PNST脈沖中子全譜測井技術在冀東油田的應用

肖 勇

(大慶油田有限責任公司測試技術服務分公司 黑龍江 大慶 163153)

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PNST脈沖中子全譜測井技術在冀東油田的應用

肖 勇

(大慶油田有限責任公司測試技術服務分公司 黑龍江 大慶 163153)

冀東油田屬于典型的復雜斷塊油藏，老井水淹嚴重，識別難度大。采用脈沖中子全譜測井(PNST)在老井中進行剩余油挖潛、找油、找氣以及壓裂效果評價方面取得了較好的效果。PNST一次測井能同時實現(xiàn)雙源距碳氧比、中子壽命、脈沖中子-中子、能譜水流功能，測井信息豐富，測井實效高；利用碳氧比曲線可計算地層含油飽和度，分析儲層水淹程度，確定措施層段。綜合利用非彈、俘獲伽馬計數(shù)率測井信息能夠準確識別氣層，區(qū)分氣水層，提高解釋精度。現(xiàn)場應用表明PNST測井儀適用于冀東油田，為油田制訂開發(fā)措施提供有效保障。

脈沖中子全譜測井；PNST；剩余油；示蹤陶粒；壓裂

0 引 言

冀東油田油藏為邊底水活躍的層狀油藏，地層能量充足，在2008年之前主要依靠天然能量開采，只有個別層位存在污水回注井。地質(zhì)儲量采油速度0.67%，目前綜合含水94.8%，處于高含水、低采出的狀態(tài)。

如何確定儲層水淹程度，找到高剩余油層段已成為保持油田持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)何提高采收率的關鍵。碳氧比能譜測井最突出的優(yōu)點是能穿透套管、水泥環(huán)而直接探測地層中的元素分布信息[1]。通過碳氧比測井方法計算出元素比。碳氧比測井方法最引人注目的特點是：能在淡水油田套管井中直接獲取地層的含油飽和度[2]。

脈沖中子全譜測井(簡稱PNST)是一種套管井含油飽和度監(jiān)測的有效手段。PNST測井碳氧比模式不受地層水礦化度的影響，在孔隙度大于15%的地層中能準確區(qū)分油水層、判斷油層的水淹程度。利用PNST脈沖中子全譜測井資料，可以對比壓裂前和壓裂后的示蹤陶粒砂的曲線差異，用以分析壓裂效果。

1 PNST脈沖中子全譜測井儀

PNST測井儀外徑89 mm，長4.5 m，重90 kg，耐溫150℃/ 4 h，耐壓70 MPa，適用于套管外徑為140～244 mm的套管井。PNST測井儀一次測井能同時實現(xiàn)雙源距碳氧比、中子壽命、脈沖中子-中子、能譜水流功能；測井曲線信息豐富，主要包括剩余油評價的碳氧比、地層俘獲截面、近遠計數(shù)比、氧活化指數(shù)等曲線；在缺少裸眼井測井資料時也能提供評價儲層巖性物性的泥質(zhì)含量、孔隙度、飽和度等解釋信息，獨立地進行套后地層參數(shù)評價；能識別氣層，指示強力出水層。是套管井直接評價地層剩余油氣飽和度等地層參數(shù)的最重要測井手段之一。

脈沖中子發(fā)生器發(fā)射14 MeV快中子，中子與地層中的碳、氧、鈣、硅等元素發(fā)生非彈性散射和俘獲伽馬射線，儀器記錄這些伽馬射線的比值，即碳氧比、鈣硅比，并用來計算地層含油飽和度，評價油層水淹及油井剩余油分布情況[3]。

