脈沖中子氧活化測井在工程監(jiān)測中的應(yīng)用

王 波，李 麗，武清釗

（勝利石油管理局 測井公司，山東 東營257096）

脈沖中子氧活化測井是近幾年逐漸發(fā)展成熟的一項生產(chǎn)測井技術(shù)，不僅能夠檢查固井質(zhì)量、套管破損變形，為井下作業(yè)提供措施依據(jù)，而且可以通過測量油水井油管內(nèi)外、不同方向的各種水流狀態(tài)，在各類油水井中驗竄、找漏，在高含水井中尋找出水位置。該技術(shù)配套其他合理的施工工藝，能節(jié)約成本、縮短施工周期，在不同的井況條件下取得良好的應(yīng)用效果［1］。

1 氧活化測井技術(shù)

氧活化測井是一種測量水流速度的測井方法。常用于同位素測井難度大（稠油、沾污重、大孔道、測量井段長等）的井的注入剖面測量中，但實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)在一些工程監(jiān)測方面也發(fā)揮了重要作用，如可用于檢查管外竄槽、管柱漏失位置和出水井段等。

1．1 基本原理

中子發(fā)生器發(fā)射高能14MeV快中子，與井筒內(nèi)水溶液中的氧元素發(fā)生活化反應(yīng)，同時釋放出能量為6．13MeV的伽馬射線。伽馬射線具有強穿透能力，可穿過油管、套管甚至水泥環(huán)反映隨水流動的活化氧伽馬信號，如果儀器周圍有水流動，通過解析測得的伽馬時間譜來計算相應(yīng)的水流速度，并在已知流動截面面積時進(jìn)一步計算出水流量。

1．2 測井儀器

氧活化測井儀器由單中子管發(fā)展到雙中子管等。單中子管發(fā)射儀器只能測量一個方向的水流，測量另一方向水流需要將儀器起出井口后更換中子管和探測器的位置；雙中子管發(fā)射儀器一次下井可以完成2個方向水流的測量，應(yīng)用效果較好。

圖1是氧活化雙中子管測量儀器的示意圖。該儀器由遙測短節(jié)、上中子發(fā)生器、下中子發(fā)生器和D1、D2、D3、D4探測器組成。測量下水流時，上中子發(fā)生器工作；測量上水流時，下中子發(fā)生器工作。D1、D2、D3、D4探測器用來探測垂直水流的速度。

圖1 儀器示意圖

該儀器最大外徑43mm，長度6．86m，可耐壓80MPa，耐溫135℃，在油管中水流測量的范圍為5～400m3／d，測量誤差≤±8%，在套管中，測量范圍為10～50m3／d時，測量誤差≤±8%；測量范圍為50～400m3／d，測量誤差≤±5%；測量范圍為400～600m3／d時，測量誤差≤±10%；測量范圍為600～1 200m3／d，測量誤差≤±12%。

2 配套施工工藝

2．1 模擬抽油機(jī)

該工藝主要是為了解決環(huán)空產(chǎn)出剖面測井問題，施工過程中，測試儀器通過作業(yè)過程中下入的特殊抽吸管柱到達(dá)地層，利用通井機(jī)上提、下放油管來模擬抽油機(jī)的生產(chǎn)狀況，進(jìn)行分層產(chǎn)液量、產(chǎn)液性質(zhì)的測試，取得了良好效果。該工藝可以進(jìn)行直井、水平井以及大斜度井的產(chǎn)液剖面測井施工。

2．2 氣舉法

該工藝是為解決低產(chǎn)量生產(chǎn)井流體流速較低、地層不能正常出液的問題而設(shè)計的，常用于研究分層產(chǎn)液性質(zhì)、尋找出水井段的測井施工。

2．3 水平井

目前采用的“水力輸送法”、“雙管柱法”、“濕接頭對接法”、“連續(xù)油管輸送”等水平井施工工藝在注入剖面、硼中子、儲層評價、變密度等水平井測井項目中得到了廣泛的應(yīng)用。2008年以后陸續(xù)購置電子牽引爬行儀，目前已形成較成熟的水平井施工工藝，可以完成不同類型水平井的測井施工，很大程度上解決了水平井動態(tài)監(jiān)測問題［2］。

3 應(yīng)用實例

3．1 驗竄

3．1．1 在生產(chǎn)井中確定管外竄槽

圖2為冀東油田的廟XX－15井測井實例，測前日產(chǎn)液85m3，含水率98．2%，為了找到該井出水原因，為下步措施提供依據(jù)，采用氣舉工藝誘噴成功后進(jìn)行氧活化測井。左圖為沒有水流流動時的氧活化測井資料，圖中D1探頭資料表明活化后的探測計數(shù)呈指數(shù)規(guī)律衰減，沒有明顯的峰值顯示。右圖D4、D3探頭下水流出現(xiàn)明顯的峰值，說明在此深度點、射孔層以上存在著下水流，射孔層段產(chǎn)水主要來自上面的水層，證實管外竄槽。根據(jù)以上解釋結(jié)果，該井補擠水泥封堵出水層后日產(chǎn)液20m3，日產(chǎn)油17m3，獲得了很好的應(yīng)用效果。

