TNIS水平井測(cè)井技術(shù)

2023年2月5日勝利油田長(zhǎng)安科達(dá)石油技術(shù)開發(fā)有限公司

2013年9月TNIS過(guò)套管成像系統(tǒng)

在水平井中的應(yīng)用

2023年2月5日難點(diǎn)：一、如何監(jiān)測(cè)老井儲(chǔ)層剩余油飽和度？二、儀器如何下放至水平段底部？2023年2月5日目錄摘要一、TNIS技術(shù)概念及原理二、TNIS施工工藝和處理解釋三、TNIS水平井中成功案例四、總結(jié)與討論2023年2月5日摘要

過(guò)套管成像測(cè)井儀（TNIS）應(yīng)用于新、老井在“套后”進(jìn)行飽和度監(jiān)測(cè)，在低孔隙度、低礦化度、低滲透的地層辨析油、氣、水層，可以定量評(píng)價(jià)目前儲(chǔ)層的泥質(zhì)含量、孔隙度、含油飽和度等地層參數(shù)，可準(zhǔn)確指示出潛力含油層和出水層、評(píng)價(jià)目前儲(chǔ)層水洗程度和水淹級(jí)別。為油田下一步作業(yè)措施提供了有力的技術(shù)支持。2023年2月5日

采用放射性中的中子方法，可以穿透管柱來(lái)評(píng)價(jià)儲(chǔ)層的物性、巖性和含油性。而目前飽和度測(cè)試方法中的中子壽命、C/O比和PND等方法只探測(cè)次生伽馬射線，不能有效消除井眼影響，而且在低孔隙度、低礦化度的地層中由于不能有效避去本底自然伽馬的影響，并不能有效辨析儲(chǔ)層含油性。而TNIS可以有效避開、校正影響，真實(shí)評(píng)價(jià)儲(chǔ)層含油性。

摘要

2023年2月5日TNIS國(guó)內(nèi)覆蓋領(lǐng)域

GPN2023年2月5日TNIS(PusleNeutronNeutron)簡(jiǎn)稱脈沖中子一中子，TNIS測(cè)試是向地層發(fā)射高能量（14.1Mev）的快中子,探測(cè)這些快中子經(jīng)過(guò)地層減速以后還沒(méi)有被地層俘獲的熱中子。TNIS儀器利用兩個(gè)探測(cè)器(即長(zhǎng)、短源距探測(cè)器)記錄從快中子束發(fā)射30s后的1800s時(shí)間的熱中子計(jì)數(shù)率，根據(jù)各道記錄的中子數(shù)據(jù)可以有效地求取地層的宏觀俘獲截面，進(jìn)而計(jì)算含油飽和度，劃分水淹級(jí)別，求取儲(chǔ)層孔隙度，計(jì)算儲(chǔ)層內(nèi)泥質(zhì)含量及主要礦物含量等同時(shí)利用兩個(gè)中子探測(cè)器上得到的中子計(jì)數(shù)的比值就可以計(jì)算儲(chǔ)層含氫指數(shù)（可以有效的識(shí)別氣層）一、TNIS技術(shù)概念和原理2023年2月5日

TNIS測(cè)井原理

中子發(fā)射器向地層發(fā)射高能快中子，經(jīng)過(guò)一系列碰撞，使得快中子能量和速度衰減為與組成地層的原子處于熱平衡狀態(tài)的熱中子，進(jìn)而被地層逐漸俘獲。探測(cè)器探測(cè)到未被地層俘獲的熱中子。2023年2月5日

儀器結(jié)構(gòu)自然伽馬探頭節(jié)箍熱中子遠(yuǎn)探頭熱中子近探頭中子發(fā)生器井溫長(zhǎng)度:5.7m外徑:43mm耐溫:175℃耐壓:103Mpa橫向分辨率:42-72cm縱向分辨率:30cma、通訊短節(jié)（高速數(shù)據(jù)傳輸）b、GR_CCL短節(jié)（深度校正）c、探測(cè)器短節(jié)（高精度探頭）d、中子發(fā)生器（高能快中子）2023年2月5日技術(shù)指標(biāo)TNIS參數(shù)技術(shù)指標(biāo)長(zhǎng)度5.7m外徑43mm重量41.5kg耐壓105MPa耐溫175℃探測(cè)方式熱中子探測(cè)半徑縱向分辨率：30cm橫向分辨率：短源距為42cm，長(zhǎng)源距為72cm中子產(chǎn)額2×108個(gè)/秒地層孔隙度范圍≥5%地層水礦化度＞4000ppm測(cè)井速度2.0m/min適用范圍直井、大斜度井和水平井儀器現(xiàn)場(chǎng)刻度無(wú)需刻度2023年2月5日TNIS相對(duì)優(yōu)勢(shì)

