剩余油饱和度测井技术及应用

0引言大庆油田经过四十多年的开发，特别是中区已进入特高含水期，为了提高油田采收率、挖掘油田剩余储量，对套后剩余油饱和度测井方法提出了新的要求：（1）确定油井的高含水层位，达到油井增产降水的目的。

（2）寻找潜在的油层，提高薄层剩余油饱和度评价水平。

为油田的稳产提供可靠的保证。

（3）监测剩余油的空间变化，为油田开发效果分析，方案的调整提供可靠的资料。

1套后剩余油饱和度测井方法原理1.1测—注—测中子寿命测井原理：中子寿命测井采用脉冲中子源脉冲式向地层发射快中子，并利用探测器记录地层吸收热中子的宏观俘获截面及中子的平均生存时间。

该方法在高矿化度地层水和较高的孔隙度地区，可直接确定地层含油饱和度,但当地层水矿化度较低时，由于油、水的宏观热中子俘获截面差别较小，则计算的含水饱和度误差较大，因此，中子寿命测井采用测—注—测工艺方法来确定地层的剩余油饱和度。

大庆油田测—注—测中子寿命测井技术使用硼酸试剂。

优点：在井地层条件及施工工艺适合的情况下，通过合理控制压井，优化硼酸用量、浓度，确定合理注硼压力，了解硼酸扩散渗吸规律，确定选择最佳测试时间等，可准确判断高含水层位和窜槽层位。

缺点：该方法施工工艺复杂，价格昂贵，对裂缝发育和非均质性强的地层不适用。

1.2碳氧比能谱测井原理：C/O 能谱测井是一种脉冲中子测井方法，所依据的理论是快中子的非弹性散射理论，测量的是特征非弹性散射伽马射线。

在测量过程中，主要关注的是碳和氧的非弹性散射特征伽马射线,其能量分别为4.43Mev 和6.13Mev，由于岩石孔隙中的石油含有大量碳元素，储层岩石骨架中含有大量的氧元素，因此，通过分析非弹性散射伽马射线能谱，便可以知道地层中的碳和氧元素的相对含量，从而由碳氧比值的高低可计算出储层的含油饱和度。

优点：是几乎不受地层水矿化度影响，能够在套管井中确定地层含油饱和度。

在油田注水开发过程中，可以用来在套后生产井划分水淹级别，在枯竭井中寻找新层位和判别油气界面等。

浅析套管井中剩余油饱和度测井技术与应用作者：吴高福来源：《中国石油和化工标准与质量》2013年第18期【摘要】当前，套管井中剩余油饱和度常用的测井技术有碳氧比能谱（C/O）测井、中子寿命测井和脉冲中子衰减能谱（PND）测井等。

本文就这几种常见的套管井剩余油饱和度测井技术在江苏油田中的应用做了具体阐述，并分析了未来剩余油饱和度测井技术的研究方向，以期为提高我国油田的采收率做出有意探索。

【关键词】套管井剩余油饱和度测井技术 C/O测井 PND测井众所周知，油田进入到高含水开发期之后，油田储采失衡，油层间矛盾日益凸显，剩余油分布进一步复杂化和零散化，油层分布的规律日益复杂，剩余油监测技术不断提高。

江苏油田是典型的复杂断块中渗油藏，因而针对江苏油田的特点，开展不同套管井剩余油饱和度测井技术的研究和开发，对了解江苏油田的地层剩余油分布具有重要意义，也对我国其他类似油田深化油藏认识、指导油田进行精细化开发和增强油田采收率具有一定的指导意义。

1 江苏油田套管井中常用的剩余油饱和度测井技术1.1 碳氧比能谱（C/O）测井碳氧比能谱（C/O）测井的基本原理为[1]：中子发生器发射脉冲中子流穿透套管、水泥环和地层中介质从而发生俘获和非弹性散射等反应，利用C、O、Ca和Si等元素核反应截面不同，次生的伽马射线具有较大差别的特征能量，从而测量出俘获谱和非弹性散射，以计算出Si/Ca和C/O等曲线，从而划分出岩性剖面求得含油饱和度，确定油气层进而划分出水淹等级。

