氧活化測井技術在油田開發中的應用

陳露

摘 要：油田開發過程中油層注入狀況及水流情況的監測，直接關系著油田開發方案的科學制定以及注入工程的改造，脈沖中子氧活化測井技術作為近年來井下流體監測的新技術，在油田企業的生產過程中逐漸得到了廣泛的關注和應用。文章首先概述了脈沖中子氧活化測井技術的原理及使用儀器的性能，并通過具體測井實例說明了該技術在油田注入剖面監測及注入井找漏中的獨特作用，以供參考和借鑒。

關鍵詞：氧活化測井；技術；油田開發；應用

中圖分類號： TN915 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）16-170-2

0 引言

目前，傳統的放射性同位素示蹤、流量、井溫等井下水流監測方法已無法滿足新時期的油田開發需求，脈沖中子氧活化測井技術應運而生，并以其無污染以及受沾污、沉降及大孔道、裂縫發育等因素影響較少等優勢在監測井下流體流動速度中得到了廣泛的應用。

1 氧活化測井技術概述

氧活化測井技術是測量井下水流速度、方向及流量的一種技術，其物理基礎是脈沖中子與氧元素發生作用，使活化后的氧原子放射出特征γ射線，再通過探測儀器來獲取周圍含氧流體流動的情況。具體來說，中子源發射能量為14Mev的快中子與水中的氧原子發生核反應生成16N，16N以半衰變期為7.13s進行衰變還原成氧同時釋放出6.13Mev高能γ射線，這些高能γ射線能夠穿透幾英寸厚的井中油管、套管及水泥環，通過探測器獲取能夠反映油管內、油套環形空間及套管外含氧流體流動狀態的γ射線時間譜，進而判定水流實況。氧活化測井技術一種示蹤流量測量方法，示蹤劑是被高能中子活化的水，反應公式為：

16O（n，p）→16N →（16O+γ）

氧活化測井技術常用的脈沖氧活化測井儀器有上水流、下水流及上下水流綜合測井儀器等，這些儀器的有效利用離不開中子發生器與探測器這兩種設備。當中子發生器發射后會活化儀器周圍的氧元素，含有活化氧原子的水隨水流流動，在水流方向上設置γ探測器，該探測器γ計數率會在活化水流經探測器時增大，通過測量活化時間譜可以計算出水流從中子源流經探測器的時間（tm），公式為：

tm=ta+

式中ta為中子脈沖時間寬度；f（t）是探測器計數率隨時間變化的函數，若以L表示源距，水流速度v為：

v=

在已知流動截面A的條件下，根據計算出的水流速度v則可以計算出水流量Q為：

Q=v×A

2 氧活化測井技術在油田開發中的具體應用

目前部分油田的水井分注采用的是油套分注技術，此技術雖然具有管柱結構簡化的優勢但帶來了新的問題：

第一，限制了油套環形空間分層注水量數據的獲取，例如在管柱中無法測量電磁流量及渦輪流量等；

第二，油套環形空間同位素吸水剖面測井時由于油區周圍環境差及井口設施不完善，拉長了配水間注入同位素的運移距離且造成配水間的放射性污染，威脅配水間職工的身體健康；

第三，在進行同位素測井時由于注水井深部管柱的腐蝕嚴重，導致較長井段的油、套管沾污，無法獲取層位上的同位素。

脈沖氧活化測井技術可直接測量油管、油套環形空間以及套管外的水流動態情況，有效解決了較難獲取油套分注井注入剖面數據的問題。

下面以大港油田南部油田的官9-35井為例，具體分析脈沖氧活化測井技術的應用。該井是王官屯油田的一口注水井，注水方式如圖1所示。該井是從配水間注入同位素進行油套環形空間吸水剖面，但是吸水層上并沒有形成吸水反應，究其原因是同位素的運移距離拉長，并且吸水層上部層間沾污嚴重，造成吸水層的吸水反應變弱。脈沖中子氧活化測井技術在該井測量中的應用結果，如圖2所示，油套環形空間的吸水層變成孔隙度及滲透率較大的5號層，該層易形成高滲透帶使注入水全部滲入該層，極易導致單層突進，受益井發生水淹事故，嚴重影響油田的開采成效，因此應采取有效的措施對其進行改進，建議在5號層中使用“智能球”封堵。另外，該井油套環形空間實測注水量為148m3/d，比通知單提供的注水量高出48m3/d，經注水間驗證實際注水量為150m3/d。儀器測到了雙峰，即油管內下水流和油套環空下水流。

3 脈沖中子氧活化測井技術應用時注意事項

由于脈沖中子氧活化測井技術相對還不成熟，正處于不斷的探索實踐階段，測井經驗還相對匱乏，導致在利用該技術進行測井時，統計出的測井資料測點偏少、測點深度不合理、有水流無譜峰、未追蹤至零流量等問題頻發發生，嚴重影響了測井效率和質量，導致測井數據的不精準，無法為油田的進一步開采提供必要的依據。因此，為了解決上述問題，在利用脈沖中子氧活化技術測井時應采用科學合理的測井工藝、方法，提高測井數據的精確性。

下面具體分析一下氧活化測井技術應用時的注意事項：

①測前設計工作要予以重視。結合歷年注水井監測資料和油藏分析需求，合理確定采樣點與采集方式，提高采集資料的質量。

②嚴格把關測井過程控制工作。在進行測井的過程中要加強溝通，將取全取準滿足油藏分析需求的資料作為指導思想，嚴格把關測井過程控制工作。

③堅持水流追蹤原則。在測量井下水流速度時必須堅持水流追蹤原則，追蹤上、下水流直至水流速度為零。

④堅持異常驗證原則。測井過程中一旦發生套損、竄槽、封隔器等井下工具失效情況，遵循異常驗證的原則及時在適宜的深度增加相應的測點，進行現場驗證，以便及時調整開采計劃，有效防止重復施工增加不必要的測量成本。

⑤遵循儀器適用原則。根據井口注入量的不同，優化配置儀器的使用，當流體流速>1m/s時必須配置D4、D5探頭，遵循儀器適用原則，提高儀器適用效能，提高測量數據的質量。

4 結論

油田測井過程中使用氧活化測井技術，可以準確、直接的測量出油管、油套環空及套管內外水流速度，適用于油套分注井的注入剖面和找漏井測試中，井內流體粘度、巖性、孔滲參數、深度射孔及沾污等不會影響到期測井結果，適用于注聚合物井的注入剖面監測以及大孔道井及污染嚴重井的注入剖面測試中應用。

參 考 文 獻

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