碳氧比能譜測井解釋中擴徑影響校正方法研究

王艷萍　(中國石油集團長城鉆探工程有限公司測井公司，遼寧 盤錦 124011)

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碳氧比能譜測井解釋中擴徑影響校正方法研究

王艷萍(中國石油集團長城鉆探工程有限公司測井公司，遼寧 盤錦 124011)

[摘要]碳氧比(C/O)能譜測井應用于套管井時，除受地層孔隙度影響，還會受到井徑、套管尺寸、水泥環厚度等井眼條件的影響，使得在井徑擴徑處計算的剩余油飽和度(S(or))準確性降低。通過采用在同井選擇受不利因素影響最小的純泥巖層的R(COIR)(遠C/O非彈計數率)和R(LIRI)(遠Ca/Si非彈計數率)，分別做R(COIR)-(dh-db) (井眼直徑與鉆頭直徑的差)和R(LIRI)-(dh-db)的交會圖，擬合得到R(COIR)、R(LIRI)受水泥環影響的校正值，得到準確的地層C/O、鈣硅比(Ca/Si)參與S(or)的計算。該方法消除了C/O資料受井眼擴徑和水泥環增厚的影響，提高了S(or)的計算精度，應用效果較好。

[關鍵詞]C/O能譜測井；擴徑影響；水泥環增厚；剩余油飽和度

碳氧比(C/O)能譜測井是通過測量14.1MeV的脈沖中子在地層中激發出的非彈性散射伽馬射線、俘獲伽馬射線等的能譜，來分析和確定地層的巖性和含油飽和度的一種測井方法。它不受地層水礦化度影響，在套管中直接測量儲層剩余油飽和度(Sor)，根據其大小還可以判斷油層的水淹程度、劃分油水層、確定油水界面以及進行潛力層挖潛等[1]。C/O能譜測井主要應用于套管井中，因此除受地層孔隙度影響外，井徑、套管尺寸、水泥環厚度、井內流體性質等都對C/O測量有較為明顯的影響。當井徑發生明顯擴徑時，水泥環厚度明顯增加，儀器的靈敏度下降；而伽馬能譜記錄了大量的水泥環信息，水泥環越厚，干擾計數越多，而真正來自地層的有用計數相對減少，這時根據C/O計算出的Sor的準確性就大大降低[2]。現有的環境校正方法的局限性在于其主要針對套管尺寸、持油率和地層水礦化度進行校正，并未考慮井徑對C/O能譜測井的影響，所以針對受井徑擴徑影響的測井資料，基本利用經驗值采用人工校正法，該校正方法不能保證C/O的解釋精度。為此，筆者通過理論研究和試驗得到了消除井徑影響的校正方法，即選用受不利因素影響最小的純泥巖層的RCOIR(遠C/O非彈計數率)和RLIRI(遠Ca/Si非彈計數率)，分別做RCOIR-(dh-db) (其中，dh為井眼直徑,mm；db為鉆頭直徑,mm)和RLIRI-(dh-db)的交會圖，擬合得到RCOIR、RLIRI受水泥環影響的校正值，消除來自擴徑和水泥環的影響。

1C/O能譜測井原理及井眼擴徑影響

中子發生器發射14MeV的高能快中子，能穿透儀器外殼、井內流體、鋼套管和水泥環等介質，與井眼和地層周圍物質發生非彈性散射碰撞，釋放非彈性散射伽馬射線，RMT(reservoir monitoring tool)測井儀利用雙BGO閃爍晶體探測并俘獲上述伽馬射線。利用本底能譜求出介質內C/O等一系列比值，通過對元素及元素的比值分析結果解決地質問題。

受C/O能譜測井儀器自身的探測深度范圍(非彈模式20～31cm；俘獲模式25～46cm)限制，在不同的井眼環境(不同井徑、井內流體、水泥環厚度)下，對非彈性散射伽馬的測量都會產生影響，實際測井時測得的伽馬能譜非常復雜，包括儀器外殼、井眼流體、套管、固井水泥環和地層中各元素的貢獻。因此，為獲取地層真實的RCOIR、RLIRI進而準確求得地層的含油飽和度，必須對上述影響因素進行校正。

目前，C/O能譜測井主要用于套管井中。根據C/O能譜測井系統分別在套管直徑為6、7.5、9in井眼中的試驗測量結果發現，在同等條件下，井眼越大，測量效果越差。通過對不同地層和井眼條件下的C/O的研究得出，儀器受自身測量范圍影響，測井時記錄的RCOIR、RLIRI隨井眼擴徑、水泥環厚度的改變而改變，該干擾隨著井眼擴徑、水泥環厚度的增加而益加明顯。這是因為水泥環正好處在快中子密度大、產生非彈性散射伽馬射線多、距離探測器晶體近的位置上，所以測量的C/O包含了非彈性散射伽馬射線產生的一個較大的本底干擾，水泥環越厚，干擾計數越多，儀器靈敏度下降，真正來自地層的有效計數就相對減少。不論井眼內充滿水、地層孔隙中充滿油或井眼內充滿水、地層孔隙中充滿水時，在井眼擴徑、水泥環增厚的情況下，近探測器還是遠探測器測得的C/O都隨孔隙度的變化而減小；隨水泥環厚度的增加，所測量的RCOIR隨之降低而RLIRI隨之增加。

2解釋方法研究

2.1方法研究

通過統計幾口井的C/O能譜測井數據，統計了同井內井徑未擴徑處的純泥巖、純水層段和未動用的純油層段的RCOIR、RLIRI數據(見表1)。由表1可知，在同口井中，在井徑未擴徑的情況下，未動用的純油層、純水層、純泥巖層段近、遠探測器的RCOIR、RLIRI測量值基本接近，因此將井徑正常時未動用的純油層、水層、純泥巖層段的RCOIR、RLIRI做為標準值，對井眼擴徑、水泥環增厚條件下的RCOIR、RLIRI進行清除本底干擾校正處理。

