PNN套管井储层饱和度测井.ppt

PNN套管井储层饱和度测井,用于剩余油饱和度监测的-脉冲中子套管井储层饱和度测井,套管井饱和度测井综述,油田进入高含水中、后开发期，一方面迫切需要了解单井井周和开发区块上的储层剩余油分布，寻找潜力油层，调整作业方案；另一方面，许多老井由于受当时条件的限制，缺少必要的测井资料，而无法对储层性质进行重新认识。常规的套管井储层评价测井方法主要有中子寿命测井和碳氧比（C/O）能谱测井以及两种方法的组合（PND、RST、RMT）。众所周知，上述方法均是通过测量、解析高能中子与地层发生非弹性散射、俘获反应所释放出的次生伽马射线来实现的。由于受储层本身存在的自然伽马和延迟伽马的影响，效果均不是很好。中子寿命测井记录的是热中子与地层俘获反应释放出的伽马射线强度，通过仪器中的伽马探头（碘化钠晶体）计数率换算出地层的宏观俘获截面。地层的热中子宏观俘获截面大小与地层水的矿化度高低有关，只有在高矿化度（10万ppm以上）地层水条件下，才能用该方法获得较满意的储层剩余油饱和度。由于不只是有热中子被俘获才产生伽马射线，在仪器的四周还存在其他的核反应，这些核反应同样可以产生伽马射线，还有地层中本身存在的伽马射线，所有这些伽马射线都必须与热中子俘获伽马分开，才能获得良好的测井处理结果。实际上要做到这一点是很困难的。,在低矿化度（5万ppm以下）地层水条件下采用的注硼（钆）中子寿命测井是以硼（钆）元素作为示踪剂，人为提高含水层位的热中子俘获截面的一种工艺方法，只能对已射孔层进行水淹评价，这种方法的工艺较复杂，要求地面动力配合进行压井、洗井、替液、闷井。此外，硼（钆）中子寿命测井侧重于在工艺上将油水层的曲线特征分开。在层间矛盾不突出的射孔层应用效果较好，基本能够达到替液前后两次俘获截面测井曲线的离差幅度与射孔层可动水饱和度成正比。但对于层间矛盾突出的射孔层该测试技术符合率不高。C/O能谱测井虽然不受地层水矿化度的影响，但由于存在着受井筒内流体影响严重、测井前必须洗井，仪器直径（89mm）偏大，必须起出油管才能测井，以及计数率低，统计误差偏大，且只有当储层孔隙度大于20%的条件下才能应用等问题，在一定程度上限制了C/O测井的应用。而奥地利HOTWELL公司推出的脉冲中子中子测井克服了上述测量方法的不足，采用独特的测量方式，即用仪器中的中子探测器（氦三管）直接测量高能脉冲中子发射后，地层中热中子数量随时间的变化关系，通过特有的处理手段和解释方法，在不洗井、不关井条件下成功地实现了过套管或过油管的储层监测，为油田的后期开发及剩余油开采提供了一种非常重要的监测手段。,套管井饱和度测井综述,脉冲中子测井原理,脉冲中子中子仪器的简称，使用中子发生器向地层发射14MeV的快中子，经过一系列的非弹性碰撞（10-8-10-7s）和弹性碰撞（10-8-10-7s），当中子的能量与组成地层的原子处于热平衡状态时，中子不再减速，此时它的能量是0.025eV，速度2.2105cm/s，与地层原子核反应主要是俘获反应。,表1.地层元素将2Mev的中子衰减到0.025ev的热中子所需的平均碰撞次,脉冲中子测井原理,快中子,发射Y射线,发射中子,靶核.基态,多次碰撞变成热中子,热镇子被俘获,多次碰撞变成热中子的速度因素-地层含氢指数N,快中子与地层元素的原子核发生非弹性和弹性碰撞造成它的能量损失，而影响中子能量损失的主要因素是地层元素的原子核质量。与一般物体发生弹性碰撞一样，如果被碰的粒子质量远大于中子的质量，发生碰撞后的中子质量基本上没有损失，但中子的运动方向会改变；如果被碰的粒子质量接近中子的质量时，中子的能量会大幅度衰减。