不同管柱尺寸下氧活化水流量測井儀測量范圍探討

牛 朋 (中海油服油田技術事業部資料解釋中心，北京 101149)

姜 偉 (中國海洋總公司工程技術部，北京 100010)

李新城 (中石油塔里木分油田勘探開發研究院測井中心，新疆 庫爾勒 841000)

李小凡 (中海石油(中國)東海西湖石油天然氣作業公司作業部，上海 200023)

李良文 (中石油華北油田分公司二連分公司，內蒙古 錫林郭勒 026000)

不同管柱尺寸下氧活化水流量測井儀測量范圍探討

牛 朋 (中海油服油田技術事業部資料解釋中心，北京 101149)

姜 偉 (中國海洋總公司工程技術部，北京 100010)

李新城 (中石油塔里木分油田勘探開發研究院測井中心，新疆 庫爾勒 841000)

李小凡 (中海石油(中國)東海西湖石油天然氣作業公司作業部，上海 200023)

李良文 (中石油華北油田分公司二連分公司，內蒙古 錫林郭勒 026000)

為了分析在過大、過小環空流量下氧活化水流量測井時間譜峰沒有響應的問題，對不同管柱尺寸氧活化水流量測井儀測量范圍進行了研究。根據中子爆發時間內氧活化水流量測量長度與源距的關系，確定了?38mm測井儀在?76mm和?62mm油管氧活化水流量測量上限：最大源距為4.124m時分別為1212.3m3/d和671.6m3/d，最大源距為2.124m時分別為624.4m3/d和345.9m3/d。將16N衰變規律與實測資料相結合，確定?38mm氧活化水流測井儀在?76mm和?62mm油管氧活化水流量測量的下限：最小源距為0.378m時分別為10.82m3/d和5.99m3/d，最小源距為0.96m時分別為27.48m3/d和15.22m3/d；當環空注入量超出流量測量上限或未達到流量測量下限時，無法進行細層劃分。

氧活化水流量測井儀；注水井；環空測量

氧活化水流量測井技術不受井下粘度、礦化度等因素影響，通過油管探測油管外環空水流，能確定分層注水管柱和籠統注水管柱射孔層的吸入量，與傳統的五參數測井技術相比有著明顯優勢[1]。但在實際測井過程中，受到管柱結構、注入量等諸多因素影響，氧活化水流量測井儀測量范圍不明確導致施工設計不完善、部分注水井流量難以細分。為此，筆者對不同管柱尺寸下氧活化水流量測井儀(以下簡稱測井儀)測量范圍進行了探討。

1 測井儀流量測量上限的確定

圖1 氧活化水流流動示意圖

根據中子爆發時間內氧活化水流量測量長度與源距關系確定測井儀流量測量上限。氧活化水流流動示意圖如圖1所示，深色矩形區域代表中子爆發時間Tb內被活化的水流，其長度計算公式如下：

LTb=Vw×Tb

(1)

式中，LTb為被活化的水流長度，m；Vw為氧活化水流運動的平均速度，m/s。

時間為N時，氧活化水流中心點C到達儀器探頭R處，此時測井儀響應為最大值，即代表渡越時間(氧活化水流量測量時間譜上的波峰)位置，此時被活化后的水流長度為LN：

LN=L+Vw×Tb/2

(2)

結合式(1)和式(2)有：

Vw×N=Vw×T+Vw×Tb/2

(3)

即可得出：

T=N-Tb/2

(4)

式中，N為氧活化水流到達測井儀探頭R處的時間，s；T為瞬時時間，s；L為測井儀的源距，m。

由于氧活化水流速的不斷變化，中子爆發時間內氧活化水流長度增加，氧活化水流中心點C到達探頭R處的時間會相應改變，對應的氧活化水流量時間譜峰也會出現差異。下面分3種情況討論渡越時間的變化情況。

1.1N-Tb/2=0

當N-Tb/2=0時，即L/Vw-Tb/2=0，則測井儀所能探測到最大氧活化水流流速為2L/Tb，這意味著中子爆發時間內氧活化水流中心點C恰好到達探頭R處，在氧活化水流量測井時間譜上表現為N時刻的氧活化水流譜峰。

1.2N-Tb/2<0

圖2 Vw>2L/Tb情況下氧活化水流流動示意圖

當N-Tb/2<0時，即L/Vw-Tb/2<0，則Vw>2L/Tb，即實際流速大于測井儀所能測到的最大流速，意味著中子爆發時間內氧活化水流中心點(C)點已經越過探頭R處(見圖2)，這時測井儀不能測得完整的氧活化水流量時間譜，無法進行流量計算。

1.3N-Tb/2>0

圖3 Vw<2L/Tb情況下氧活化水流流動示意圖

當N-Tb/2>0時，即L/Vw-Tb/2>0，則Vw<2L/Tb，即實際流速小于測井儀所能測到的最大流速。此時測井儀能夠測得完整的氧活化水流時間譜，通過計算能夠得到準確的渡越時間(見圖3)。