表1　同井、同性儲層C/O能譜測井資料統計表

注：套管尺寸139.73mm；鉆頭直徑241.3mm；地層水礦化度2870～3100mg/L；儀器類型為RMTE；泥漿性質為水基泥漿。

在同一口井內，選擇受不利因素影響最小的純泥巖層的RCOIR、RLIRI，分別做RCOIR-(dh-db)和RLIRI-(dh-db)交會圖，擬合得到RCOIR、RLIRI受水泥環影響的校正值：

DCOIR=KCOIR×(dh-db)

(1)

DLIRI=KLIRI×(dh-db)

(2)

則：

RCOIR,c=RCOIR+DCOIR

(3)

RLIRI,c=RLIRI-DLIRI

(4)

式中：DCOIR﹑KCOIR分別為RCOIR的降低值(/1)和校正系數(/mm-1)；DLIRI﹑KLIRI分別為RLIRI的增加值(/1)和校正系數(/mm-1)；RCOIR,c、RLIRI,c分別為RCOIR、RLIRI的校正值,1。

2.2軟件實現

在DPP平臺處理界面上實現C/O能譜測井資料解釋全過程，擴徑影響校正解釋處理過程分步完成：①利用交會圖處理模塊，需校正井根據各自情況選擇做不同的交會圖，具體分析后擬合得到RCOIR、RLIRI受水泥環影響的KCOIR、KLIRI。②在曲線編輯處理界面，編輯所需的校正公式，計算井徑曲線、鉆頭直徑與井眼直徑差值。③在曲線編輯處理界面，設置校正條件；如果為井徑縮徑情況，設置為“不校”。④在曲線編輯處理界面，輸入KCOIR、KLIRI、DCOIR、DLIRI完成擴徑影響校正。⑤在成果計算運行界面，利用RCOIR,c、RLIRI,c參與Sor的計算。

3應用實例

圖1　A井校正處理前、后對比圖

A井套管外徑139.7 mm，鉆頭尺寸24.13cm，水泥性質水基，最大井斜13.67°，平均地層壓力12MPa。該井在完井后20d進行C/O能譜測試，生產井段1453.5～1454.7m，C/O能譜測量井段1310～1490m，未進行射孔作業。生產動態數據：投產生產8.8d，含水率74.2%，日產油34t，日產水98m3，累計產水0.098×104m3，累計產油0.034×104t。

在A井的C/O測試資料解釋圖(圖1)上，1425.0～1428.5m處顯示RCOIR明顯降低，RLIRI變大，求得的Sor較低，通過與井徑曲線對比，此處井徑明顯擴徑，數值達到38.80cm左右；對該井段的RCOIR、RLIRI進行了消除井徑擴徑影響校正，求出了合理的Sor,c。A井校正處理前、后數據對比見表2。

表2　A井校正處理前、后數據對比表

4結論與認識

1)根據C/O能譜測井對地層巖性的區分能力，對比同井內井徑未擴徑處的純泥巖與井徑擴徑處C/O測量值進行消除擴徑影響校正。擴徑影響校正的方法能有效地消除RCOIR、RLIRI受到的井眼擴徑、水泥環增厚的影響，得到真正來自地層的有效計數率，用于確定合理的Sor。

2)因儀器自身的探測深度范圍所限，在特殊情況下，井徑擴徑范圍達到40mm 以上將無法達到滿意的校正結果。

3)C/O能譜測井解釋中擴徑影響校正方法在受井徑擴徑影響的資料解釋中發揮了不可替代的作用，并對其他井眼條件影響校正起到了良好的借鑒作用。

[參考文獻]

[1]劉宏偉，郭冀義，楊景海.碳氧比能譜測井數據處理與解釋方法[M].北京：石油工業出版社，2012.

[2]郭海敏，戴家才.套管井地層參數測井[M]. 北京：石油工業出版社，2007.

[3]郭海敏.生產測井導論[M].第2版.北京:石油工業出版社，2010.

[編輯]龔丹

1Borehole Enlargement Effect Correction Method Used in C/O Ratio Spectrometry Logging Interpretation

Wang Yanping

(Author’sAddress:WirelineLoggingCompany，GreatWallDrillingCompany，CNPC，Panjin124011，Liaoning，China)

Abstract:When C/O Ratio Spectrometry Logging (C/O logging) was used in casing wells, in addition to the influence of formation porosity，it was also affected by well diameter, casing size，cement sheath thickness etc, therefore, the precision of residual oil saturation calculation was reduced in hole enlargement.A method was introduced by determining the R(COIR) and R(LIRI) of mudstone，utilizing the R(COIR)-(dh-db) cross-plot and R(LIRI)-(dh-db) cross-plot to match the impact of cement sheath，thus to obtain the real formation calcium silicon element ratio and carbon oxygen element ratio.With this method the impact of borehole enlargement and cement sheath thickening is eliminated, the accuracy of residual oil saturation calculation is improved and better application effect is obtained.

Key words:C/O logging；borehole enlargement compact；cement sheath thickening；residual oil saturation

[文獻標志碼]A

[文章編號]1673-1409(2016)11-0001-03

[中圖分類號]P631.84

[作者簡介]王艷萍(1973-)，女，工程師，從事測井技術解釋工作，849016046@qq.com。

[收稿日期]2015-07-15

[引著格式]王艷萍.碳氧比能譜測井解釋中擴徑影響校正方法研究[J].長江大學學報(自科版) ,2016,13(11):1～3.