TNIS水平井測井技術

2023年2月5日勝利油田長安科達石油技術開發(fā)有限公司

2013年9月TNIS過套管成像系統(tǒng)

在水平井中的應用

2023年2月5日難點：一、如何監(jiān)測老井儲層剩余油飽和度？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、總結與討論2023年2月5日摘要

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

采用放射性中的中子方法，可以穿透管柱來評價儲層的物性、巖性和含油性。而目前飽和度測試方法中的中子壽命、C/O比和PND等方法只探測次生伽馬射線，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，并不能有效辨析儲層含油性。而TNIS可以有效避開、校正影響，真實評價儲層含油性。

摘要

2023年2月5日TNIS國內(nèi)覆蓋領域

GPN2023年2月5日TNIS(PusleNeutronNeutron)簡稱脈沖中子一中子，TNIS測試是向地層發(fā)射高能量（14.1Mev）的快中子,探測這些快中子經(jīng)過地層減速以后還沒有被地層俘獲的熱中子。TNIS儀器利用兩個探測器(即長、短源距探測器)記錄從快中子束發(fā)射30s后的1800s時間的熱中子計數(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，進而計算含油飽和度，劃分水淹級別，求取儲層孔隙度，計算儲層內(nèi)泥質(zhì)含量及主要礦物含量等同時利用兩個中子探測器上得到的中子計數(shù)的比值就可以計算儲層含氫指數(shù)（可以有效的識別氣層）一、TNIS技術概念和原理2023年2月5日

TNIS測井原理

中子發(fā)射器向地層發(fā)射高能快中子，經(jīng)過一系列碰撞，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，進而被地層逐漸俘獲。探測器探測到未被地層俘獲的熱中子。2023年2月5日

儀器結構自然伽馬探頭節(jié)箍熱中子遠探頭熱中子近探頭中子發(fā)生器井溫長度: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日技術指標TNIS參數(shù)技術指標長度5.7m外徑43mm重量41.5kg耐壓105MPa耐溫175℃探測方式熱中子探測半徑縱向分辨率：30cm橫向分辨率：短源距為42cm，長源距為72cm中子產(chǎn)額2×108個/秒地層孔隙度范圍≥5%地層水礦化度＞4000ppm測井速度2.0m/min適用范圍直井、大斜度井和水平井儀器現(xiàn)場刻度無需刻度2023年2月5日TNIS相對優(yōu)勢

TNIS是通過對地層中還沒有被地層俘獲的熱中子來進行記錄和分析，從而得到飽和度的解析。探測熱中子方法，沒有了探測伽馬方法存在的本底值影響，同時在低礦化度與低孔隙度地層保持了相對較高的記數(shù)率，削減了統(tǒng)計起伏的影響。同時，TNIS還有一套獨特的數(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）曲線的準確性，精度可以達到±0.1俘獲截面單位?？朔藰藴手凶訅勖鼫y量儀器中存在的：在低礦化度、低孔隙度地層情況下，不能有效區(qū)分油水層位的問題。TNIS具有施工簡單，不需要特殊的作業(yè)準備，可以過油管測量、儀器不需刻度，操作維修簡單、記錄原始數(shù)據(jù)、去除井眼影響等等多方面的優(yōu)勢。2023年2月5日TNIS主要特點獨特熱中子探測：解決低孔、低礦難題獨特的高溫設計：工作環(huán)境可高達175°獨特的記錄方式：記錄中子衰竭時間譜獨特的成像技術：可直觀消除井眼影響高精度評價技術：尋找出水點和剩余油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)場施工圖片2023年2月5日施工工藝簡述（直井）1、和現(xiàn)場工作人員討論，交接井場，了解井場情況，并向配合方（作業(yè)隊）提出滿足測井施工的要求；2、對于現(xiàn)場情況和甲方及時溝通，如果沒有作業(yè)隊自行安排吊車配合；3、依據(jù)風向車輛擺放在上風口，測井車距離井口30米左右；設備，拉好警戒帶

4、安裝天地滑輪、張力計，并連接好儀器；5、儀器下放至井口時，絞車和操作面板對零，然后下放儀器；6、絞車司機在下放過程中注意張力變化，及時調(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。打靶過程電流、電壓正常，沒有問題后，將儀器繼續(xù)下放；8、儀器下放至設計井段底部，后以2.0m/min上提進行TNIS測試，直至測試到設計井段的頂部；