TNIS是通過(guò)對(duì)地層中還沒(méi)有被地層俘獲的熱中子來(lái)進(jìn)行記錄和分析，從而得到飽和度的解析。探測(cè)熱中子方法，沒(méi)有了探測(cè)伽馬方法存在的本底值影響，同時(shí)在低礦化度與低孔隙度地層保持了相對(duì)較高的記數(shù)率，削減了統(tǒng)計(jì)起伏的影響。同時(shí)，TNIS還有一套獨(dú)特的數(shù)據(jù)處理方法，能夠最大程度的去除井眼影響，保證了Sigma（地層俘獲截面）曲線的準(zhǔn)確性，精度可以達(dá)到±0.1俘獲截面單位?？朔藰?biāo)準(zhǔn)中子壽命測(cè)量?jī)x器中存在的：在低礦化度、低孔隙度地層情況下，不能有效區(qū)分油水層位的問(wèn)題。TNIS具有施工簡(jiǎn)單，不需要特殊的作業(yè)準(zhǔn)備，可以過(guò)油管測(cè)量、儀器不需刻度，操作維修簡(jiǎn)單、記錄原始數(shù)據(jù)、去除井眼影響等等多方面的優(yōu)勢(shì)。2023年2月5日TNIS主要特點(diǎn)獨(dú)特?zé)嶂凶犹綔y(cè)：解決低孔、低礦難題獨(dú)特的高溫設(shè)計(jì)：工作環(huán)境可高達(dá)175°獨(dú)特的記錄方式：記錄中子衰竭時(shí)間譜獨(dú)特的成像技術(shù)：可直觀消除井眼影響高精度評(píng)價(jià)技術(shù)：尋找出水點(diǎn)和剩余油2023年2月5日二、TNIS施工工藝和處理解釋第一步: 數(shù)據(jù)采集

儀器記錄下原始數(shù)據(jù)第二步: 資料處理

從測(cè)量數(shù)據(jù)中取得Sigma值第三步: 成果分析

定量飽和度解析2023年2月5日現(xiàn)場(chǎng)施工圖片2023年2月5日施工工藝簡(jiǎn)述（直井）1、和現(xiàn)場(chǎng)工作人員討論，交接井場(chǎng)，了解井場(chǎng)情況，并向配合方（作業(yè)隊(duì)）提出滿足測(cè)井施工的要求；2、對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)情況和甲方及時(shí)溝通，如果沒(méi)有作業(yè)隊(duì)自行安排吊車配合；3、依據(jù)風(fēng)向車輛擺放在上風(fēng)口，測(cè)井車距離井口30米左右；設(shè)備，拉好警戒帶

4、安裝天地滑輪、張力計(jì)，并連接好儀器；5、儀器下放至井口時(shí)，絞車和操作面板對(duì)零，然后下放儀器；6、絞車司機(jī)在下放過(guò)程中注意張力變化，及時(shí)調(diào)整下放速度（大約3000m/h）；7、儀器下放至200m后，供電檢查儀器工作是否正常。打靶過(guò)程電流、電壓正常，沒(méi)有問(wèn)題后，將儀器繼續(xù)下放；8、儀器下放至設(shè)計(jì)井段底部，后以2.0m/min上提進(jìn)行TNIS測(cè)試，直至測(cè)試到設(shè)計(jì)井段的頂部；

9、然后下放儀器至砂泥地層段，重復(fù)打靶時(shí)間，通過(guò)兩次對(duì)比驗(yàn)證測(cè)井準(zhǔn)確；10、確定沒(méi)有問(wèn)題后，將儀器快提至井口，施工完畢，恢復(fù)井場(chǎng)原貌。水平井測(cè)井屬于特殊工藝，儀器依靠自重?zé)o法下到目的層，需要利用水平井工具，通過(guò)特殊工具傳輸推動(dòng)井下儀器下放測(cè)井，因此對(duì)設(shè)備、人員、技術(shù)、管理的要求較高。在水平井造斜井段，隨著井斜角度的逐漸增大，井下儀器與井壁的摩擦力也不斷增大，當(dāng)井斜增大到65度時(shí)，井下儀器的運(yùn)動(dòng)分力減小到臨界值，電纜下放作用消失，儀器無(wú)法憑借自身重力向井底方向運(yùn)行，必須借助外力將井下儀器推至井底。