由于中子与氢元素的质量很接近，所以在快中子的减速过程中，氢是最重要的元素（见表1）。在富含氢的地层中，快中子在短时间内大量的变成热中子，热中子被地层的其他元素俘获而大量消失，因此，在离中子源较远的探测器中测量到的中子计数率较低；在少氢的地层中，快中子在较长的时间内才能大量变成热中子而被地层其他元素俘获，在中子探测器中测量的中子计数率较高。脉冲中子测井通过长、短源距探测器的中子计数率变化，换算出地层的含氢指数N（定义为单位体积地层中的氢元素数量，将单位体积淡水的含氢指数刻度为1），根据所测的含氢指数可计算地层的孔隙度。如果地层中含大量气体，中子的计数率会变的很高（比低孔隙度地层可能还高），这是因为气体中的氢密度很小缘故，这也可以用来检测气层.,当快中子经多次碰撞变为热中子后，热中子在继续碰撞地层元素的过程中组常见的核反应是热中子的俘获，一个原子在俘获一个热中子后，产生一个新的同位素，这个同位素可以立即释放出具有特征能量值的伽马射线（称为俘获伽马射线），在地层中不同的元素对热中子具有差异极大的俘获能力（见表2），其中的硼、锂、氯元素是热中子的强俘获剂，氢、碳、氧和钙、硅、钾、铁、硫等元素是热中子的弱俘获剂，因此，根据俘获截面测井可辩别含氯水层、盐岩层与油气层，也可根据硼、锂含量多少区分泥岩、页岩、砂岩和其它化学岩及蒸发岩。热中子的俘获反应被应用在中子寿命和氯能谱测井中，中子寿命测井用俘获伽马射线计数率换算出地层的热中子寿命和地层宏观俘获截面sigma，氯能谱测井通过能谱开窗测量地层的含氯指数，计算地层的视矿化度，PNN测井除了计算其他参数外，用此原理测量俘获热中子的速率来换算出了测点的地层宏观俘获截面sigma 值。sigma 值被定义为单位体积的地层内所有矿物质俘获热中子的几率之和。测点中的sigma 值是中子源到探测器的一段地层俘获热中子的能力之和，值越高，表明地层俘获热中子能力越强，表3列出了几种常见地层矿物和流体的宏观俘获截面参数。从表3可看出，砂泥岩地层中对热中子俘获最有效的地层元素是氯、锂、硼，它们大多存在于地层骨架中，在泥质地层骨架中存在锂和硼，但在地层孔隙流体中大多存在氯离子。,.热中子继续碰撞地层元素被俘获的几率因素-地层宏观俘获截面sigma,脉冲中子测井仪器,脉冲中子仪器长6.78m，外径45mm，耐温135，耐压80Mpa，最大测速400m/h，可连续工作2小时，探测深度0.5m，纵向分辨率0.4m，利用两个探测器（即长、短源距探测器）记录从快中子束发射30s后的1800s时间的热中子记数率,每个探测器均将其时谱记录分成60道,每道30s,根据各道记录的热中子数量可以有效地求取地层的宏观俘获截面及储层含氢指数.据此在中-高矿化度地层水条件下,该项测井能分辨近井地带的油水分布,计算储层的含油饱和度,划分水淹级别,求取储层孔隙度,计算储层内泥质含量及主要矿物含量等.,脉冲中子测井资料解释,脉冲中子测井资料解释的地质模型是体积组分模型，地质基础是地层的孔隙度与地层的含氢指数成正比，与探测器附近中子的密度成反比；地层的含水饱和度与地层的含氯量成正比，与地层的俘获截面成反比。据此得到如下计算公式：泥质含量计算：Vsh=（GR-GRma）/（GRsh-GRma）孔隙度计算：=（N-Nma）/（1-Nma）-Vsh（Nsh-Nma）/（1-Nma）含水饱和度计算：Sw=（-ma-h+ma）/（w-h）-Vsh（sh-ma）/（w-h）其中，带角标sh代表泥质、ma代表砂岩骨架、w代表地层水、h代表油气，不带角标的GR、N、均表示测井值。