注入剖面課件

注入剖面測量原理同位素示蹤注入剖面測井信息處理注入剖面綜合分析注蒸汽剖面測量注聚合物剖面測量第八章注入剖面測井

1950~1970年，主要采用井溫法定性確定注水剖面，之后采用渦輪流量計和放射性同位素示蹤測井測注水剖面資料，三十多年的實踐證明，示蹤測井是確定注水剖面的有效方法。示蹤注水剖面測井是在注水井正常注水的情況下將放射性同位素示蹤劑注入到井內(nèi)。隨著注入水的流入，示蹤劑濾積在注水層的巖石表面上，然后用自然伽馬測井儀測取示蹤曲線，曲線上顯示出的放射性強(qiáng)度的差異顯示了注入量的大小，通過對比注入示蹤劑前后測得的自然伽馬曲線，即可得出各注水層的注水量。第一節(jié)注水剖面測量原理一、注水剖面測量回顧

注水通常采用籠統(tǒng)注水和分層注水兩種方式，不同的注水方式應(yīng)配以不同的注水管柱，注水施工分正注和反注兩種，正注是將水從油管中注入的方式，反注是將水從油套環(huán)形空間注入的方式，注入過程中使示蹤劑隨注入水進(jìn)入井內(nèi)，濾積在注水層的表面，通過測示蹤劑的放射性強(qiáng)度確定注入剖面，因此示蹤劑測井可分為正施工和反施工兩種。注水管柱結(jié)構(gòu)及施工測井示意圖分別如下：籠統(tǒng)注水管柱結(jié)構(gòu)示意圖1—油管；2—喇叭口二、注水管柱種類及施工方法

分層配水管柱結(jié)構(gòu)示意圖1—油管；2—偏心配水器；3—封隔器；4—浮子式洗壓凡爾分層配注井正施工測井示意圖設(shè)示蹤劑載體均勻地濾積在射孔井段的地層表面上，單位面積上附著的放射性同位素為q克，每克放射性同位素平均每秒鐘發(fā)射個伽馬光子。定義深度方向為縱向，以Z表示，D表示井軸中線上探測器的位置，井壁上ds面積元在縱向上的坐標(biāo)為Z(如圖)。由推導(dǎo)可以得到：

上式說明，測井曲線上的面積增量與單位面積附著的同位素量成正比，與地層厚度成正比。而吸水量與成正比。（8—6）

吸水量推導(dǎo)圖三、注水量與濾積示蹤劑的關(guān)系

把含放射性同位素示蹤劑的懸浮液從井口注入管道加入，在油套環(huán)形空間以紊流狀態(tài)的注入水里混合均勻，接著由后續(xù)的注入水推向地層。將全部示蹤懸浮液擠入地層后所需的注水量Q可用下式表示：

式中Q——后續(xù)注水量，m3；Q0——第一個吸水層段頂至井口油、套環(huán)形空間水的體積，m3；S0——油、套管環(huán)形空間的截面積，m3；hn——第n個吸水層頂面至第n+1個吸水層底面的距離，m；n——第n層的吸水百分比。（8—7）四、清水驅(qū)替劑量

1.籠統(tǒng)套注同位素示蹤劑進(jìn)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(jìn)下，進(jìn)入配注層段，首先按配注層段配水嘴的大小，進(jìn)行第一次分配，進(jìn)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。懸浮液擠入地層所需的清水由三部分組成:(1)把示蹤劑從釋放點推到分層配水管柱中第一個偏心配水器之間的體積：（8—9）3.分層配注管柱內(nèi)注入3.分層配注管柱內(nèi)注入(2)把示蹤劑懸浮液全部推出配注管柱進(jìn)入油套環(huán)形空間：

(3)將配注段油管套管環(huán)形空間的示蹤劑懸浮液推向注水地層：（8—10）（8—11）所選擇的放射性同位素的半衰期一般為其使用周期的(1/4~1/3)倍。選擇放射性同位素載體的原則是：載體要有較強(qiáng)的吸附性或結(jié)合能力，保證高壓注入水沖洗不產(chǎn)生脫附現(xiàn)象。顆粒直徑必須大于地層的孔隙直徑，保證注水過程中同位素載體擠不進(jìn)地層。密度合適，下沉速度遠(yuǎn)小于注入水在井筒內(nèi)的流速，保證示蹤劑能在注入水中均勻分布。單位重量的載體運載的同位素要盡可能多，同時載體應(yīng)具備穩(wěn)定的物理和化學(xué)性質(zhì)，以使射孔孔眼處濾積的載體不影響地層的吸水能力。載體要具有足夠的表面活性，不沾污井筒及有關(guān)裝置和儀器。五、同位互及載體的選擇

