同位素沾污處理方法及效果(songhx)

1、同位素沾污處理方法及效果分析摘要 本文針對同位素的幾種常見沾污類型，制定相應(yīng)的解決辦法，通過實際資料來分析是否可以通過改變投源位置、改變微粒比重、利用冷球來減小同位素的沾污，以提高測試資料的準(zhǔn)確性。前言目前常用于進行吸水剖面動態(tài)監(jiān)測的方法為放射性同位素示蹤法，在測試過程中發(fā)現(xiàn)有的井沾污嚴(yán)重，大部分的同位素源都會沾污到工具及管壁上，在資料的解釋過程中難以分辨哪些是沾污，哪些是吸水層位，影響了解釋資料的準(zhǔn)確度。本文利用改變投源位置、改變微粒比重、利用冷球來減小同位素的沾污，以提高測試資料的準(zhǔn)確度。沾污的形成及原理在同位素五參數(shù)測井中，沾污的來源有三種途徑，第一種途徑是同位素源與水混合時間過短導(dǎo)致懸

2、浮液混合不均勻，不能按照水量進入到相應(yīng)的配注層段中，容易在某一位置形成大片沾污。第二種途徑是同位素源通過配水器進入到油套環(huán)形空間里，由于同位素源的比重問題，不能夠全部進入到吸水層位中，使得一部分源會沉到封隔器及配水器上，形成沾污。第三種途徑，油管與油管鏈接的接箍位置，絲扣處會有一些微小的縫隙，同位素源會進入到縫隙里，會在接箍位置及封隔器上接頭連接位置形成沾污，這三種途徑共同的造成了同位素的沾污。去除沾污的方法及效果根據(jù)測試過程中發(fā)現(xiàn)的問題，制定了下面三種減小沾污的方法，我們通過理論和實際來分析下面三種方法減小沾污的效果怎樣。1.同位素比重對減小沾污的效果同位素微球釋放后，將在井內(nèi)形成懸浮液，微

3、球載體在注入水的攜帶下，除受到一個與注入水沖擊外，還受重力影響，產(chǎn)生沉降，沉降速度用斯托克斯公式表示為：式中 微球的沉降速度，； D微球直徑，； 微球密度，； 注入水的密度，；注入水的粘度，；上式說明，微球在水中的沉降速度與微球直徑及水的密度差成正比。直徑是根據(jù)巖性選擇的，直徑選定后，沉降速度主要取決于二者的密度差。密度差小，二者混合均勻，在井內(nèi)產(chǎn)生的沾污也會隨之降低。在油套環(huán)形空間向上運動分配到注水層時，如果微球的密度大于水的密度，則產(chǎn)生自由沉降，上行困難，造成下部的微球載體的濃度大，上部濃度小，有可能使下部注水能力差的地層濾積過多的微球載體，而上部注水能力強的地層反而未達到應(yīng)有的濾積程度，

4、甚至很少，因而無法確定注水層的注水狀況。另外，沉降速度過快，會造成下部示蹤劑的堆積，示蹤劑濾積在井壁上的量減少，因而會影響測井的質(zhì)量。通常情況下，示蹤劑的顆粒密度為1.011.04。表2給出了常用微球的沉降速度： 表（1）常用同位素微球的沉降速度微球直徑100300300600600900沉降速度m/h371053102.投源位置對減小沾污的效果投源位置將影響著同位素與水的混合時間，投源位置的選則對同素吸水剖面測井尤為重要：投源位置過高注入時間過長，同位素測井曲線幅度偏低，而且會丟失一些層位的吸水信息；投緣位置過低注入時間過短同位素沒有完全與水混合形成懸浮液，會導(dǎo)致某一處地方源特別大，而某一處

5、可能沒有源，嚴(yán)重影響對吸水層位的解釋。同位素示蹤劑進入分層配注油管內(nèi)，與以紊流方式流動的注入水形成懸浮液。在后續(xù)注入水的推進下，進入配注層段，首先按配注層段配水嘴的大小，進行第一次分配，進入油管與套管環(huán)形空間；相繼開始第二次按配注層段中各層的吸水能力分配吸水量，將懸浮液推向地層。我們這里只需考慮同位素到達第一個偏心配水器的時間，設(shè)油管內(nèi)徑截面積為S，注水密度為，從同位素釋放到注水層位的油管總長度為H（即釋放位置），則有H×S×=總長度為H油管的儲水量，假設(shè)每小時注水量為Q，公式同1.T（H×S×）÷Q上式中：大慶油田油管內(nèi)徑截面積S0.0030