江苏油田的X17采油井于2007年11月使用C/O测井技术测试，3号层呈弱水淹层，4、5和6号层呈强水淹层，7和8号层为水层。

该技术较早的应用于江苏油田，但其受井筒内流体的影响较为严重，计数率偏低，存在较大的统计误差，且储层孔隙度不小于20%时方才能定量计算含油饱和度，因此，该技术在实际运用过程中存在较大的限制。

1.2 中子寿命测井所谓中子寿命测井，即通过运用下井仪器中的中子发生器，向地层发射出脉冲高能快中子，其和进行多次碰撞然后成为热中子，而不同地层对这些热中子的吸收能力不尽相同[2]。

PNN（脉冲中子中子）剩余油气饱和度测井
1、独特热中子探测：解决低孔隙度、低矿化度难题。

2、独特的高温设计：工作环境可高达150°。

3、独特的记录方式：记录热中子衰竭时间谱。

4、独特的成像技术：可直观消除井眼影响。

5、高精度评价技术：寻找出水点和剩余油。

6、独特的测量方法克服了标准中子寿命测量仪器中存在的，在低矿化度情况下，不能有效区分油水层位的问题。

7、施工作业简单，可以在油管内测量，大大减少作业成本。

8、完全可以在水平井中测量，解决水平井中找水的难题。

9、可以在新井和老井中测量，为原油开采提供客观、准确的依据。

10、在地层孔隙度8%的情况下有很好的应用实例。

11、在地层水矿化度1000ppm的情况下有很好的应用实例。

PNN与其它脉冲中子测井方法的比较表。

PNN测井技术在井中储层测井评价中的应用摘要：随着油田长期不断的勘探开发，许多油田已经进入高含水期，油田的稳产所面临的困难不断增多。

油田开发实践证明目前的一次开采率仅占石油地质储量的1/3，而剩余的2/3由于各种因素的影响仍以地质储藏的方式存在于地下，是油田持续开发和实现稳产的重要。

但是，如何利用新的测井方法和技术手段识别水淹层、确定剩余油藏的饱和度及其地质分布状况，是提高老旧油田采区采收率、提高油田企业经济效益而迫切需要解决的重要课题。

本文主要分析PNN测井技术在井中储层测井评价中的应用。

关键词：PNN测井；热中子；含油饱和度；流体性质引言PNN仪器的测量原理是采用热中子测量法（中子－中子），就是直接测量脉冲高能中子发射后，地层中热中子的数量随时间的变化关系。

PNN仪器的中子发生器发射出14.1Mev的高能量中子，这些中子射出后经过与地层的物质相互作用后，这样进行多次的相互作用，中子的能量就会不断地减少，直到他们能量降低到热中子能级（大约0.025Mev）的时候，这些中子就将发生中子吸收反映（即热中子俘获反应）。

在这整个过程中，PNN的中子探测器将会记录下中子的脉冲数。

PNN仪器就是采用的这种测量方法，直接测量俘获之前的热中子。

1、PNN测井仪测量原理PNN的中子探测器是由长短两个探头组成，分别记录热中子随时间变化的热中子的冲脉数。

每个探测器的热中子数量按照时间分为60道，每道的时间宽度为36us。

PNN中子发射率n/s，中子脉冲宽度1-3ms，发射周期为75ms。

中子发生器发射出来的中子在与地层中的物质多次碰撞后，迅速衰减到热中子能级，之后被地层中的元素所吸收，吸收的速度取决于v*Σabs,其中v表示热中子的速度（在给定的温度下是一个常数），Σabs是地层的视俘获截面。

如果只存在中子俘获反应，那么中子的数量呈指数衰减。

因为水的俘获截面比油的俘获截面要大，所以在水中热中子的衰减速度要快。

中子在任何一个时间的数量可以表达成为这样一个公式：N1=N0*e(-v*Σabs*t1)（1）其中：N1为t1时刻单位体积内的热中子数量；N0为t=0时刻单位体积内热中子的数量；t1为记录时间点；Σabs――地层单位体积的总俘获截面(v=2200m/s,75oF)。

套后剩余油饱和度测井方法适应性分析及应用实践摘要：套后饱和度主要测试方法有中子寿命测井、中子能谱测井、电法测井等，不同的方法具有不同的适用性，针对不同的井况及地质条件，选择不同的测试方法，避免各种方法的理论影响因素能够提高测试结果的符合率，从而指导油田开发。