而其它常規(guī)儀器由于受到儀器外徑的影響，使得儀器在管柱中的危險(xiǎn)性增大。而且水平井中測(cè)試，測(cè)試的數(shù)據(jù)受到管柱壁厚的影響，無(wú)法較好的反映真實(shí)儲(chǔ)層。TNIS以及最大外徑為43mm，可以過(guò)一般的油管、套管進(jìn)行測(cè)試。獨(dú)特的成像模式可以有效的避去井內(nèi)流體和管柱的影響，可以真實(shí)地反映地層。水平井施工難點(diǎn)進(jìn)行水平井測(cè)試，一般采用四種傳統(tǒng)工藝進(jìn)行測(cè)試，包括泵車打壓法，油管傳輸法，鏈接爬行器法，連續(xù)油管法。1、泵車打壓法是最常見的一種施工工藝，成本低而且下放速度較快，但由于采用液體高壓退動(dòng)儀器下放至井底，再?gòu)沫h(huán)空中出來(lái)，此方法常用。2、油管傳輸法，雖然可以很好保護(hù)地層，但由于作業(yè)費(fèi)用大，時(shí)間長(zhǎng)，使得測(cè)井時(shí)間較長(zhǎng)。3、爬行器法速度較快，但對(duì)于管柱要求較高，而且如果井底下置篩管就無(wú)法進(jìn)行測(cè)試，而且費(fèi)用較高。4、連續(xù)油管法，是目前最好的水平井工藝法，采用油管直接推動(dòng)儀器下放置井底，速度快，沒(méi)有污染地層。但其成本較高。四種方法，都可以匹配TNIS儀器進(jìn)行測(cè)試，但一般采用泵車打壓和油管傳輸這兩種工藝進(jìn)行測(cè)試。施工工藝方法第一種方法：泵車打壓法

1）作業(yè)隊(duì)準(zhǔn)備27/8″加厚倒角油管，27/8″篩管（2m）一根，27/8″絲堵一個(gè)，27/8″短節(jié)（2m）兩根，并準(zhǔn)備與測(cè)井四通閥門相連接的轉(zhuǎn)換接頭。

2）作業(yè)隊(duì)下管順序?yàn)椋航z堵――篩管――兩根油管――短節(jié)――油管。

3）按以上順序?qū)⒂凸芟碌骄?，在下管柱前每根油管用?0mm的通管規(guī)檢管，保證儀器能在油管中通過(guò)。

4）上好井口四通閥門，四通上端轉(zhuǎn)成2.5″油管母扣。

5）測(cè)井小隊(duì)在測(cè)量之前用泵車循環(huán)井內(nèi)液體，使其暢通。施工工藝方法-泵車打壓法6）安裝天地滑輪、張力計(jì)。7）馬籠頭穿過(guò)防噴器與下井儀器連接，供電檢查儀器。8）將儀器放入油管中，上好井口防噴器。9）作業(yè)隊(duì)配合，在井口打壓推進(jìn)儀器，使儀器進(jìn)入測(cè)量井段底部。10）停止打壓，給儀器供電，正常測(cè)量1.5m/min，測(cè)量過(guò)程中注意張力變化。11）測(cè)井完畢后,自檢測(cè)井資料合格后，把儀器上提至距井口50m時(shí)打開防噴器。12）將儀器起出，保養(yǎng)好儀器裝箱。13）拆掉天、地滑輪、張力計(jì)，施工結(jié)束。施工工藝方法-泵車打壓法水平井打壓法測(cè)井施工示意圖1、將帶篩管的油管下至井底2、下入TNIS儀器，并裝好井口打壓專用工具3、利用泵車將清水注入油管，從底部篩管經(jīng)環(huán)空返出井口4、利用水循環(huán)的推力將TNIS儀器送至井底5、停止打壓，正常速度測(cè)井（1.0m/min）第二種方法：油管傳輸法

1）作業(yè)隊(duì)準(zhǔn)備27/8″加厚倒角油管，27/8″

篩管（2m）一根，27/8″絲堵一個(gè)，27/8″短節(jié)（2m）兩根。

2）作業(yè)隊(duì)下管順序?yàn)椋航z堵――篩管――兩根油管――短節(jié)――油管。

3）按以上順序?qū)⒂凸芟碌骄?，然后上提油管至井?0°位置，在下管柱前每根油管用Ф50mm的通管規(guī)檢管，保證儀器能在油管中通過(guò)。

4）安裝天地滑輪、張力計(jì)。

5）馬籠頭穿過(guò)旁通與下井儀器連接，供電檢查儀器。

6）用作業(yè)機(jī)吊起旁通，使旁通與平臺(tái)保持10m的距離。

7）用絞車驅(qū)動(dòng)電纜把下井儀器下入油管中。

8）放下旁通，使其與井內(nèi)油管連接固定。施工工藝方法-油管傳輸法9）下放儀器至200m處檢測(cè)儀器，正常后將儀器下至油管底部,用GR校深(5m/min)。