圖2 廟XX－15井氧活化水流時間譜

3．1．2 在注水井中驗證管外竄槽

圖3為孤北XX井的氧活化測井圖。該井是一口光油管籠統(tǒng)注水井，共有1個射孔注水層（3 105．6～3 122．3m）。測井施工時油套環(huán)空注水，油注關(guān)閉。測量結(jié)果顯示：3 105．6～3 108．3、3 118．4～3 122．3m射孔井段日注入量分別為4．4、11．5m3。本井測量的總?cè)兆⑷肓繛?3．2m3，氧活化測井資料顯示，在射孔層段以下存在著下水流，射孔井段日吸水量為15．9m3，剩余的37．3m3注入水自射孔層進(jìn)入后繼續(xù)向下流動，與下部水層竄通。

圖3 孤北XX井的氧活化測井圖

3．2 找漏

氧活化儀器直徑小，可以在不動管柱的情況下尋找漏失點。圖4為史XX井氧活化測井成果圖。該井是注水井，射孔井段是3 123．6～3 264．0m，底篩堵位于3 268m。該井正常注水時，壓力由21 MPa突降至5MPa，懷疑可能在非射孔井段發(fā)生漏失，用氧活化測井方法進(jìn)行全井找漏。測井結(jié)果顯示：在1 962．5m處測得油套空間仍有上水流，流量為63m3／d（井口的注入量為120m3／d），在1 960m測得油套空間無上水流，由此認(rèn)為1 960～1 962．5m是套管漏失部位。

圖4 史XX井氧活化測井成果圖

3．3 找水

3．3．1 氣舉工藝誘噴產(chǎn)液找水

高XX－平27井為冀東油田一口水平井，共下三段篩管完井（圖5）。測前日產(chǎn)液180m3，含水率98．8%，采用氧活化測井尋找該井主要出水位置。采用氣舉工藝誘噴產(chǎn)液，在液量穩(wěn)定在180m3／d左右時進(jìn)行測井。

圖5 高XX－平27井氧活化測井成果圖

具體施工過程如下：下氣舉管柱至井底，利用水力輸送工藝將測井儀器下到井底。氣舉時液體從地層產(chǎn)出，經(jīng)由環(huán)套空間至井底油管喇叭口進(jìn)入油管，從井口產(chǎn)出。利用氧活化儀器測量油套空間下水流，從而獲得分段產(chǎn)液量。

圖5解釋結(jié)果顯示，該井主要的出水位置在第二段篩管內(nèi)，產(chǎn)水量約占本井產(chǎn)水量的55%，直觀地顯示了該井的主要出水位置。

3．3．2 采用模擬抽油機(jī)工藝產(chǎn)液找水

營XX－平4井是一口篩管完井水平井，篩管井段1 520．22～1 730．35m。該井投產(chǎn)后一直全水，為了尋找出水部位，挖掘本井的生產(chǎn)潛力，進(jìn)行氧活化測井。測井施工采用模擬抽油機(jī)進(jìn)行提抽液［3］，采用爬行器技術(shù)將氧活化儀器送至阻位1 727．6m。圖6測井結(jié)果顯示：該井1 718．9m 以下產(chǎn)液量為35．6m3／d，與井口計量結(jié)果相符，表明該井出水位置在1 718．9m以下，即井底部位出水。

圖6 營XX－平4井氧活化測井成果圖

4 結(jié)束語

脈沖中子氧活化測井可以測量油水井的油管內(nèi)、油套空間的水流情況，配合配套的施工工藝，可以較好地解決各類油水井生產(chǎn)過程中的工程問題，為油田開發(fā)提供有價值的措施依據(jù)；測量過程中，生產(chǎn)或者注入情況應(yīng)盡量與測前的日常計量數(shù)據(jù)接近，盡可能反映真實的注入、產(chǎn)出情況；資料解釋過程中還應(yīng)充分考慮井內(nèi)流體的流動狀態(tài)，分析各種影響因素，才能得到準(zhǔn)確的解釋結(jié)果。

［1］ 褚冠求，常文莉，王海龍，等．氧活化測井在油套分注及工程問題井中的應(yīng)用［J］．測井技術(shù)，2006，30（5）：454－456．

［2］ 劉清友，李維國．Sondex水平井井下爬行工具介紹［J］．國外測井技術(shù)，2008，23（5）：57－59．

［3］ 韓修廷，李曉東，李舉輝，等．多井抽油中心系統(tǒng)及其特性分析［J］．中國石油大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2012，36（1）：85－88，100．