中子氧活化測(cè)井資料在油田的應(yīng)用

摘要：本文通過(guò)氧活化測(cè)井實(shí)例，闡述了脈沖中子測(cè)井方法，分析了測(cè)井資料在厚層細(xì)分、井下工具封隔器失效等疑難情況下注水井中的優(yōu)勢(shì)，以達(dá)到精確判斷井下生產(chǎn)情況的目的。

關(guān)鍵詞：氧活化；測(cè)量

前言

大慶油田已經(jīng)進(jìn)入高含水開(kāi)發(fā)階段，地下產(chǎn)層狀況及注水結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。這就要求油田動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)測(cè)井技術(shù)更加全面，用較先進(jìn)的測(cè)井技術(shù)解決地下復(fù)雜的生產(chǎn)狀況。氧活化測(cè)井是脈沖中子測(cè)井的一種方法，主要測(cè)量注入剖面，能做到厚層細(xì)分，薄層分開(kāi)，優(yōu)于同位素測(cè)井，不受同位素顆粒及沾污等影響。近年來(lái)應(yīng)用效果較好，測(cè)井資料得到各油田專家的首肯。

氧活化測(cè)量原理

中子氧活化水流測(cè)井的物理基礎(chǔ)是脈沖中子與氧元素的相互作用。氧的存在是根據(jù)檢測(cè)氧原子的快中子活化后放射出的伽馬射線來(lái)確定的。

能量超過(guò)10MeV的快中子被用來(lái)活化氧原子核以產(chǎn)生氧的放射性同位素，16N通過(guò)放射射線而衰變，其半衰期是7.13s。16N ?茁-衰變過(guò)程中發(fā)射高能 射線，最主要是能量為6.13MeV的射線，占16N衰變的69%。由于16O(n，p)反應(yīng)的臨界中子能量是10.2MeV，所以井筒內(nèi)中子發(fā)生器產(chǎn)生的中子能量14MeV非常適合于氧活化。氧活化產(chǎn)生的16N衰變后放射的6.13MeV的伽馬射線，氧核發(fā)生如下反應(yīng)：

放射出的伽馬射線在井眼中能輻射20 30cm，可以穿透井眼流體、油管、套管及固井水泥。由探測(cè)器測(cè)量伽馬射線的能譜，活化伽馬能譜可以反映出油管內(nèi)、油套環(huán)形空間以及套管外含氧流體的流動(dòng)狀況。當(dāng)中子發(fā)生器發(fā)射一段時(shí)間中子后，儀器周圍的氧被活化，含活化氧的水簡(jiǎn)稱活化水。在水流動(dòng)方向上設(shè)置多個(gè)伽馬射線探測(cè)器，當(dāng)活化水流經(jīng)某探測(cè)器時(shí)，該探測(cè)器伽馬計(jì)數(shù)率增大，通過(guò)測(cè)量活化時(shí)間譜，能計(jì)算出水流從中子源流到探測(cè)器的時(shí)間t。若以S表示源距，根據(jù)源距和活化水通過(guò)探測(cè)器的時(shí)間計(jì)算流動(dòng)速度，水流相對(duì)于儀器的速度為 。在已知流動(dòng)截面的情況下，通過(guò)水流速度可計(jì)算出水流量。

實(shí)例分析

1 驗(yàn)證封隔器漏失

Xxx井是大慶油田一口配注井，射開(kāi)厚度19.0m，有效厚度3.7m，射開(kāi)高I組油層，2004年進(jìn)行脈沖中子氧活化測(cè)井，井口注入壓力13.6Mpa，日注入量60 m3/d，分三個(gè)配注層段，測(cè)井成果圖如下，被測(cè)流體為油管內(nèi)向下、環(huán)套內(nèi)向上、環(huán)套內(nèi)向下的流體。測(cè)井結(jié)果顯示15個(gè)射孔層，只有三個(gè)層有吸水顯示，其中高I13-15層.射開(kāi)厚度2.om，有效厚度0.4m，在第一配注段內(nèi)，本次測(cè)得絕對(duì)吸入量32.6 m3/d，相對(duì)吸入量50.9%，地質(zhì)設(shè)計(jì)一級(jí)配水器僅有20%注入量，測(cè)井結(jié)果與配注方案不符。測(cè)井過(guò)程中對(duì)第二級(jí)封隔器上下深度加點(diǎn)測(cè)量，實(shí)測(cè)第二級(jí)封隔器深度為1150.5m（封隔器底界），第二級(jí)配水器位于封隔器下部，在1149.0m定點(diǎn)測(cè)油套環(huán)形空間內(nèi)上水流，測(cè)得32.6 m3/d的流量，說(shuō)明第二級(jí)封隔器不密封，第二級(jí)偏心注水量進(jìn)入第一配注段，造層高I13-15層高吸水。為了驗(yàn)證第一級(jí)封隔器密封情況，在1144.8m定點(diǎn)測(cè)量油套空間內(nèi)上水流，測(cè)得流量為0，說(shuō)明測(cè)點(diǎn)1144.8m深度油套空間內(nèi)無(wú)向上流動(dòng)的水流，證明第一級(jí)封隔器密封，油頁(yè)巖段無(wú)進(jìn)水。