关键词：套后饱和度符合率 PNN测井 PSSL测井过套管电阻率测井套后饱和度测试是指固井以后在套管内进行的饱和度测试方法，是监测油气田开发动态的重要技术手段，主要利用储层、孔隙流体（油水气）的岩性、物性、电性、含油性特征的差异，来评价剩余油饱和度，为开发调整及措施实施提供依据。

一、主要套后饱和度测井方法及原理（1）碳氧比测井碳氧比测井是中子能谱测井中的一种，它依据快中子的非弹性散射阶段的理论，利用中子发生器向地层发射高能中子，高能中子与地层元素发生非弹性散射，产生次生伽马射线，与碳元素产生能量为4.44MeV的次生伽马射线，与氧元素产生6.13MeV的次生伽马射线。

碳氧比测井依据水中不含碳元素，油中不含氧元素原理，通过能谱分析的方法测得地层碳元素和氧元素的分布，从而分析地层剩余油饱和度。

碳氧比测井的主要参数有:碳/氧（C/O）、硅/钙（Si/Ca）、俘获硅（Si）、钙/硅（Ca/ Si）。

碳氧比的解释原理为：（2）PNN测井 PNN测井是中子寿命测井的一种，当中子源产生的高能中子流（En=14Mev）进入地层时，中子与地层物质的原子核发生作用。

快中子经过多次碰撞后变为热中子（En=0.025ev），热中子从产生时刻起到被俘获的时刻止，所经历的平均时间称为热中子寿命（τ）。

τ与热中子宏观俘获截面∑成反比（τ=4550/Σ）。

∑是单位岩石体积中所有元素的微观俘获截面的总和---宏观俘获截面。

不同物质对热中子的俘获几率不同（即俘获截面不同），因此通过测量热中子的衰减时间（即中子寿命），就可以区分地层中物质的含量，这就是中子寿命测井的基本原理。

PNN测井也是热中子寿命测井的一种，与普通热中子寿命不同的是， PNN仪器探测的是地层中热中子本身数量的多少—热中子计数率，根据热中子的衰减情况计算热中子的寿命，进而求出热中子的宏观俘获截面Σ来研究地层及孔隙流体性质的测井方法。