PNST攜帶一個14 MeV脈沖中子發(fā)生器、兩個BGO閃爍晶體伽馬射線探測器(源距分別為0.29 m和0.52 m)和一個熱中子探測器(源距0.43 m)，中子發(fā)生器與伽馬射線探測器組合實現(xiàn)雙源距碳氧比、中子壽命、能譜水流測井功能，中子發(fā)生器與熱中子探測器組合實現(xiàn)脈沖中子-中子(PNN)測井功能。PNST有多種測井模式，每種測井模式對應著特有的中子爆發(fā)時序及能譜與時間譜采集方案。在常用的碳氧比測井模式下，每50 ms內(nèi)分別用45 ms、2 ms和3 ms的時間(占測井時間的90%、4%和6%)來執(zhí)行雙源距碳氧比、中子壽命和能譜水流測井任務，分別累積非彈與俘獲能譜、俘獲時間譜、活化能譜等相關測井數(shù)據(jù)。中子壽命測井模式分別用94%和6%的時間執(zhí)行中子壽命和能譜水流測井任務。

2 冀東油田地質(zhì)概況

冀東油田主要分為南堡陸地和南堡油田，南堡陸地主要含油層系為上第三系明化鎮(zhèn)組、館陶組和下第三系東營組、沙河街組。

上第三系明化鎮(zhèn)組、館陶組淺層油藏為河流相沉積。巖性為含礫砂巖及中-細粒砂巖，分選好，泥質(zhì)膠結，孔隙類型以原生粒間孔隙為主，膠結疏松。儲集物性好，平均孔隙度30.2%，平均滲透率1 450×10-3μm2，為高孔高滲儲層。油藏類型為層狀斷塊油藏，埋深較淺，一般小于2 500 m。邊底水活躍，天然能量充足。油砂體面積小、油水關系復雜。據(jù)統(tǒng)計，小于0.2 km2的油砂體個數(shù)占91.4%，儲量占43.0%；小于0.1 km2的油砂體個數(shù)占76.4%，儲量占20.6%。下第三系東營組、沙河街組油藏發(fā)育扇三角洲、三角洲和水下扇沉積。巖石類型以巖屑長石砂巖及混合砂巖為主，分選差，膠結物為泥質(zhì)、鈣質(zhì)，膠結中等—致密。孔隙類型為次生孔隙和原生孔隙，孔隙結構以中低滲中細喉道型為主。其中：東營～沙三1中深層油藏為層狀巖性構造油藏，平均孔隙度17%～24%，平均滲透率(50～250)×10-3μm2，屬于中孔中滲儲層。油藏埋深2 400～3 000 m，油藏天然能量較弱，需要注水開發(fā)。沙三2+3～沙三5深層油藏為構造巖性層狀未飽和油藏，平均孔隙度14～20%，平均滲透率小于100×10-3μm2，屬于中低孔中低滲儲層。油藏埋深3 000～3 900 m，油藏天然能量微弱，需要注水開發(fā)。

南堡油田由5個構造組成，目前在1號、2號構造發(fā)現(xiàn)明館、東一段、奧陶系三套主力含油層系。明化鎮(zhèn)組、館陶組以構造油藏為主，儲層類型為河流相砂體，屬于高孔高滲儲層，疏松、出砂。東一段多為構造巖性油藏，儲層類型為三角洲砂體，中孔中滲，弱固結，強敏感性。奧陶系為碳酸鹽巖孔隙-裂縫型儲層。原油品質(zhì)：常規(guī)中～輕質(zhì)油，原油密度0.82～0.84 g/cm3，粘度5.28～10.38 mPa·s，屬于正常溫度壓力系統(tǒng)。

3 測井資料應用實例

3.1 油井封堵、補孔應用

3.1.1 M17-XX井PNST測井實例

M17-XX井是冀東油田陸上作業(yè)區(qū)老爺廟油田廟北地區(qū)M17-XX斷塊構造較高部位的油井， 2012年9月3日完鉆，最大井斜32.86°，最大井斜方位173.38°，最大井斜深度1 688.64 m，油層套管規(guī)范139.7 mm。目前生產(chǎn)層39號層，射孔井段2 200.8～2 203.0 m，射開厚度2.2 m。在PNST測試之前，該井日產(chǎn)液21.0 t，日產(chǎn)油0.1 t,含水99.5%。為落實該井它小層的生產(chǎn)潛力，為下一步治理措施提供依據(jù)，2015年7月22日對該井進行了PNST雙源距碳氧比能譜測試。