2 厚層細(xì)分

2007年初地質(zhì)人員為了提高聚區(qū)開(kāi)采效率，節(jié)約成本合理開(kāi)發(fā)，時(shí)時(shí)了解注聚井注入狀況，對(duì)xxx井進(jìn)行氧活化測(cè)井，該井射開(kāi)9個(gè)層，射開(kāi)厚度17.2m，有效厚度8.5，分11個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。測(cè)井結(jié)果如下：

從結(jié)果可以看出，在1035m處實(shí)測(cè)全井注入量54.4 m3/d，當(dāng)測(cè)至1047.5m時(shí)，記錄中子計(jì)數(shù)明顯偏低，現(xiàn)場(chǎng)也同樣發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象，說(shuō)明此深度下聚合物吸入量較少。最終解釋的注入量也較低。也就是說(shuō)葡I3-7共8個(gè)射開(kāi)層，有效厚度1.7m，實(shí)際注入量6.6 m3/d，占全井12.2%，而葡I 2-3層，射開(kāi)厚度8.3m，有效厚度6.8m ，有效滲透率0.965，單層注入量為47.8 m3/d，占全井的87.8%，是主要的吸聚層，此層發(fā)育好，見(jiàn)到了明顯注聚效果，測(cè)井結(jié)果與靜態(tài)資料吻合。但地質(zhì)方面更關(guān)心的是厚層內(nèi)各段吸入量，這也是靜態(tài)資料無(wú)法分析確定的。為進(jìn)一步了解厚層細(xì)分狀況，在層內(nèi)每一米加一測(cè)點(diǎn)，共加測(cè)五個(gè)測(cè)點(diǎn)，結(jié)果顯示葡I 2-3層（1044.0-1045.0m）吸入量較高，其絕對(duì)吸入量為40.3 m3/d，占全井的74.1%，占該層的84.3%，是主要吸聚層段。針對(duì)本井目前吸聚狀況，建議對(duì)該井進(jìn)行時(shí)間推移測(cè)井，已達(dá)到時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)剖面變化情況，對(duì)長(zhǎng)期高吸層段，形成無(wú)效循環(huán)水，建議縱向上調(diào)剖，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)、合理開(kāi)發(fā)。

3 檢查套管漏失

xxx配注井，射孔層位970.6-1026.5m，為檢查套管是否漏失，在正常注水情況下進(jìn)行氧活化水流測(cè)井，用2s活化期進(jìn)行定點(diǎn)測(cè)量，151m處測(cè)量下水流得到的探測(cè)器響應(yīng)，能譜曲線上看到了明顯雙峰，油管峰和油套峰，說(shuō)明油管內(nèi)、油套空間內(nèi)均有流體流動(dòng)，在151m 至 962.5m油管內(nèi)和油套空間內(nèi)流量均未變化，當(dāng)測(cè)到974.0m處油套空間內(nèi)下水流流量為0，證明第一級(jí)封隔器下漏，油套空間內(nèi)的下水流經(jīng)過(guò)第一級(jí)封隔器進(jìn)入薩II7+8層。根據(jù)雙峰計(jì)算結(jié)果，油管內(nèi)流量為59.0 m3/d，占全井56 .7%， 油套環(huán)形空間內(nèi)的流量為45 m3/d ，占全井的43.3%。分析油層上部油套空間內(nèi)出現(xiàn)流動(dòng)水的原因，認(rèn)為通過(guò)對(duì)全井測(cè)量，不存在套管漏失情況，而是井口閘門不嚴(yán)，出現(xiàn)了雙套雙注，也就是油管內(nèi)和油套空間內(nèi)同時(shí)注水，造成油層吸入量超出設(shè)計(jì)注水量，嚴(yán)重影響了配注方案實(shí)施效果，目前采油礦已根據(jù)本井資料對(duì)該井采取了措施。

結(jié)論及建議

氧活化測(cè)井在配注井中優(yōu)于常規(guī)測(cè)井項(xiàng)目；氧活化測(cè)井能夠用于厚層細(xì)分，厚度達(dá)到0.8-1.0m；氧活化測(cè)井可以檢查套管漏失，封隔器、井口閘門等工具漏失狀況。