脈沖中子氧活化上下水流組合測井技術(shù)

1、脈沖中子氧活化上下水流組合測井技術(shù)一、脈沖中子氧活化上下水流組合測井原理簡述脈沖中子水流測井的物理基礎(chǔ)是脈沖中子與氧元素相互作用后 能放射出特征伽馬射線，通過檢測伽馬射線來確定儀器周圍含氧流 體的流動情況。用能量大于10MeV的快中子轟擊氧原子，使流動的 水具備了在短時間內(nèi)能被伽馬探測器探測到的放射性；氧核被激化 后，產(chǎn)生的氮放射性同位素 N16處于激發(fā)態(tài)，經(jīng)衰變后還原成氧， 其半衰期為7.13s,同時釋放出能量為6.13MeV的特征伽馬射線，這 些高能的伽馬射線在井眼中輻射達 200-300mm,能夠穿透井中流體、 油管、套管和水泥環(huán)，被伽馬探測器探測到并記錄其活化的時間譜線。脈沖中子水流測

2、井儀器由地面數(shù)控測井儀和井下儀 2個部分組 成。地面數(shù)控測井儀負責(zé)給井下儀供電、發(fā)送控制指令和測試數(shù)據(jù)采 集處理；井下儀依次為磁性定位器、中子發(fā)生器和近、中、遠 3臺伽 馬射線探測器。采用點測非集流工作方式，井下儀器使用單芯電纜。 井下儀器下井后，用遠探測器先測一條自然伽馬曲線， 該曲線與磁性 定位曲線共同完成校深工作，然后將儀器下到指定層位深度，開始流 體流速測量。脈沖中子水流測井時，每次測量都包括一個短的活化期 （一般為1,2,10sK口一個相對較長的數(shù)據(jù)采集期（典型值為60s）;當(dāng)水流 經(jīng)中子發(fā)生器時，被快中子活化，活化后的水在流經(jīng)3個不同源距的 探測器時，測量其時間譜，得到峰位時間，再

3、利用源距和被測點的橫 截面積等數(shù)據(jù)計算出各測點的流量。二、解決的技術(shù)關(guān)鍵問題（一）儀器的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計本儀器采用 “雙發(fā)單收”模式，既采用一組伽馬能譜探測器、 兩個高能脈沖中子發(fā)生器的組合結(jié)構(gòu)。設(shè)計上參照了原有脈沖中子氧 活化儀器的結(jié)構(gòu)，在保證儀器測量范圍不變的情況下， 將原有的四只 伽馬能譜探測器改為三只，從而縮短了儀器的總體長度，保證了儀器 成功下井。（二）中子發(fā)生器的分時控制由于儀器包括二節(jié)高能脈沖中子發(fā)生器，對應(yīng)不同的水流需要 使用特定的高能脈沖中子發(fā)生器。為此我們設(shè)計了高能脈沖中子發(fā)生 器的控制電路，并通過程序設(shè)計實現(xiàn)了對其控制，同時對應(yīng)不同的水 流還實現(xiàn)了對三支伽碼能譜探測器的正常排

4、序。中子管探潴給配水器機活比.一井儀按值圖1疆活化上下水流期合測井儀康理酊三、地質(zhì)應(yīng)用（一）、檢查射孔井段封堵情況某井是一口注聚合物水溶液的井，2004年5月1日對該井進行 了氧活化測井，測井的目的是檢查封堵井段的封堵效果。 該井注人壓 力為13.6MPa,日注人量為95.0m3/d,測井通知單給出1108-1128m 射孔井段已被封堵。但測量發(fā)現(xiàn)，該井的全部注液量全部被1125.6一 1128.0m吸收，說明1108 1128m的底部沒有被封堵住。測井解釋成果圖如圖2所示S 2 0-P26井糧活化側(cè)井制野成果圖（二）、判斷井下工具的位置某井是一 口注聚合物水溶液的井，測量時注入壓力為14.6

5、MPa,日注入量為98.0m3/d,測井通知單給出的喇叭口深度是 1137.0m,射 孔井段為1132.4 1179.7m。在油管中在1138.0m處測到的流量為 98.0 m3/d （如圖3所示），在1139.5m處在油管中仍能測到98.0 m3/d, 在1140.5m流量變?yōu)榱恪＿@說明該井通知單所給的喇 叭口深度有誤， 喇叭口位置應(yīng)在 1140.0m左右。100BO 6040 200. It0 時 1加 1%100即113g.s的流為 98.0 ，&:o.01M0601201叨首收 25011期加流量變?yōu)樽?CO150tooQ+ 13 50 0 a11*-1001201£