9、然后下放儀器至砂泥地層段，重復打靶時間，通過兩次對比驗證測井準確；10、確定沒有問題后，將儀器快提至井口，施工完畢，恢復井場原貌。水平井測井屬于特殊工藝，儀器依靠自重無法下到目的層，需要利用水平井工具，通過特殊工具傳輸推動井下儀器下放測井，因此對設備、人員、技術、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，當井斜增大到65度時，井下儀器的運動分力減小到臨界值，電纜下放作用消失，儀器無法憑借自身重力向井底方向運行，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性增大。而且水平井中測試，測試的數(shù)據(jù)受到管柱壁厚的影響，無法較好的反映真實儲層。TNIS以及最大外徑為43mm，可以過一般的油管、套管進行測試。獨特的成像模式可以有效的避去井內(nèi)流體和管柱的影響，可以真實地反映地層。水平井施工難點進行水平井測試，一般采用四種傳統(tǒng)工藝進行測試，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儀器下放至井底，再從環(huán)空中出來，此方法常用。2、油管傳輸法，雖然可以很好保護地層，但由于作業(yè)費用大，時間長，使得測井時間較長。3、爬行器法速度較快，但對于管柱要求較高，而且如果井底下置篩管就無法進行測試，而且費用較高。4、連續(xù)油管法，是目前最好的水平井工藝法，采用油管直接推動儀器下放置井底，速度快，沒有污染地層。但其成本較高。四種方法，都可以匹配TNIS儀器進行測試，但一般采用泵車打壓和油管傳輸這兩種工藝進行測試。施工工藝方法第一種方法：泵車打壓法

1）作業(yè)隊準備27/8″加厚倒角油管，27/8″篩管（2m）一根，27/8″絲堵一個，27/8″短節(jié)（2m）兩根，并準備與測井四通閥門相連接的轉換接頭。

2）作業(yè)隊下管順序為：絲堵――篩管――兩根油管――短節(jié)――油管。

3）按以上順序將油管下到井底，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。

4）上好井口四通閥門，四通上端轉成2.5″油管母扣。

5）測井小隊在測量之前用泵車循環(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。7）馬籠頭穿過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)隊配合，在井口打壓推進儀器，使儀器進入測量井段底部。10）停止打壓，給儀器供電，正常測量1.5m/min，測量過程中注意張力變化。11）測井完畢后,自檢測井資料合格后，把儀器上提至距井口50m時打開防噴器。12）將儀器起出，保養(yǎng)好儀器裝箱。13）拆掉天、地滑輪、張力計，施工結束。施工工藝方法-泵車打壓法水平井打壓法測井施工示意圖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，正常速度測井（1.0m/min）第二種方法：油管傳輸法

1）作業(yè)隊準備27/8″加厚倒角油管，27/8″

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

2）作業(yè)隊下管順序為：絲堵――篩管――兩根油管――短節(jié)――油管。

3）按以上順序將油管下到井底，然后上提油管至井斜50°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。

4）安裝天地滑輪、張力計。

5）馬籠頭穿過旁通與下井儀器連接，供電檢查儀器。

6）用作業(yè)機吊起旁通，使旁通與平臺保持10m的距離。

7）用絞車驅動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)，同時絞車司機下放電纜。絞車司機要保持絞車下放的電纜長度與管柱長度基本一致。當每柱管柱下完時，記錄下放管柱數(shù)量。

11)儀器下放到預定位置,用絞車緩慢上提電纜。

12)停止上提電纜，儀器供電預熱30min，并調(diào)整儀器。

13)地面系統(tǒng)進入測井狀態(tài)后，絞車司機上提電纜以1.5m

／min的速度開始測井。

14)測井完畢后,自檢測井資料合格后，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)，同時絞車司機上提電纜，至旁通起出為止。

16）上提下井儀器，距井口50m時吊起旁通短節(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，施工結束。施工工藝方法-油管傳輸法水平井旁通法測井施工示意圖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。正常測井（1.0m/min）（1）、原始數(shù)據(jù)的解編濾波

a、將原始文件進行解壓

b、完成曲線的濾波

c、對測井曲線進行校深資料預處理處理中的對數(shù)比例測井中的直線比例中子衰減矩陣曲線濾波:資料預處理

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、將原始文件進行矩陣解編

b、通過成像，來提取地層真實的sigma值

c、對sigma曲線進行后期處理后期熱能影響區(qū)域井眼影響區(qū)域地層反應帶123資料預處理

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處理◆