论提高脉冲中子双向氧活化测试精度的方法

【摘要】脉冲中子双向氧活化测井技术比其他测井方法比起来，具有较多的优势，测试时，根据实际经验，也可以从各方面进行优化，以提高测井资料的精度，如：氧活化点测流量深度选择、控制脉冲中子发射的参数设置及高流速下测井等三个方面。提高测井资料质量的同时，节约了测井成本，提高了测井效率。

【关键词】测井技术；测井资料；脉冲中子双向氧活化

1、脉冲中子双向氧活化测井原理及优势

油田进入聚驱采油时期，在注聚井中采用传统的同位素示踪测井，由于聚合物溶液粘度高，导致同位素抱团、聚堆等因素影响，得不到理想的测试结果。脉冲中子氧活化测井是通过活化水中的氧来直接测量水的流速以测得井筒内流体的流量，对管外窜流液体也可探测到。该方法克服了示踪剂沾污、沉淀、抱团、聚堆、地层漏失的影响，不受井内液体粘度的影响，与地层的孔隙度大小无关，可直接对井筒内工具的工作状况进行验证，尤其是对封隔器密封状况的判定。

氧活化测井利用了快中子对周围介质的活化反应。中子发生器发射14MeV的快中子，辐射井眼周围和地层中的物质，可以活化O、Si、Al等元素，其中的O16活化后转化成N16，放射性氮同位素发生β衰变，β射线很容易被地层岩石、井周介质和测井仪器钢外壳吸收，β衰变之后发射的主要是能量为6.13MeV的高能伽马射线，通过测量氧活化后发射的特征伽马射线可以探测到氧存在，进而计算出水的流速及井内流体的流量。

2、提高脉冲中子双向氧活化测井资料质量的方法

2.1氧活化测点深度的选择原则

深度作为测井的三要素之一，对氧活化测井尤为重要。如果深度选得不对，会直接影响测井质量，甚至无法形成测井资料；为了节约测井成本和提高测井效率，我们需要在保证测井质量的前提下尽量减少测量点。脉冲中子双向氧活化测井由于同时测量上下水流，在测点深度的选择时主要从以下三个方面考虑：

（1）最基本的原则

首先根据井温变化确定井的吸水底界，中子源和测量探头应该尽量避开管柱节箍和井下工具。对于薄层（层厚小于1m）只需在层上下各取一点；对于厚层（层厚大于1m），需要在层内再选点进行层内细分测量。对于分层井，可以先确定各个水嘴的吸水量，再对各个水嘴对应的层进行层内细分。

（2）根据横向图进行层内选点

沉积岩中含有天然放射性同位素，不同岩石所含放射性同位素的数量不同，衰变时放射出的伽马射线的强弱也不同。自然伽马测井响应主要是地层的天然放射性，如钾、钍、铀同位素所引起。它们在粘土矿物中最常见，因而，泥页岩层具有明显放射性，而砂岩倘若基本上是石英质的，则放射性要小得多。自然伽马曲线如同自然电位曲线一样，都反映垂向层序中砂岩和泥页岩的相对含量。伽马曲线随砂质的增多向左偏移表现为放射性降低，反映砂岩变粗，因为粒度变粗常伴随泥质含量减少。由于上述缘故，自然伽马曲线可以用于沉积分析，它的曲线形态所反映的沉积相类型和自然电位曲线大体趋于一致。

在自然电位曲线和自然伽马曲线上，同种性质的沉积单元都是连续变化的，沉积性质发生变化的层在自然伽马曲线上会有一个突变的过程，而同种性质的沉积单元往往吸水情况也一样；因此，我们在测量厚层的吸水状况时，只需知道厚层内各个沉积单元的吸水就行。这样既找到了层内的主吸水单元，又提高了测井效率。

（3）选择不同探头时测点深度优化

由于脉冲中子双向氧活化测井仪有两个上探测器和三个下探测器，在测井过程中，需要根据井内流体速度、流向及流体所在空间选择不同的探测器。因为每个探测器的位置不同，而校深只是以其中的一个探头（下近）为深度基准点，所以需要用其他探头时必须将其与基准点探头间的距离考虑进去。在非射孔层选择余地较大而需要使用多个探头数据时就应该选择测点深度使得探头都符合深度要求。

2.2设置参数优化点测流量效果

脉冲中子双向氧活化测井在点测过程中主要参数设置就是根据各点的实际流量大小选择脉冲中子的发射时序和根据井况选择探头。超越测井软件中控制中子时序的窗口显示，有1秒时序、2秒时序和5秒时序三种。其中1秒时序主要适用于流量较大的油套空间、套管流量测量和油管流量测量，流量比较小时主要用2秒时序或者5秒时序。

下近探头和下远探头在同一深度点分别选择1秒时序和2秒时序形成的峰值谱线对比图可以看出，流量比较小时，2秒时序能测到比较明显的峰，而1秒时序测不到；流量比较大时，1秒时序和2秒时序测量结果相同。因此在测井过程中需要合理选择脉冲时序，能用1秒时序的时候就用1秒时序，能节省时间；1秒时序达不到要求时选择2秒时序。

2.3油管内流量过大时测井优化

在测井现场测井过程中，我们发现当流量比较大时，油管中的氧活化峰值曲线常常被湮灭而无法取值，但是油套空间和单套管内的峰值都很明显。

为了找到原因我们根据经常用到的Φ62mm油管、Φ140mm套管及Φ38mm双向氧活化仪器计算出流量与不同管道中水流速度之间关系看出，注人量的多少通常对测量油套空间中或光套管内水流的影响不大，但是对测量油管内水流的影响却特别大。当通过油管的总流量较小时，在探测到的伽马时间谱上油管内水流造成的峰比较明显，测井仪器直接能测得总流量。当总流量增大后，由于流体的流动速度较快，被活化的水流非常快地流过探测器，时间谱中油管内水流峰的位置向前移，将被淹没在发射中子的本底中，无法识别。

图1为A-1油管总流量谱线图，该井全井总流量为220m3/d，从该谱线图可以看出，油管流量快要被全部湮灭了，只露出一个小尖峰；为了能测到总流量，可使用下放仪器追踪水流的测井工艺，将仪器下放速度与根据源距计算出的速度之和求出油管流量作为油管的真实流量。根据油管内水流速可以计算出仪器以600m/h速度下放时相当于油管内流量增加了30m3/d，所以这种方法要使用很高的测速才能达到目的，容易损坏仪器。通常情况下，处理这种流量大的井的另外一种简单实用的方法就是把测得的各配注段的流量累加起来，再参考井口注人量和井口溢流量数据，计算出总流量。

结论

从氧活化测井原理出发，根据测井现场实际情况，对测井操作提出了一些优化过程。通过这些优化能更加快速准确地测到地层真实吸水情况，有效地提高了测井质量和测井效率。