中子氧活化測井資料在油田的應用

摘要：本文通過氧活化測井實例，闡述了脈沖中子測井方法，分析了測井資料在厚層細分、井下工具封隔器失效等疑難情況下注水井中的優勢，以達到精確判斷井下生產情況的目的。

關鍵詞：氧活化；測量

前言

大慶油田已經進入高含水開發階段，地下產層狀況及注水結構更加復雜。這就要求油田動態監測生產測井技術更加全面，用較先進的測井技術解決地下復雜的生產狀況。氧活化測井是脈沖中子測井的一種方法，主要測量注入剖面，能做到厚層細分，薄層分開，優于同位素測井，不受同位素顆粒及沾污等影響。近年來應用效果較好，測井資料得到各油田專家的首肯。

氧活化測量原理

中子氧活化水流測井的物理基礎是脈沖中子與氧元素的相互作用。氧的存在是根據檢測氧原子的快中子活化后放射出的伽馬射線來確定的。

能量超過10MeV的快中子被用來活化氧原子核以產生氧的放射性同位素，16N通過放射射線而衰變，其半衰期是7.13s。16N ?茁-衰變過程中發射高能 射線，最主要是能量為6.13MeV的射線，占16N衰變的69%。由于16O(n，p)反應的臨界中子能量是10.2MeV，所以井筒內中子發生器產生的中子能量14MeV非常適合于氧活化。氧活化產生的16N衰變后放射的6.13MeV的伽馬射線，氧核發生如下反應：

放射出的伽馬射線在井眼中能輻射20 30cm，可以穿透井眼流體、油管、套管及固井水泥。由探測器測量伽馬射線的能譜，活化伽馬能譜可以反映出油管內、油套環形空間以及套管外含氧流體的流動狀況。當中子發生器發射一段時間中子后，儀器周圍的氧被活化，含活化氧的水簡稱活化水。在水流動方向上設置多個伽馬射線探測器，當活化水流經某探測器時，該探測器伽馬計數率增大，通過測量活化時間譜，能計算出水流從中子源流到探測器的時間t。若以S表示源距，根據源距和活化水通過探測器的時間計算流動速度，水流相對于儀器的速度為 。在已知流動截面的情況下，通過水流速度可計算出水流量。

實例分析

1 驗證封隔器漏失

Xxx井是大慶油田一口配注井，射開厚度19.0m，有效厚度3.7m，射開高I組油層，2004年進行脈沖中子氧活化測井，井口注入壓力13.6Mpa，日注入量60 m3/d，分三個配注層段，測井成果圖如下，被測流體為油管內向下、環套內向上、環套內向下的流體。測井結果顯示15個射孔層，只有三個層有吸水顯示，其中高I13-15層.射開厚度2.om，有效厚度0.4m，在第一配注段內，本次測得絕對吸入量32.6 m3/d，相對吸入量50.9%，地質設計一級配水器僅有20%注入量，測井結果與配注方案不符。測井過程中對第二級封隔器上下深度加點測量，實測第二級封隔器深度為1150.5m（封隔器底界），第二級配水器位于封隔器下部，在1149.0m定點測油套環形空間內上水流，測得32.6 m3/d的流量，說明第二級封隔器不密封，第二級偏心注水量進入第一配注段，造層高I13-15層高吸水。為了驗證第一級封隔器密封情況，在1144.8m定點測量油套空間內上水流，測得流量為0，說明測點1144.8m深度油套空間內無向上流動的水流，證明第一級封隔器密封，油頁巖段無進水。

2 厚層細分

2007年初地質人員為了提高聚區開采效率，節約成本合理開發，時時了解注聚井注入狀況，對xxx井進行氧活化測井，該井射開9個層，射開厚度17.2m，有效厚度8.5，分11個測點進行測量。測井結果如下：

從結果可以看出，在1035m處實測全井注入量54.4 m3/d，當測至1047.5m時，記錄中子計數明顯偏低，現場也同樣發現這一現象，說明此深度下聚合物吸入量較少。最終解釋的注入量也較低。也就是說葡I3-7共8個射開層，有效厚度1.7m，實際注入量6.6 m3/d，占全井12.2%，而葡I 2-3層，射開厚度8.3m，有效厚度6.8m ，有效滲透率0.965，單層注入量為47.8 m3/d，占全井的87.8%，是主要的吸聚層，此層發育好，見到了明顯注聚效果，測井結果與靜態資料吻合。但地質方面更關心的是厚層內各段吸入量，這也是靜態資料無法分析確定的。為進一步了解厚層細分狀況，在層內每一米加一測點，共加測五個測點，結果顯示葡I 2-3層（1044.0-1045.0m）吸入量較高，其絕對吸入量為40.3 m3/d，占全井的74.1%，占該層的84.3%，是主要吸聚層段。針對本井目前吸聚狀況，建議對該井進行時間推移測井，已達到時時監測剖面變化情況，對長期高吸層段，形成無效循環水，建議縱向上調剖，以達到經濟生產、合理開發。

3 檢查套管漏失

xxx配注井，射孔層位970.6-1026.5m，為檢查套管是否漏失，在正常注水情況下進行氧活化水流測井，用2s活化期進行定點測量，151m處測量下水流得到的探測器響應，能譜曲線上看到了明顯雙峰，油管峰和油套峰，說明油管內、油套空間內均有流體流動，在151m 至 962.5m油管內和油套空間內流量均未變化，當測到974.0m處油套空間內下水流流量為0，證明第一級封隔器下漏，油套空間內的下水流經過第一級封隔器進入薩II7+8層。根據雙峰計算結果，油管內流量為59.0 m3/d，占全井56 .7%， 油套環形空間內的流量為45 m3/d ，占全井的43.3%。分析油層上部油套空間內出現流動水的原因，認為通過對全井測量，不存在套管漏失情況，而是井口閘門不嚴，出現了雙套雙注，也就是油管內和油套空間內同時注水，造成油層吸入量超出設計注水量，嚴重影響了配注方案實施效果，目前采油礦已根據本井資料對該井采取了措施。

結論及建議

氧活化測井在配注井中優于常規測井項目；氧活化測井能夠用于厚層細分，厚度達到0.8-1.0m；氧活化測井可以檢查套管漏失，封隔器、井口閘門等工具漏失狀況。