6、2，注水密度1，代入上式有：T0.00302H÷Q由布朗運動原理以及同位素測井長期積累經(jīng)驗可知從同位素釋放到形成穩(wěn)定的活化懸濁液至少需要0.2小時1，所以：T0.00302H÷Q0.2由上式可知： H66Q表（2）為不同注入量的釋放高度H與水流速度注入量m3/d244872水流速度m/h331662993釋放高度m66132198我們根據(jù)總結(jié)出來的規(guī)律，根據(jù)不同注入量的井選擇最佳的投源位置，讓同位素能與水充分的混合形成穩(wěn)定的懸浮液，使同位素源不會在某一處形成大片沾污而導(dǎo)致某些吸水層位源量不足的情況，以提高資料的準(zhǔn)確度。 對于油套環(huán)形空間內(nèi)水流速度只需要將S改為油套環(huán)型空間橫

7、截面積S=0.00777，表（3）為不同注入量的釋放高度H與水流速度與沉降速度對照注入量（m3/d）24487296120144水流速度（m/h）油管內(nèi)331662993132416551986環(huán)套空間內(nèi)128256384512640768釋放高度（m）66132198264330396常用微球沉降速度（m/h）100-300（）373737373737300-600（）105105105105105105600-900（）310310310310310310（2）實際效果：同位素示蹤劑進入分層配注油管內(nèi)，與以紊流方式流動的注入水形成懸浮液。在后續(xù)注入水的推進下，進入配注層段，首先按配注層段配

8、水嘴的大小，進行第一次分配，進入油管與套管環(huán)形空間；相繼開始第二次按配注層段中各層的吸水能力分配吸水量，將懸浮液推向地層。如下圖所示：在圖中我們可以看出每一個配水層段可以看成是一個獨立的吸水單元，由于同位素顆粒沉降速度的存在，水嘴的位置有位于獨立單元頂端的，也有位于中部和底端的，所以水嘴位置對測井質(zhì)量影響至關(guān)重要，水嘴位于層位頂端的對測井有利，因為此時沉降速度與環(huán)套空間的水流速度一致，水嘴位于吸水層位下部的則相反，沉降速度與水流速度相反，在表（3）中我們可以看出在環(huán)套空間內(nèi)沉降速度會增加同位素顆粒到達層位的時間，當(dāng)流量小水流速度會小于沉降速度，同位素顆粒無法到達吸水層位，從而漏掉吸水層位的吸水

9、顯示，這種情況同位素源多會集中在配水器偏上的位置，形成沾污。另外當(dāng)前井下管柱配接時，只考慮封隔器位置，對于配水器只要在層位之間，很少考慮其位置，通過上面分析我們可以看出配水器最好位于配注層段上封隔器之下，這樣可以杜絕因沉降速度造成的吸水層位丟失。在測井時，可以采用分層段測井的辦法，投源后，立即對上部配水器進行同位素跟蹤曲線的測量，由于基線上有流量曲線，所以可以把每一個配水層段單獨看成是一個獨立的單元，進行單獨的測試，可以避免因為投源后測下部比較長的低注入量井段，而錯過了上面層段投源后的吸水信息。另一種方法就是更換合適比重的同位素源，降低同位素在水中的沉降速度，使得源上反效果更好。3.冷球?qū)τ跍p

10、小沾污的效果（1）實驗原理冷球的概念：通過篩選具有一定直徑的能夠攜帶放射性同位素的微粒，稱為冷球，其本身并無放射性。 我們考慮到工具對同位素顆粒具有一定的吸附能力，這種吸附能力有一定的飽和度，我們利用冷球讓其先與工具先進行接觸，讓其吸附顆粒的能力達到一定的飽和程度，然后再投入正常測試的同位素源，這樣工具吸附的能力就會大大減少，讓更多的同位素源隨水,附著到孔壁上，使得小的吸水層位能夠顯示，以便提高測試資料的準(zhǔn)確度。（2）.實驗方法及實際效果 本次實驗一共選取了5口井，如表1：表1 選取5口井的基本情況井號注入量壓力同位素強度級數(shù)南1-60-水61690 m³/d13.3 MPa14.8

11、MBq4南2-20-水615130 m³/d13.4 MPa18.5MBq4南3-41-632299 m³/d11.3 MPa33.3MBq5南5-1-72170 m³/d11.2 MPa14.8MBq3薩高164-493190 m³/d11.4 MPa22.2MBq6 在測井過程中，首先要控制每口井的溢流量，保證井內(nèi)的壓力與原始的壓力相符，這樣能夠保證一些小層能夠正常的吸水，不會由于壓力變化而影響層位吸水效果。冷球的量與同位素的量是1:1的用量，先利用井下儀器錄取自然伽馬曲線，然后上提到同位素投源的位置，釋放冷球，與工具進行接觸，讓工具的吸附能力達到一