10）旁通上方接好油管后通知作業(yè)工緩慢下放管柱(900m/h)，同時(shí)絞車司機(jī)下放電纜。絞車司機(jī)要保持絞車下放的電纜長(zhǎng)度與管柱長(zhǎng)度基本一致。當(dāng)每柱管柱下完時(shí)，記錄下放管柱數(shù)量。

11)儀器下放到預(yù)定位置,用絞車緩慢上提電纜。

12)停止上提電纜，儀器供電預(yù)熱30min，并調(diào)整儀器。

13)地面系統(tǒng)進(jìn)入測(cè)井狀態(tài)后，絞車司機(jī)上提電纜以1.5m

／min的速度開始測(cè)井。

14)測(cè)井完畢后,自檢測(cè)井資料合格后，把儀器上提至垂直井段。

15)通知作業(yè)工緩慢上提管柱(900m/h)，同時(shí)絞車司機(jī)上提電纜，至旁通起出為止。

16）上提下井儀器，距井口50m時(shí)吊起旁通短節(jié)。

17）提出下井儀器．卸下旁通短節(jié)。

18）拆掉天、地滑輪、張力計(jì)，施工結(jié)束。施工工藝方法-油管傳輸法水平井旁通法測(cè)井施工示意圖1、將帶篩管的油管下至井底，再上提至井斜50度位置2、下入TNIS儀器，并裝好專用旁通工具3、接好旁通后正常下入油管至井底，TNIS儀器下放速度與油管下入速度一致（10m/min）4、油管下到井底后，油管靜止。正常測(cè)井（1.0m/min）（1）、原始數(shù)據(jù)的解編濾波

a、將原始文件進(jìn)行解壓

b、完成曲線的濾波

c、對(duì)測(cè)井曲線進(jìn)行校深資料預(yù)處理處理中的對(duì)數(shù)比例測(cè)井中的直線比例中子衰減矩陣曲線濾波:資料預(yù)處理

DepthCh1Ch2Ch3Ch4Ch5Ch6Ch7...........Ch56Ch57Ch58Ch59Ch602284.539346369666650...........000002284.435315169675858...........000002284.336365155585345...........000002284.247486977767580...........000002284.127285252475149...........000002284.035376767665857...........000002283.932406259695950...........000002283.832485155636055...........00000....2221.23744525119109...........000002221.14356585739911...........011102221.04450525328169...........110102220.94658704637165...........100002220.83943524128158...........010002220.75347625243239...........100102220.646485949332514...........011002220.53445464228157...........100002220.44249564234177...........21000縱向

DepthCh1Ch2Ch3Ch4Ch5Ch6Ch7...........Ch56Ch57Ch58Ch59Ch602284.539346369666650...........000002284.435315169675858...........000002284.336365155585345...........000002284.247486977767580...........000002284.127285252475149...........000002284.035376767665857...........000002283.932406259695950...........000002283.832485155636055...........00000....2221.23744525119109...........000002221.14356585739911...........011102221.04450525328169...........110102220.94658704637165...........100002220.83943524128158...........010002220.75347625243239...........100102220.646485949332514...........011002220.53445464228157...........100002220.44249564234177...........21000橫向（2）、提取sigma曲線

a、將原始文件進(jìn)行矩陣解編

b、通過(guò)成像，來(lái)提取地層真實(shí)的sigma值

c、對(duì)sigma曲線進(jìn)行后期處理后期熱能影響區(qū)域井眼影響區(qū)域地層反應(yīng)帶123資料預(yù)處理

DepthCh1Ch2Ch3Ch4Ch5Ch6Ch7...........Ch56Ch57Ch58Ch59Ch602284.539346369666650...........000002284.435315169675858...........000002284.336365155585345...........000002284.247486977767580...........000002284.127285252475149...........000002284.035376767665857...........000002283.932406259695950...........000002283.832485155636055...........00000....2221.23744525119109...........000002221.14356585739911...........011102221.04450525328169...........110102220.94658704637165...........100002220.83943524128158...........010002220.75347625243239...........100102220.646485949332514...........011002220.53445464228157...........100002220.44249564234177...........21000SSSSSSSSS西格瑪(Sigma)矩陣數(shù)據(jù)庫(kù)創(chuàng)建泥巖氣層油層水層矩陣數(shù)據(jù)形成成像圖有效避去井眼影響資料預(yù)處理◆