在實際測井過程中，現場通常擬用2s的中子爆發時間，即Tb=2s，據此可以得出不同管柱尺寸下測井儀流量測量上限(見表1)。

2 測井儀流量測量下限的確定

表1 不同管柱尺寸下測井儀流量測量上限

被活化的水流如果流速過小，當16N衰變得到的伽馬射線在未達到探頭前已衰減完，此時探測不到氧活化水流譜峰，因此有必要確定氧活化水流量測井儀測量下限。通過對16N衰變規律與實測資料的結合研究得出其流量下限。

16N元素的平均壽命與半衰期的關系為[4]：

τ=1.44T1/2=10.27(s)

(5)

式中，τ為16N元素的平均壽命，s；T1/2為16N半衰期，T1/2=7.13s。

表2 不同管柱尺寸下測井儀流量測量下限

因此，氧活化水流速度下限關系式為：

vmin=Lmin/τ

(6)

式中，vmin為氧活化水流最小流速,m/s;Lmin為測量儀的最小源距，m。

測井儀的最小源距為0.378m，從而得到它所能測的最小流速為0.037m/s。不同管柱尺寸下測井儀流量測量下限如表2所示。

3 應用實例分析

3.1某油田A12井環空注入量超出流量測量上限，無法進行細層劃分

A12井為一口設計注入井，向周圍產出井提供注水，生產管柱為配水器分層配注管柱，環空為油管-篩管環空，油管外徑為88.9mm，內徑為76.0mm，篩管外徑為127.0mm，內徑為106.5mm。為調整油田區塊注入制度，合理、有效開發目的層系，該井于2012年5月進行首次氧活化測井作業，根據解釋結果調整后，又于2012年7月進行第2次氧活化水流量測量作業，以期尋找最合理注入制度。下面結合2次測井資料對主要吸水層3～4號層進行流量分析。

表3 A12井3～4號層解釋結果對比

5月份進行第1次氧活化水流量測量作業，該井井口記錄注入量為377.8m3/d，3～4號層吸入289.0m3/d的注入量，根據氧活化水流量測量測得的測點進行計算[5]，將3～4號層詳細劃分各吸入量。7月份進行第2次氧活化水流量測量作業，井口記錄注入量為932.1m3/d，但3～4號層所有射孔層層間氧活化水流測點均無環空峰出現，無法得到各射孔層注入量，只能由該測量段油管內上下水流之差得出3～4號層總的吸入量為543.2m3/d(見表3)。

通過計算發現，油管與篩管之間環空間隙僅17.6mm，采用外徑為38mm測井儀可以檢測到的測量上限為178.1m3/d，加0.74m短采集短節后可以檢測到的測量上限達到346.1m3/d，這一測量上限仍遠遠小于543.2m3/d的實際注入量，因此導致了第2次測井時無法詳細劃分各射孔層吸入量，這為氧活化水流時間譜無環空譜峰顯示給出了合理解釋。

3.2某油田D40井環空注入量未達到流量測量下限，無法進行細層劃分

表4 D40井10號層解釋結果

D40井為一口設計注水井，生產管柱為配水器分層配注管柱，環空為油管-篩管環空，油管外徑為88.9mm，內徑為76.0mm，篩管外徑為168.3mm，內徑為150.4mm。2012年7月份氧活化測井時嚴格按照氧活化水流量測量布點原則進行設計[4]，發現10號層處經油管計算實際注入量為37.1m3/d，氧活化水流時間譜無環空峰出現，因此無法對該層進行細分(見表4)。

根據計算發現，?88.9mm油管與?168.3mm篩管之間環空間隙可達61.5mm，采用外徑為38mm測井儀可以檢測到的測量下限為42.3m3/d，而10號層的實際注入量37.1m3/d，小于該下限值，因此無法檢測到氧活化水流時間譜環空峰，從而導致該層無法進行細分。

3 結 論

(1)根據中子爆發時間內氧活化水流量測量長度與源距的關系，確定了?38mm測井儀在?76mm和?62mm油管氧活化水流量測量的上限：最大源距為4.124m時分別為1212.3m3/d和671.6m3/d，最大源距為2.124m時分別為624.4m3/d和345.9m3/d。

(2)將16N衰變規律與實測資料相結合，確定?38mm氧活化水流測井儀在?76mm和?62mm油管氧活化水流量測量的下限：最小源距為0.378m時分別為10.82m3/d和5.99m3/d，最小源距為0.96m時分別為27.48m3/d和15.22m3/d。

(3)當環空注入量超出流量測量上限或未達到流量測量下限時，無法進行細層劃分。

[1]王林根，吳樂軍，黃志潔，等.氧活化水流測井在渤海油田的應用[J]. 測井技術，2010,34(1)：64-68.

[2] 劉國良，劉憲偉.脈沖氧活化測井水流速度計算方法研究[J].測井技術，2006，30(6):548-550.

[3] 黃隆基.核測井原理[M].北京：石油大學出版社，2000.

[4] 楊福家.原子核物理[M].北京：高等教育出版社，2005.

[5] Q/HS YF126-2009，氧活化測井資料質量驗收規范[S].

2013-06-24

牛朋(1984-)，男，工程師，現主要從事測井解釋與油氣藏開發地質方面的工作。

P631.84

A

1673-1409(2013)26-0079-03

[編輯] 李啟棟