本文將農(nóng)戶小額信貸需求的影響因素劃分為三個方面，即農(nóng)戶個人特征、農(nóng)戶家庭特征以及外界環(huán)境特征。具體地，農(nóng)戶個人特征因素主要包括農(nóng)戶年齡、性別和受教育程度；農(nóng)戶家庭特征因素包括農(nóng)戶所在家庭人口數(shù)、家庭收入、耕地面積、收入來源和儲蓄存款量作為變量；外界環(huán)境因素包括政府金融機構小額信貸手續(xù)難易程度、貸款利率、民間小額信貸的發(fā)展情況、小額信貸作用的認知作為變量。

PNST雙源距碳氧比測井資料解釋成果如圖1所示。結果顯示，該井22號層、34a號層、35號層、24號層上部(1 994.6～1 996.0 m)、25b號層上部(2 014.8～2 016.5 m)、6號層上部(1 718.6～1 722.0 m)、9號層上部(1 777.6～1 780.5 m)剩余油飽和度較高，為本井較好的挖潛層。2015年7月27日對該井已射開的生產(chǎn)層位進行了封堵，對潛力層35號層進行了補孔作業(yè)。8月6日，該井日產(chǎn)液20.8 t，日產(chǎn)油10.4 t，含水50.0%。開井后生產(chǎn)曲線如圖2所示。

圖1 廟17-XX井PNST測井解釋成果圖

圖2 廟17-XX開井后生產(chǎn)曲線

3.1.2 LX90-XX井PNST測井實例

LX90-xx井是冀東油田陸上作業(yè)區(qū)柳贊構造帶柳贊中區(qū)柳90南斷塊構造高部位的油井， 2012年6月1日完鉆，最大井斜15.38°，最大井斜方位283.73°，最大

井斜深度1 320.20 m，油層套管規(guī)范139.7 mm。生產(chǎn)層16、17號層，射孔井段2 864.8～2 872.6 m，射開厚度3.6 m。在PNST測試之前，該井日產(chǎn)液31.8 t、日產(chǎn)油0.54 t,含水98.6%。為了解未動用層生產(chǎn)潛力，為下一步治理措施提供依據(jù)，2015年7月13日對該井進行了PNST雙源距碳氧比能譜測試。

PNST雙源距碳氧比測井資料解釋結果如圖3所示，12a號層、13a號層剩余油飽和度較高，為本井較好的挖潛層。2015年7月17日對該井已射開的生產(chǎn)層位進行了封堵，對潛力層12a號層、13a號層進行了

補孔作業(yè)。8月5日，該井日產(chǎn)液11.2 t/d，日產(chǎn)油10.17 t/d，含水9.2%，開井生產(chǎn)曲線如圖4所示。

圖3 柳新90-XX井PNST測井解釋成果圖

圖4 柳新90-XX開井生產(chǎn)曲線圖

3.2 評價示蹤陶粒壓裂

壓裂所用的示蹤陶粒中含有高俘獲截面的物質(zhì)，當PNST脈沖中子全譜測井儀釋放的高能中子經(jīng)一系列反應減速位熱中子后，會被具有高俘獲截面的示蹤陶粒所俘獲，此時壓裂后示蹤陶粒所處的位置相比未壓裂地層的俘獲截面略有增加，俘獲熱中子的能力增強，俘獲伽馬計數(shù)率會增高，熱中子計數(shù)率會降低，PNST脈沖中子全譜測井儀在中子壽命模式下可使用兩個BGO晶體探測器記錄俘獲伽馬計數(shù)隨時間衰減情況，提取俘獲伽馬計數(shù)和地層熱中子俘獲截面曲線，同時可利用探測器記錄熱中子隨時間變化的時間譜，提取熱中子計數(shù)率和熱中子俘獲截面曲線，通過上述兩種探測器錄取的壓裂前后測井曲線進行對比，能夠有效辨識示蹤陶粒的存在，解釋裂縫最小縫高及示蹤陶粒的分布情況[4]。