12、定的飽和，然后在相同位置再釋放同位素源，在按照正常的同位素方法進行測試。我們把測試的結(jié)果跟以前所測試的資料進行對比分析，來看看冷球是否能夠減少沾污，達到預(yù)期的效果。從解釋成果圖我們主要是分析利用冷球后是否能讓更多的源進入到最后幾級的配注層段中，使得一些薄層能夠反映出吸水情況，提高資料的準(zhǔn)確度。（1）下圖為南1-60-水616這口井的解釋成果圖對比圖，圖a為上次測試成果圖，圖b為投入冷球的測試成果圖。圖a（以前）圖b（冷球）（以前） （冷球）圖1南1-60-水616對比圖上圖為南1-60-水616的兩次測試成果圖，圖a為以前測試的資料，圖b為本次測試的資料，兩次測試間隔4個月，這口井跟上次相比注

13、入量、壓力、配注級數(shù)、工具深度均一樣，第三級本次多測出了S215 層位吸水，第四級測出了S34倆個層位吸水，絕對注入量分別為3.74m³/d、5.3m³/d、3.7m³/d。通過兩個成果圖對比我們可以很明顯看出在最后兩級沒有用冷球的資料最后兩級有3個小層吸水無顯示，而用了冷球的資料能夠測出3個吸水層位。我們從成果表中可以看出各級的同位素吸入量和相對流量的誤差較小。（2）下面是南3-41-632這口井的兩次測試資料對比圖：圖a（以前）圖b（冷球）（以前） （冷球）圖2南3-41-632對比圖從對比圖上可以看出主要是第六級的吸水層位有所不同，第六級中的G110、G11

14、1、G112三個吸水層位在上次測試中無吸水顯示，而利用冷球后這三個層位均都顯示為吸水，絕對注入量分別為4.37m³/d、4.04m³/d、1.37m³/d、3.07m³/d，從成果表來看各級吸水量和同位素量偏差較小。（3）下圖為南2-20-水615對比圖，圖a為上次測試成果圖，圖b為本次測試成果圖：圖a（以前）圖b（冷球）（以前） （冷球）圖3 南2-20-水615對比圖該井上次測試最后一級遇阻，最后兩級所剩流量為9m³/d,本次測試最后兩級所剩流量為7.6m³/d,該井總的注入量和壓力2次均相同，我們主要看一下最后兩級的小層吸水情況

15、，本次測試最后兩級S33層吸入量為分別為5.6m³/d?？梢钥闯隼美淝虻姆椒梢允刮吭? m³/d左右的層位都可以顯示，從成果表來看各級吸水量和同位素量偏差較小。（4）下圖為南5-1-721這口井對比圖： 圖a（以前）圖b（冷球）（以前） （冷球）圖4南5-1-721對比圖 這口井與上次測試吸水情況大致相同，從圖上來看這口井的部分小層并沒有吸水顯示，所以分析出以下幾點原因：（a）吸水層位本身就不吸水，所以冷球不能看出是否有效果。（b）冷球的用量不足，無法到達吸水小層。（5）下圖是薩高164-493這口井，這口井無以前的測試資料，但從成果圖上來看G313、G314、G4

16、4、G46這4個小層的吸水量比較小，分別為2.45 m³/d、1.92 m³/d、2.49 m³/d、4.47 m³/d都小于5 m³/d，薄層吸水效果明顯。該井的整體吸水效果比較好，各級吸入同位素量和流量偏差較小，我們初步判斷冷球還是有效果的。圖5薩高164-493 從上面5口井的解釋成果圖我們可以總結(jié)出：（1）其中南1-60-水616、南2-20-水615、南3-41-632這三口井使用冷球后的小層吸水效果較好，原來沒有測出的小層利用冷球后都有了吸水顯示，并且在吸入量都很小的情況下都可以測出。而南5-1-721這口井與以前的資料相比吸水情況

17、無太大變化，所以無法判斷冷球是否對該井有作用。薩高164-493這口井無以前測試的資料，根據(jù)上面資料所推斷出來的情況來看，該井的小層吸水也較好，并且各級吸入量和同位素量百分比相差較小，整體吸水效果較好。（2）目前用于測試流量的儀器是超聲流量計，其優(yōu)點就是所測試的數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確，曲線波動小，穩(wěn)定。從解釋成果表中可以看出同位素的吸入量和相對流量的誤差較小，說明使用了冷球后進入到各級的同位素的量比較準(zhǔn)確。所以我們通過解釋資料初步分析判斷冷球?qū)p小同位素的沾污是有效果的，并且能夠提高測試資料的準(zhǔn)確度。 總結(jié)：1通過H66Q這一公式可以提供合適的同位素釋放位置，優(yōu)化測井時間，減小沾污，提高測井資料質(zhì)量。2. 采用分段測試和選用合適密度的微球可以減小因為沉降作用造成的沾污。3從解釋成果圖來看，這5口井其中有南1-60-水616、南2-20-水615、南3-41-632這三口井的吸水效果較好，這三口井的注入量都小于150m&#