脈沖中子氧活化測井圖譜的峰位識別方法與應用

李超

（中石油大慶油田有限責任公司測試技術服務分公司第九大隊，黑龍江 大慶 163853）

脈沖中子氧活化測井是一種測量水流速度的一種新型注入剖面的測井技術，測井的過程不使用任何放射性示蹤劑，克服了示蹤劑的沾污聚堆和地層漏失的影響，也不受井內液體黏度和地層孔隙度大小的影響，準確給出各層的分層吸水的情況。對于氧活化實際測井圖譜曲線來說，其峰位特征往往不是理想的正態分布形態，解釋時需要正確實別判斷這些峰位，使解釋計算結果更精確，與實際情況更接近。在測井工藝上，脈沖中子氧活化測井儀可以直接測得油管內，油套環形空間內和套管內的向上向下2個方向的水流量，甚至可以測到套管外近地層的縱向水流速度用來判斷竄層。與目前油田注入剖面測井的其他方法相比具有明顯的優越性，在油田開發動態分析和方案等方面起了到重要的作用。為了精確計算水溶液的流動速度，筆者對脈沖測井圖譜的峰位識別技巧提出了經驗性的方法。

1 脈沖中子氧活化測井原理

脈沖中子氧活化測井儀器由中子發生器、γ射線探測器、電子線路等部分組成。測井時，首先由中子發生器發射14.1MeV的快中子，快中子與水中的氧核16O發生反應。而16N要以7.13s的半衰期進行β衰變，同時放射出能量為6.13MeV的γ射線。通過對16N衰變時產生的γ射線進行探測，就可以知道儀器外部16O的分布狀況。16O是水分子的一部分，通過監測16O的流動就可以得到流體的流速剖面，再利用水流的流通截面積，得到注入井的流量剖面。針對井內同時可能存在的上下水流選擇不同的測量模式，分次下井測量。活化后的水在流經3個不同源距的探測器時，測量其時間譜，得到 “峰位時間”，再結合源距就可以計算水流速度υ:

υ＝L／Δt （L是源距（為定量），Δt是活化和探測之間的平均時間）根據流動速度可計算出流量［1］。

2 注水井測井圖譜峰位的判斷識別

2.1 油套環形空間和油管內流量信號的識別

大慶地區通常都是正注井，油管內水流速度大于油套空間水流速度，也大于電纜的移動速度，一般情況下流量大于150m3／d時，計算流量以遠探測器為準；流量在50～150m3／d之間，計算流量以中探測器為準；流量低于50m3／d時，計算流量以近探測器為準。圖1是儀器在945m時的測井圖譜，圖譜中的遠探測器測出的雙峰不太明顯，中探測器和近探測器都測出了明顯的雙峰。圖2是儀器在1050m時的測井圖譜，圖1中的雙峰變成圖2中的單峰，油套內的流量消失，全部都是油管內的流量，從而判斷圖1從左向右第1個峰是油管峰，第2個峰是油套環形空間峰。通常情況下油管內7m3／d以下，油套環形空間10m3／d以下，時間譜中很難看到有峰位出現了。

圖1 注水井945m測井圖譜

圖2 注水井1050m測井圖譜

2.2 油套環形空間與油管峰圖譜曲線的判斷識別

圖3是某油田75井1165m處測得的圖譜，在圖3中可以看到明顯的雙峰，前面的能量較集中的陰影部分是油管內水流的響應，后面的能量較弱的陰影部分是油套環形空間中水流的響應。在儀器外部同時有2種同向流速時 （油管內和油套環形空間內），測井圖譜就顯示為雙峰。

對于實際測井來說，其峰位特征往往不是理想的正態分布形態，解釋時如果不能正確識別判斷這些峰位，就會使解釋計算結果出現錯誤，與實際情況不符合。在有些圖譜上可以看到明顯的異常干擾（多數顯示為一個能量集中的尖峰），這時不能用自動計算峰位功能來計算峰位，而應用手工選取峰位，選取時人為將這些干擾去掉，圖4是2013年測得的某油田21井的一個時間圖譜，自動計算峰位是66道 （6.6s），認為手工選取在60道 （6s）更為合理，去掉了后面的異常干擾尖峰對自動計算造成的影響。

圖3 某油田75井注水井1165m測井圖譜

圖4 某油田21井一個有干擾的圖譜

圖5 手工確定油套管環形空間峰位

在對中子氧活化的解釋時，測井峰位值一般情況下均使用計算機計算自動給出結果。峰位值越清楚解釋精度越高。圖3是比較清晰的圖譜，很容易區分油管峰與油套環形空間峰，但是油套環形空間峰位值不明顯的選取還需要手工進行，機器讀值會造成較大誤差。如圖3中的環空峰，手工選取應在74道 （7.4s），而不是自動計算得到的60道 （6s），如圖5所示。自動計算峰位只適用于沒有異常干擾的單峰，不適合雙峰，計算原則是計算陰影面積的半幅點處所對應的時間值，在出現雙峰時它算得的峰位往往在油管峰和環空峰之間。這種情況下用手工計算解釋，方可給出合理的結果。

3 實際應用

某油田13井是一口全井日注僅有15m3／d，分3個配注層段的水井。圖6是該井的管柱深度和射孔層位。測試時先在油管內測得全井實際注水15.6m3／d，全部進入第1級偏心。由于中子發生器的產額偏低，在第1級偏心以下測不到環形空間內的水流速。應用 “相對速度”測量法 （通過適當移動測井儀器，來加大儀器與流體之間的相對速度，使儀器能夠探測到加大了的相對速度，稱為 “相對速度”測量法），在1446m以62m／h速度上提儀器，測得雙峰圖譜，計算出進入第1級偏心的水全部下行。在1465m處以62m／h速度上提儀器，測得雙峰 （見圖7），圖7中第1個峰位是儀器上提速度與流體速度疊加后的效應，而第2個峰位是儀器上提所產生的效應。計算出1465m處下水流量為14.3m3／d。在1491m以69m／h速度上提儀器，得到雙峰，計算出1491m處下水流量為9.3m3／d。

表1是該井的解釋結果，可以看出3號層絕對吸水量為1.3m3／d，占全井相對產液的8.33%，5號層絕對吸水量為5.0m3／d，占全井相對產液的32.05%，10號層絕對吸水量為9.3m3／d，占全井相對產液的59.62%，該井在測試時已在油管內將全井實際注水全部進入第1級偏心，10號層的吸水顯示正說明了該井第2級封隔器下漏失。14－16號層的吸水量為0，說明該井第3級封隔器正常。由此可見脈沖中子氧活化測井在驗證封隔器密封效果及找漏井等方面卓有成效。

圖6 某油田13井管柱情況

圖7 1465m處以62m／h速度上提測得的圖譜

表1 某油田13井測井解釋成果表

4 結論與建議

1）正確判斷識別測井圖譜的峰位，是準確計算井內流體的流動速度的前提條件。

2）測量低注井吸液剖面時，建議應用 “相對速度”測量法，但應詳細記錄每個深度點的儀器移動速度和方向，以便在資料解釋時消除儀器移動速度的影響。

3）中子氧活化測井峰位值一般情況下均使用計算機計算自動給出結果。峰位值越清楚解釋精度越高。但是當峰值小，峰位值不明顯時，機器讀值會造成較大誤差。這種情況下用手工選取峰位計算解釋，方可給出合理的結果。

［1］吳錫令 .生產測井原理 ［M］.北京:石油工業出版社，1997 .