赵建鹏,陈惠,李宁,等．P N N 剩余油饱和度测井解释参数确定方法及应用[J．石油物探,２０２３６２５９９９㊀Ｇ１００６Z HA OJ i a n p e n g ,C H E N H u i ,L IN i n g ,e t a l ．I n t e r p r e t a t i o n p a r a m e t e r a s s e s s m e n t o fP N Nr e m a i n i n g o i l s a t u r a t i o n l o g g i n g an d i t s a p p l i c a t i o n [J ]．G e o p h y s i c a l P r o s p e c t i n g fo rP e t r o l e u m ,２０２３,６２(５):９９９㊀Ｇ１００６收稿日期:２０２２Ｇ０７Ｇ２６.第一作者简介:赵建鹏(１９８７ ),男,博士,副教授,主要从事储层测井评价和岩石物理属性模拟研究.E m a i l :z j p s n o w＠１２６．c o m 基金项目:陕西省重点研发计划项目(２０２１G Y Ｇ１１３)资助.T h i s r e s e a r c h i s f i n a n c i a l l y s u p p o r t e db y t h eK e y R e s e a r c ha n dD e v e l o p m e n t P r o g r a mo f S h a a n x i (G r a n tN o ．２０２１G Y Ｇ１１３)．P N N 剩余油饱和度测井解释参数确定方法及应用赵建鹏１,２,陈㊀惠３,李㊀宁３,曹㊀浩１,寇培鑫１,谭成仟１,２(１．西安石油大学地球科学与工程学院,陕西西安７１００６５;２．陕西省油气成藏地质学重点实验室,陕西西安７１００６５;３．中国石油集团测井有限公司地质研究院,陕西西安７１００７５)摘要:测井解释参数的确定是脉冲中子中子(P N N )测井剩余油饱和度定量解释的关键.首先分析了P N N 饱和度定量解释标准岩石物理体积模型与改进模型形式上的统一性;然后阐述了俘获截面解释参数的确定方法,并基于P y Q t 工具包开发了图版法解释参数选择模块;最后利用该模块中的增强图版法对实际测井资料的解释参数进行了确定,并进行了饱和度计算.结果表明,P N N 饱和度定量解释的关键为区域解释参数的选择,而图版法解释参数选择模块能避免改进模型中区域特征因子的确定问题,并能较准确得到不同组分的区域俘获截面解释参数.P N N 测井饱和度计算结果与过套管电阻率饱和度计算结果一致性较好,且与实际生产动态情况相吻合,证明了俘获截面解释参数选取方法的可行性与准确性.该方法对P N N 测井㊁热中子成像测井(T N I S )以及脉冲中子寿命测井(N L L )的饱和度定量解释具有指导意义和实际应用价值.关键词:P N N 测井;剩余油饱和度;水淹层;俘获截面;岩石物理体积模型;图版法;饱和度定量解释中图分类号:P ６３１文献标识码:A文章编号:１０００Ｇ１４４１(２０２３)０５Ｇ０９９９Ｇ０８D O I :１０．１２４３１/i s s n ．１０００Ｇ１４４１．２０２３．６２．０５．０１７I n t e r p r e t a t i o n p a r a m e t e r a s s e s s m e n t o fP N Nr e m a i n i n g o i l s a t u r a t i o n l o g g i n g a n d i t s a p pl i c a t i o n Z H A OJ i a n p e n g １,２,C H E N H u i ３,L IN i n g ３,C A O H a o １,K O U P e i x i n １,T A N C h e n g qi a n １,２(１．S c h o o l o f E a r t hS c i e n c e s a n dE n g i n e e r i n g ,X i a nS h i y o uU n i v e r s i t y ,X i a n ７１００６５,C h i n a ;２．S h a a n x iK e y L a b o r a t o r y o f Pe Ｇt r o l e u m A c c u m u l a t i o n G e o l o g y ,X i a n ７１００６５,C h i n a ;３．G e o l o g i c a lR e s e a r c hI n s t i t u t e ,C h i n a P e t r o l e u m L o g g i n g Co ．,L t d ．,X i a n ７１００７５,C h i n a )A b s t r a c t :A s s e s s m e n t o f l o g g i n g i n t e r p r e t a t i o n p a r a m e t e r s i sac o r e i s s u e i n q u a n t i t a t i v e l y i n t e r p r e t i n g re s i d u a l o i l s a t u r a t i o n i n P u l s e dn e u t r o n Ｇn e u t r o n (P N N )l o g g i n g ．I n t h i s s t u d y ,t h e s t a n d a r d p e t r o p h ys i c a l v o l u m em o d e l a n dm o d i f i e dm o d e l f o r t h e q u a n t i Ｇt a t i v e i n t e r p r e t a t i o no fP N Ns a t u r a t i o nw e r e a n a l y z e d ,t h em e t h o du s e d t od e t e r m i n e t h e c a p t u r e s e c t i o no f d i f f e r e n t c o m p o n e n t s ,n a m e l y m a t r i x ,s h a l e ,f o r m a t i o nw a t e r ,a n dh y d r o c a r b o n s ,w a s d i s c u s s e d ,a n d a g r a p h i c a l i n t e r p r e t a t i o n p a r a m e t e r s e l e c t i o nm o d u l e w a s d e v e l o p e db a s e do nP y Q t ．