脈沖中子氧活化水流測井儀在低流量水井注入剖面的應用

趙立安，尤立忠，陳 顯

(中國石油大港油田測試公司 天津 300280)

·儀器設備與應用·

脈沖中子氧活化水流測井儀在低流量水井注入剖面的應用

趙立安，尤立忠，陳 顯

(中國石油大港油田測試公司 天津 300280)

針對脈沖中子氧活化水流測井儀在低流量實際應用中常見的問題，通過試驗與刻度分析，優化現場測量參數設置與選擇，拓展了該測井儀器的實際測量下限，成功應用于低流量水井注入剖面測試。

氧活化水流測井；刻度分析；測量參數；測量下限

0 引 言

脈沖中子氧活化水流測井儀是測量水流速度的測井儀器，該儀器直徑小(Φ38 mm)，能同時記錄并計算上下水流速度，主要用于油田籠統注入井、分層注入井的剖面測試和油水井找漏找竄。在實際低流量測試過程中，尤其是測量油套環形空間水流時，經常出現譜峰不明顯、計算流量大于實際流量的問題。為此，結合該儀器中子發射和測量原理，優化低流量測量參數設置，通過精細刻度，達到了測成、測準的目的，成功應用于低流量水井注入剖面測試。本文實際測井和刻度管柱均為套管5in(1 in=25.4 mm)和油管2in。

1 測量與問題

1.1 儀器結構

脈沖中子氧活化水流測井儀[1]由四個短節組成：遙傳短節(含四參數)、上采集短節、中子發生器短節和下采集短節組成。各短節間以單芯連接高速通信和供電，測量采用單發雙收結構。中子發生器上面有4 個伽馬探頭，下面有3 個，每次測井使用一只中子發生器，就能完成上水流和下水流的流量測試。一個測量點，同時可得到4個探測器的上水流時間譜和3個探測器的下水流時間譜。儀器結構示意圖如圖1所示。

1.2 測量原理

氧活化測量原理示意圖如圖2所示。中子發生器發射高能中子，活化注入介質(如水)中的氧原子，活化后的介質在流經不同源距的探測器時，測量計算渡越時間(t)，結合源距(L)和流體通道橫截面積(S)，計算出介質流速(v)，進而可計算出定點流量(Q)。

Q=v×S=L/t×S

(1)

圖1 氧活化儀器結構示意圖

儀器參數可以任意改變, 譜周期有4種 (10、20、40、60 s), 活化時間有8種 (0.8、1、1.6、2、4、6、8、10 s),可以滿足現場不同情況。

圖2 氧活化測量原理示意圖

1.3 測試問題

脈沖中子氧活化水流測井儀，自2012年以來，廣泛應用于水井注入剖面測試，每年有330井次的工作量。隨著油田精細注水工程的深入，注水層數逐年增多，因各層吸水能力不同，造成各層實際注入量不同。在實際應用過程中，尤其是在測量油套環形空間水流時[2]，當流量小于30 m3/d時，出現譜峰不明顯和測量流量偏大問題，甚至出現計算流量翻倍的現象。

2 刻度與校準

2.1 刻度方案制定

針對低流量譜峰不明顯問題，根據儀器測量原理，分析儀器活化時間、譜周期和源距、流速的關系，進行理論計算分析。首先，依據公式(1)計算油套環形空間流量，活化5個半衰期，即T=36.65 s，上探測器U1(源距352.8 mm)和下探測器D1(源距373.8 mm)對應流量，分別為7.51、7.94 m3/d。據此編制測量刻度標定方案。

2.2 刻度數據分析

依據標定方案，進行室內刻度，刻度條件模擬注水井，流量從8 m3/d開始標定，刻度數據如圖3、圖4所示。

圖3 環空下水流刻度數據

圖4 環空上水流刻度數據

采用單峰計算方法，比較油套環形空間實際測量值和刻度標準數據，實際測量值比標準數據放大1.05～1.85倍；分析譜峰發現，環形空間流量為8 m3/d時，測量使用6 s中子活化時間, 譜周期為60 s，累屏5次，上探頭U1、U2，下探頭 D1可獲取明顯譜峰，見圖5、圖6。計算譜峰峰值到達時間明顯小于理論計算時間，譜峰拖尾嚴重，要獲得完整的譜峰，譜周期須大于50 s，才能計算求取準確的流量[3]。

圖5 環空上水流U1、U2譜峰

圖6 環空下水流D1譜峰圖

重新分析譜峰不明顯測試資料發現，現場操作員一般按照固定測量參數(2 s中子活化時間, 40 s譜周期)進行測試，而沒有根據流量變化選擇合理的測量參數。根據刻度數據分析結果，給出環形空間流量測試參數設置選擇表，見表1、表2。

表1 環形空間上水流測量參數設置選擇表

表2 環形空間下水流測量參數設置選擇表

3 實際應用

2016年,運用刻度數據和選擇合適測量參數，脈沖中子氧活化水流測井儀成功應用于小于30 m3/d注水井，累計測試12井次。

實例： 西×-××-×井為籠統注水井，日配注40 m3/d，該井有9個注入層,注入層位均在油管喇叭口以下，喇嘛口和油層頂深差160 m，測試環境為套管內下水流測量。經過測試,該井測試實際日注34.5 m3/d,有3個層不吸水，最底部吸水層位為75#層，日注12.3 m3/d。本次測量采取6 s活化時間，60 s譜周期，5次累屏。從譜線看，只要測量參數選擇合理，譜峰十分飽滿，如圖7所示。成果如圖8所示。

圖7 西×-××-×井部分譜

4 結束語

1)環形空間流量為8 m3/d時,使用不小于6 s中子活化時間， 60 s譜周期,累屏超過5次，下探頭D1和上探頭U1、U2能夠獲取明顯譜峰。

圖8 西×-××-×成果圖

2)同一管柱條件，同樣注入量，源距基本相同的探頭譜峰形態不一樣，D1和U1、D2和U2譜峰形態不一樣。

3)在中子產額達滿足測試要求的前提下，測量環形空間流量時，流量8～15 m3/d時，采用不小于6 s活化時間，60 s譜周期，5次或5次以上累屏；流量15～30 m3/d時，采用不小于4 s活化時間，60 s譜周期，5次或5次以上累屏。

[1] 西安奧華電子儀器有限責任公司.SWFL-B 中子氧活化水流測井儀使用維修手冊[Z].2011.

[2] 田祖宏，路培毅，遲彥華，等.復雜條件下脈沖中子氧活化水流測井資料的分析方法[J].國外測井技術，2009,30(5):36-40.

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

Application of Pulsed Neutron Oxygen Activation Water Flow Logging Tool in Injection Porfile of Low FlowWells

ZHAO Li′ an, YOU Lizhong, CHEN Xian

(WellTestingCompanyofDagangOilfieldPetrochina,Tianjin300280,China)

Aiming at the problem of the application of the pulsed neutron oxygen activation water flow logging tool in the injection profile of low flow wells, the lower actual measuring range value of this technology is upgrade by analyzing data of calibration and choosing the best measuring parameter on well site. The result is used in the injection profile logging of low flow wells successfully.

oxygen activation water flow log; calibration analysis; measuring parameter; lower measuring range value

趙立安，男，1969年生，高級工程師，1992年畢業于石油大學(華東)測井專業，目前主要從事測試技術研究、技術管理工作。E-mail:dgcs_zhaolan@petrochina.com.cn

P631.8+17

A

2096-0077(2017)03-0066-04

10.19459/j.cnki.61-1500/te.2017.03.014

2017-02-24 編輯：姜 婷)