驗(yàn)證原則。測(cè)井過程中一旦發(fā)生套損、竄槽、封隔器等井下工具失效情況，遵循異常驗(yàn)證的原則及時(shí)在適宜的深度增加相應(yīng)的測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，以便及時(shí)調(diào)整開采計(jì)劃，有效防止重復(fù)施工增加不必要的測(cè)量成本。

⑤遵循儀器適用原則。根據(jù)井口注入量的不同，優(yōu)化配置儀器的使用，當(dāng)流體流速>1m/s時(shí)必須配置D4、D5探頭，遵循儀器適用原則，提高儀器適用效能，提高測(cè)量數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

4 結(jié)論

油田測(cè)井過程中使用氧活化測(cè)井技術(shù)，可以準(zhǔn)確、直接的測(cè)量出油管、油套環(huán)空及套管內(nèi)外水流速度，適用于油套分注井的注入剖面和找漏井測(cè)試中，井內(nèi)流體粘度、巖性、孔滲參數(shù)、深度射孔及沾污等不會(huì)影響到期測(cè)井結(jié)果，適用于注聚合物井的注入剖面監(jiān)測(cè)以及大孔道井及污染嚴(yán)重井的注入剖面測(cè)試中應(yīng)用。

參 考 文 獻(xiàn)

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