冀東油田NP43-斜XXXX井位于南堡4號構造

403X1斷塊Ed2低滲透油藏，位于河北省唐山市南堡開發(fā)區(qū)南堡鄉(xiāng)東約22.5 km，2011年03月17日完鉆，最大井斜37.64°，最大井斜方位341.63°，最大井斜深度2 358.67 m，油層套管為177.8 mm。2011年5月新井投產(chǎn)39、43、46、48、52、53號層，初期日產(chǎn)液9.2 t，日產(chǎn)油9.2 t，日產(chǎn)氣356 m3，不含水。動液面628 m；2012年12月補孔56#層與原生產(chǎn)層合采，目前日產(chǎn)液8 t，日產(chǎn)油6.74 t，日產(chǎn)氣1 500 m3,含水15.8%，動液面1 935 m。為提高南堡4-3區(qū)東二段油藏開發(fā)效益，提高單井產(chǎn)量，決定對39#、43#、46#、48#、52#、53#層進行示蹤陶粒壓裂，并填砂至56#層上3 m以保護56#層，希望利用PNST全譜測井儀對壓裂效果進行評價，并驗證利用填砂的工藝是否能夠保護非壓裂層。

2014年8月15日和9月2日，分別完成了壓裂前和壓裂后NP43-斜XXXX井的脈沖中子全譜測井資料錄取任務，并對該井壓裂前和壓裂后的壓裂效果進行了評價分析，測井曲線如圖5所示。

圖5 NP43-斜XX井PNST測井解釋成果圖

從資料中可以看出在深度3 875～3 884 m處，相比較壓裂前，壓裂后的近、遠探測器歸一化伽馬計數(shù)率均有所增加，由于示蹤陶粒俘獲熱中子后會釋放低能、高能的伽馬射線，低能伽馬射線穿透能力稍差，所以導致近伽馬計數(shù)增加更明顯，可以表明示蹤陶粒已經(jīng)進入地層，目標層段已經(jīng)壓開，從資料中可看出壓裂最小縫高為9 m。在3 854～3 874.6 m處，相比較壓裂前，壓裂后的近、遠探測器所測得的俘獲截面有所增加，但經(jīng)過擴散校正處理后的地層俘獲截面基本沒有增加，證明該深度層段內(nèi)沒有壓開。在此深度內(nèi)壓裂后的近、遠探測器所測得的俘獲截面有所增加，可能是因為壓裂液中的具有高俘獲截面的元素沾污井壁和侵蝕地層所致。在填砂保護的56號層段內(nèi)，壓裂后的近、遠探測器歸一化伽馬計數(shù)率及近、遠探測器所測得的俘獲截面基本沒有增加，表明56號層沒有壓開，證明了在壓裂過程中利用填砂工藝可以成功的保護目標層段。

該井壓裂前日產(chǎn)液8 t，日產(chǎn)油6.74 t，日產(chǎn)氣1 500 m3,含水15.8%；壓裂后，2014年9月16日日產(chǎn)液22.6 t，日產(chǎn)油20.72 t，日產(chǎn)氣2 836 m3,含水8.3%。數(shù)據(jù)證明該井已經(jīng)壓裂成功，截至2014年12月25日，該井日產(chǎn)液18.5 t，日產(chǎn)油17.1 t，日產(chǎn)氣3 102 m3,含水8.2%。

3.3 氣層識別

當?shù)貙涌障吨谐錆M天然氣時，由于天然氣相比油中碳元素較少，PNST測井獲得的碳氧比值較低，與水層相近，因此僅依靠碳氧比值的信息易錯解釋為水層。但是地層中天然氣的含氫指數(shù)比較低，所以中子減速能力差且俘獲截面較小，所以利用PNST測井時，氣層處近、遠俘獲伽馬計數(shù)率增大，且遠俘獲伽馬計數(shù)增大更多。且利用計數(shù)率比值來識別氣層反應更加明顯[5]。PNST測井獲得的曲線在氣層處的主要特征如下：近遠探測器非彈計數(shù)率比值RIN與近遠俘獲伽馬計數(shù)率RCAP均明顯降低，近俘獲非彈伽馬計數(shù)率比值NCI與遠俘獲非彈伽馬計數(shù)率比值均升高，且FCI升高更明顯。