,表1 常见岩石骨架和地层流体的热中子宏观俘获截面,1、砂岩骨架与孔隙中的原油、天然气、地层水的有明显差异，所以，地层的与孔隙度有关。2、地层水的俘获截面随含氯量增加而急剧增大，因此，可根据划分油、气、水界面，并定量确定含水饱和度。3、天然气的值很低，故而可识别气层。4、由于泥质和地层水矿化度的影响，测量结果必须进行校正。,油层剩余油饱和度计算,设VSh为泥质体积含量，为孔隙度，ma为岩石骨架的宏观俘获截面，sh为泥质的宏观俘获截面，Sw为含水饱和度，w为地层水的宏观俘获截面，hc为油或气的宏观俘获截面，则含泥质地层总宏观俘获截面为：式中:由中子俘获测井求得，其余参数、Vsh、w、sh、hc由其它方法提供。值得注意的是该方法只适用于高盐油田；在淡水油田，由于（1）式分母中的（W-hc）很小，因此，计算的Sw的误差很大。,测井应用,1、应用测井资料，寻找水层和潜力层，评价产层的水淹级别，认识油藏水淹规律，寻找出水层位，提高措施效果，为控水增油提供依据。2、检验固井质量，寻找窜槽和漏失层位。3、近远探测器计数率重叠曲线寻找漏失气层。4、定量求取剩余油饱和度。5、检查注灰、封堵效果6、识别盐间油气储层,测井应用实例,测井应用,2003.12.5射孔，2004年12月含水96.6%,2004.12.18补孔合采，日油8.6t，含水75%,图3.明94c井脉冲中子饱和度测井成果图,测井应用实例,测井应用,图4.明400井脉冲中子饱和度测井成果图,2004年12月8日射开，日产油11.5吨含水68%,测井应用实例,测井应用,图5.文79-186井脉冲中子饱和度测井成果图,测井前，日产油1 t，水27方，含水达96.4%。第47层为主要出水层（含油饱和度为15%）；封堵47层，同时打开36层与原井段合采，日产油16t、水22吨，日增油15t，含水下降到57.9%，解释的二级水淹与措施后的含水率相符。,寻找出水层位，为控水增油提供依据,2,测井应用,寻找出水层位，为控水增油提供依据,测井前，含水率为95%，13层为强出水点；封掉第13层后，日增油7.8吨，含水下降到21。,40 0,40 0,测井应用,近远探测器计数率重叠曲线寻找漏失气层,2,测井应用,脉冲中子测井定量求取剩余油饱和度,措施前，日产油0.4吨，日产水8.2吨，含水96%；措施后，日产油3.4吨，日产水0.9吨，含水21%，日增油3吨。,测井应用,脉冲中子俘获测井评价气层,投产后产气3.9104m3/d,测井应用,脉冲中子测井检查注灰、封堵效果,测井应用,中子寿命、C/O能谱和脉冲中子测井的综合对比,测井应用,结论,脉冲中子测井具有以下特点：可实现过油管有电缆测井；高精度的三探头解决方案；采用PCM半双工工作方式；单芯或多芯铠装电缆传输；自适应的可变门定时方案；定量的孔隙度指示和流量测量；可控的中子源；人机对话操作。总的来说，脉冲中子-中子测井以其测量精度高，动态范围广，适应系统能力强以及安全、可靠等优点而被国内外用户所接受；通过在我国大庆油田、吐哈油田、大港油田，江汉油田、胜利油田和中原油田的现场应用，已经摸索出了一套适合中国国情的脉冲中子-中子测井方法，并取得了良好的地质效果。相信通过我国广大测井工作者的继续努力，脉冲中子-中子测井在确定含水饱和度、盐间油气层识别、油层水淹级别评估、天然气层探测、薄层划分等方面将会有着广阔的应用前景。,