1.分層注水強(qiáng)度：單位有效厚度的日注水量

2.分層注水指數(shù)：單位壓差下的日注水量

二、常用的基本概念

示蹤劑沾污在井筒管柱的某些部位，導(dǎo)致示蹤曲線上產(chǎn)生一些與注水量無關(guān)的假異常的現(xiàn)象稱為放射性“沾污”。從形成的原因劃分，分為吸附沾污和沉淀沾污兩大類。校正響應(yīng)曲線如圖8-13所示：

圖中H為放射源的長度，n為計數(shù)率，曲線１、2、3、4、5、6、7分別表示距源處距離為3.65cm、6.2cm、7cm、9.5cm、11.5cm、13.5cm、15.5cm處的計數(shù)率，對應(yīng)的七個位置分別為油管外壁、套管內(nèi)壁、套管外壁、地層四個位置處的數(shù)值。之后再計算出相應(yīng)狀態(tài)下的響應(yīng)曲線的面積比值，即為不同沾污類型的校正系數(shù)圖8-13筒狀環(huán)n—H響應(yīng)三、沾污類型及校正系數(shù)

對校正過的沾污面積進(jìn)行歸位計算時，根據(jù)注水管柱結(jié)構(gòu)，將歸位模型分為籠統(tǒng)注水和分層注水兩大類。１、籠統(tǒng)注水根據(jù)水流方向，層間沾污的分配只分配給其上各層。沾污面積對t層的分配的表示式為：（8—25）四、沾污面積分配及計算方法

3、封隔器沉淀沾污校正當(dāng)偏心配水器在注水層位之上時，封隔器的沉淀沾污應(yīng)與偏心配水器的沾污一起校正到每個注水層。當(dāng)偏心配水器在幾個注水層之間時，封隔器的沉淀沾污只分配給偏心配水器與封隔器之間的注水層。4、解釋步驟a.繪制自然伽馬基線及示蹤測井曲線疊合圖。b.劃分注水層并計算沾污面積。c.劃分沾污井段，分段計算沾污面積。d.判斷沾污類型，并進(jìn)行消除沾污面積的校正。e.若為分層注水，則按照消除沾污校正的原則進(jìn)行沾污校正，并將沾污校正面積歸位，再依次計算各注水層的面積。f.計算各注水層段的面積之和，求各層的相對吸水量和注水強(qiáng)度。注水井中，由于注水層溫度長期受低溫注入水溫度的影響，進(jìn)水層與非進(jìn)水層在溫度曲線上存在明顯差異。一般情況下，井溫曲線要與同位素曲線同時使用。圖8—19用井溫曲線分析示蹤測井曲線的異常顯示第三節(jié)注入剖面綜合分析一、注水井井溫測試

用以提高注水剖面測井解釋精度。測井曲線包括示蹤和流量兩類曲線。利用流量計分析結(jié)果，可以了解注入水在油管中的分層配注去向，示蹤方法可以了解各小層的具體注入量。如圖8-20所示：圖8—20流量計----示蹤測井綜合注水剖面測井圖二、注水井井中渦輪流量計測試

水蒸汽的狀態(tài)參數(shù)通常包括蒸汽壓P、比容V、蒸汽溫度t、焓h、熵S0、內(nèi)能（=h-PV）。（1）飽和水與干飽和蒸汽狀態(tài)參數(shù)的確定在定壓下把1千克水從0℃加熱到飽和水狀態(tài)所需的熱量

在定壓下由0℃升高到飽和溫度時，熵的變化為：

干飽和蒸汽的焓和熵分別為：2.水蒸汽性質(zhì)的計算（2）濕蒸汽狀態(tài)參數(shù)的確定濕蒸汽部分為飽和水，部分為飽和蒸汽，因此令x為濕蒸汽干度

則濕蒸汽狀態(tài)參數(shù)為實際注蒸汽時，蒸汽是通過油管進(jìn)入井底，然后進(jìn)入地層的。油管的外部為隔熱絕緣層，絕緣層的外部為環(huán)形空間，空間中充滿飽和水或濕蒸汽，環(huán)形空間外部為套管，套管外面為水泥環(huán)，水泥環(huán)外面為地層。因此，單位長度上從油管傳向地層的熱流量（熱損失）應(yīng)是通過各層熱流量上熱流的串聯(lián)，即