如圖6所示中2號層為G59-xx井明化鎮(zhèn)組油層，該層上部遠探測器碳氧比值FCOR較低，與臨近泥巖段及1號水層的碳氧比值大小相近，定量解釋最大含油飽和度為30%，應為水層。但該層下部碳氧比明顯增大，定量解釋最大含油飽和度達到60%，明顯為油層，這種結果不符合常規(guī)油藏的儲集規(guī)律 。綜合考慮非彈、俘獲信息，2號層上部FCI和NCI明顯增大，且FCI增大更多， RIN和RCAP都明顯降低，符合氣層特征，因此2號層應為油氣同層。

圖6 G59-XX井PNST測井解釋成果圖

4 結 論

PNST測井在冀東油田淺層和中深層油藏的有效應用表明，該技術在中高孔隙度、中高滲透率地區(qū)是一種有效的套管井剩余油評價技術，可用于在套管井中尋找油氣層、確定儲層含油飽和度、監(jiān)測油藏動態(tài)變化等。

氣層碳氧比值與水層碳氧比值大小相近，僅依靠碳氧比值易把氣層解釋為水層，綜合考慮PNST測井獲得的非彈、俘獲信息，利用FCI、NCI、RIN、RCAP曲線能夠準確識別氣層，獲得更準確的解釋結論。

PNST脈沖中子全譜儀在中子壽命模式下可錄取脈沖中子-中子和脈沖中子俘獲兩種測井資料，在示蹤陶粒壓裂井壓前壓后測得的資料可定量的給出裂縫高度，能直觀有效的評價壓裂效果，為采取下一步措施提供技術支持。

[1] 謝榮華.生產(chǎn)測井技術應用與進展[M].北京:石油工業(yè)出版社,2007:174.

[2] 郭海敏，戴家才.套管井地層參數(shù)測井[M].北京:石油工業(yè)出版社,2007:71.

[3] 中國石油勘探與生產(chǎn)公司. 套管井測井技術手冊[M].北京:石油工業(yè)出版社,2013:57.

[4] 鄭彬濤，王 磊．示蹤陶粒技術在裂縫監(jiān)測中的應用[J]．斷塊油氣田，2013,20(6)：797-798+802．

[5] 鄭 華．PNST脈沖中子全譜測井儀在大慶油田的應用[J]．測井技術，2013，37(5)：541-546．

Application of PNST Logging Technology in Jidong Oilfield

XIAO Yong

(LoggingandTestingServicesCompany，DaqingOilfieldCo．Ltd．，Daqing，Heilongjiang163453，China)

Jidong oilfield belongs to the typical complex fault block reservoir，the old well water flooded serious，difficult to identify. Using pulsed neutron spectral log(PNST)for residual oil exploration in the old well，looking for oil, gas, and fracturing effect evaluation has achieved good effect. PNST log once can simultaneously achieve dual-spaced carbon oxygen ratio, neutron lifetime, pulsed neutron-neutron, energy spectrum water feature，Logging information is rich, logging high efficiency; The carbon oxygen ratio curve can be sued to calculate the oil layer saturation and analyze flooded degree of reservoir and determine the treatment sections．The logging information of inelastic and capturing gamma counting rate can be used to accurately identify gas layer，and distinguish the gas layer from the water layer．According to the above method，the interpretation accuracy is improved．Field application shows PNST used for Jidong Oilfield, it provides effective protection for the oilfield development measures.

pulsed neutron spectral log; PNST; residual oil; tracer ceramsite; fracturing

肖 勇，男，1972年生，工程師，1995年7月畢業(yè)于大慶石油學院測井專業(yè)，現(xiàn)在主要從事油田測試工作。E-mail:dlts_xiaoyong@petrochina.com.cn

P631.8+17

A

2096-0077(2016)05-0087-05

2015-12-23 編輯：韓德林)