6、02 制300留3 Z27井雷井傅處理解釋酊（三卜檢查配注井漏點位置X3是一 口注水井，測量時該井井口地面有水溢出，實測流量僅為82.2m3/d。該井分四段下配水器，測量結(jié)果顯示一級配水器進液56.4m3/d,二級配水器進液25.8 m3/d,其余配水器不進液，但目的層均未見有吸液顯示。二級配水器進液量流經(jīng)885.4m處的封隔器上漏,并與一級配水器進液量和成一股水流經(jīng) 854.19m處的封隔器一直上漏，跟蹤測試的結(jié)果是該流量到 506.2m處變小，在505.5m處消失, 分析認為505.5 507.lm之間套管有漏，中心漏點是 506.2m。3S4 X3井新活化測井解釋成果圖(四卜檢查井下工具

7、工作狀況(1)、2003年8月16日利用組合儀對X10井進行現(xiàn)場測試，該井為一 口注水井，注入壓力為6.0MPa,日注人量為25.0m3/d,測試結(jié)果顯 示位于1032.23m處封隔器下漏16.8m3/d,因注入壓力較低，封隔器 卻漏失，所以解釋時對測試結(jié)果表示懷疑。后于 8月25日利用原氧 活化儀器測試，在注入情況不便的條件下，測得結(jié)果仍是1032.23m處封隔器仍下漏，漏失量為14.7 m3/d,該井的測試目的是為檢查封隔 器的工作狀況，從兩次測量的結(jié)果對比看，都已經(jīng)達到了測試目的， 1032.23m處封隔器漏失；兩次測量的重復(fù)誤差在3%左右。（見表1）*1 X10井海第累顯僮射開厚度,n

8、t相對喂液量（的合設(shè)）相對暖液（*活化!<SA1L00.00.00.021.30.00.00.030.0軌050.619.4胤83.270.40.00.00.0110.635,7MJ24120,3仇。0.00.012 (2)1C.20.00.00.0151.244.9她43.2（2）、L3井是一 口注水井，該井注入壓力14.8MPa,日注入量153.3m3/d。 射孔井段為1144.1 1207.lm,該井分三段下配水器，測井目的是檢 查封隔器工作情況及各射孔層段的吸液情況。測量結(jié)果表明：一級配水器進液65.2m3/d,二級配水器進液27.5m3/d,三級配水器進液 60.6m3/d。1

9、178.1m處的封隔器上漏，漏失量為 35.0m3/d。1154.15處 的封隔器上漏，漏失量為57.3m3/do上下水流（36.8+65.2）m3/d流量 全部進入P17層，由于該層巖性較差，射開厚度僅為0.9m,但絕對吸液量為102.0 m3/d,注人強度為113.3m3/m,所以懷疑該層可能有 裂縫存在（見圖5）。5 13井班活化測井解舜成果圖（五卜檢查套管竄槽位置L井是一口注水井，2002年7月5日對該井進行了氧活化測井。該井分四段下配水器。注入量為171.9 m3/d,壓力為13.4MPa。經(jīng)測 試各配水器進液清楚，一級配水器、二級配水器不進液。三級配水器 進液54.7m3/d,四級

10、配水器進液117.2 m7d,該配水器向下的流量為 19.6m3/d進人SM3層。在測量上水流時，自SUI1-3層的頂界1052.4m 起發(fā)現(xiàn)明顯的雙峰。一直到1002.0m,雙峰消失（見圖6）。圖6 LI 1井箱活化測井解釋成果圖綜合分析：(1) SII1-3層位上竄，上竄流量為49.0m3/d,由于一界面或二界面 的環(huán)形空間不規(guī)則，故上竄流量計算誤差較大。(2)雙峰一直KM蹤到1002.0米消失，判斷上竄的流量進1003-1002, 竄到SII1-4層。1013處的封隔器上漏，漏失量為54.7m3/d。四、結(jié)論脈沖中子水流測井通過檢測氧活化產(chǎn)生的伽馬射線，為不同井眼條件下測量水流位置和速度提供了更為準確有效的測試手段，可在油管內(nèi)同時完成檢測油管內(nèi)、油管外、環(huán)套空間及套管外水流的位