式中Ts是油管中蒸汽的溫度，Ta是地層溫度，r為半徑，為總的傳熱系數(shù)，hn是總的熱阻的單位為m·℃/w。（8—56）（8—55）二、蒸汽在井筒中的熱損失

（1）油管外不加隔熱層

a.油套環(huán)形空間為液體時

b.油套環(huán)形空間為氣體時

c.油套環(huán)形空間為蒸汽時

(8—64)(8—66)2.套管溫度的計算(2)油管外加隔熱層a.環(huán)空流體為液體時

b.環(huán)形空間為氣體時

c.環(huán)形空間為蒸汽時(8—68)(8—71)(8—74)聚合物驅(qū)油的作用是利用聚增加水溶液的粘度，減小流度比，擴(kuò)大體積波及系數(shù)，達(dá)到提高原油采收率的目的。采收率（ER）與驅(qū)替效率（ED）及體積波及系數(shù)（EV

）的關(guān)系為：第五節(jié)注聚合物剖面測量一、聚合物驅(qū)油原理

用能量大于10Mev的快中子照射聚合物中，流體中的活化氧產(chǎn)生氧的放射性同位素16N，放射

-射線后衰減，半衰期為7.13S。衰減過程中放出高能射線，16N衰變過程放射出射線能量為6.13Mev。儀器包括一個脈沖中子發(fā)生器和三個自然伽馬探測器，包括遠(yuǎn)近兩個探測器，另外一個安裝在遙測電子線路短節(jié)上。源距分別為2.54cm，5.08cm和38.1cm。測量時，可以得到三個獨立的測量結(jié)果。注入井中，探測器位于源的下方。生產(chǎn)井中測量時，探測器置于源的上方。二、氧活化法確定注聚合物剖面

1.氧活化測量原理測量時，可以記錄多個周期以提高測量精度。記錄到的信號是由背景、固定氧和流動氧組分的線性組合。采用最小加權(quán)二乘法進(jìn)行處理，計算背景計數(shù)率C1、數(shù)據(jù)開始時的固定計數(shù)率C2及總流動信號C3；總流動信號求出之后，利用其峰值可以確定平均流動時間，之后即可求出流速。2.測量信號數(shù)據(jù)處理在139.7mm套管和孔隙度為30%且充滿淡水的砂巖地層中，用脈沖中子儀器模擬測量響應(yīng)。水的通道是緊靠套管外側(cè)內(nèi)徑為76.2mm的管子，用一個刻度過的流量計測量管內(nèi)水的流動速度。圖8-27、8-28是用10S活化期的遠(yuǎn)探測器的測出的總流動信號結(jié)果(實線為理論響應(yīng));圖8-30中，給出的是管外水流動的實驗結(jié)果;圖8-31是可探測到的套管外流動的最小面積實驗結(jié)果。3.活化測量實驗圖8—27對靜態(tài)氧信號估算過高導(dǎo)致5到15英尺/分一段的觀測誤差。圖8—28靜態(tài)氧分量壓縮為150計數(shù)/周期。圖8—30最小可檢測竄槽尺與流速的關(guān)系圖8—31最小可檢測流量與流速成的關(guān)系測量前要對儀器進(jìn)行刻度,還要了解套管的型號、中子輸出水平、儀器方向、流動區(qū)域（套管內(nèi)外），并選擇活化時間（2秒或10秒）。如果測量目的是監(jiān)測管外竄槽，要求儀器定點居中對著目的層15分鐘，觀察遠(yuǎn)探測器的時間計數(shù)率，可對儀器作業(yè)情況進(jìn)行監(jiān)視。同時從GR探測器可以觀察高速流動，因此也應(yīng)觀察GR測量信號，資料處理后，確定是否有流動存在，若探測到低速流動，要重復(fù)測量，之后進(jìn)入下一測點。對于正常的顯示，建議應(yīng)用遠(yuǎn)探測器和GR探測器。在流量很小的情況下，要求同時采用近探測器（L=1ft）和遠(yuǎn)探測器（L=2ft）進(jìn)行資料處理。不能只用近探測器資料確定有無流動，因為井眼區(qū)域內(nèi)溫度變