T h e i n t e r p r e t a t i o n p a r a m e t e r sw e r ed e t e r m i n e du s i n g t h e g r a ph i c a l Ｇe n h a n c e d m e t h o do f t h i sm o d Ｇu l e ,a n d t h e a c t u a l l o g g i n g d a t a o f t h eP N N w e r e i n t e r p r e t e d a n d a n a l y z e d ．T h e r e s u l t s h a v e s h o w n t h a t t h e s t a n d a r d p e t r o p h ys i c a l v o l u m em o d e l a n d t h em o d i f i e dm o d e l f o r t h e q u a n t i t a t i v e i n t e r p r e t a t i o n o f P N Ns a t u r a t i o n h a v e u n i t yi n f o r m ,a n d t h e e s s e n c ew a s t h e s e l e c t i o no f r e g i o n a l i n t e r p r e t a t i o n p a r a m e t e r s ．T h e i n t e r p r e t a t i o n p a r a m e t e r s e l e c t i o nm o d u l ed e v e l o p e db a s e do nP y Q tm e e t s t h e r e q u i r e m e n t s o f l o g g i n g i n t e r p r e t a t i o n ,a v o i d s t h e d e t e r m i n a t i o n o f r e g i o n a l c h a r a c t e r i s t i c f a c t o r s o f t h em o d i f i e dm o d e l ,a n d a c Ｇc u r a t e l y o b t a i n s t h e r e g i o n a l c a p t u r e s e c t i o n p a r a m e t e r s o f d i f f e r e n t c o m p o n e n t s ．T h e s a t u r a t i o n i n t e r p r e t a t i o nr e s u l t o fP N Nl o gＧg i n g i s i n l i n ew i t h t h e c a s eＧh o l e r e s i s t i v i t y l o g g i n g i n t e r p r e t a t i o nr e s u l t a n d i s c o n s i s t e n tw i t ht h e a c t u a l p r o d u c t i o n p e r f o r m a n c e d a t a．T h i s d e m o n s t r a t e s t h e s u i t a b i l i t y a n da c c u r a c y o f t h e p r o p o s e d i n t e r p r e t a t i o n p a r a m e t e r s e l e c t i o nm e t h o d．T h i sm e t h o d i s i mＧp o r t a n t f o r q u a n t i t a t i v e l y i n t e r p r e t i n g s a t u r a t i o n i nP N N,t h e r m a ln e u t r o n i m a g i n g l o g g i n g(T N I S),a n d p u l s e dn e u t r o nl i f e t i m e l o g g i n g(N L L)．K e y w o r d s:P N Nl o g g i n g,r e m a i n i n g o i ls a t u r a t i o n,w a t e rＧf l o o d e dl a y e r,c a p t u r es e c t i o n,p e t r oＧp h y s i c a lv o l u m e m o d e l,g r a p h i c a l m e t h o d,q u a n t i t a t i v e s a t u r a t i o n i n t e r p r e t a t i o n㊀㊀油田开发中后期,剩余油饱和度监测对油田增储上产和稳油控水具有重要意义.脉冲中子测井已成为识别水淹层以及确定油藏剩余油饱和度的重要方法[１],该方法评价剩余油饱和度的模式主要分为基于非弹性散射的碳氧比(C/O)测量模式和基于俘获反应的俘获测量模式[２].C/O测量模式受地层水含盐浓度的影响较小,但当地层孔隙度小于１５％时应用效果变差,且一般要求多次测量消除目的层段测井的涨落误差.俘获测量模式是测量中子被地层俘获后释放出的伽马射线强度,在低孔隙度㊁低矿化度储层中应用效果较差.脉冲中子中子(P N N)测井与传统的中子寿命测井有很大的区别,它是测量没有被地层俘获的热中子,在低孔隙度㊁低矿化度储层中适应性强,在国内外各油田剩余油挖潜中发挥了重要作用[３].P N N测井饱和度定量解释的基础是岩石物理体积模型,但模型中解释参数的确定是困扰测井解释人员的难点问题[４Ｇ６],也是影响剩余油饱和度计算精度的重要因素.黄志洁等[７]分析了P N N测井技术特点及传统岩石物理体积模型的局限性,对模型的适应范围进行了详细分析,认为采用理论或实验分析值选取P N N测井体积模型的解释参数适应性较差.肖承文等[８]认为P N N测井饱和度定量解释参数具有较大的分布范围,直接进行饱和度定量计算容易产生较大误差,利用未生产层段的P N N测井值与电阻率之间的相关关系,计算射孔层段的当前电阻率,进而利用计算的当前电阻率确定射孔层段当前含油饱和度,以此来避免P N N测井解释参数的选择.孟宪涛等[９]通过建立泥质密度与俘获截面之间的相关关系确定泥质的俘获截面,但该方法依赖于常规测井中的密度曲线,当密度曲线不存在时,单井应用受限.赵秀峰[１０]对肯基亚克油田P N N测井数据进行了分析并基于理论方法确定了解释参数,但油层水淹后地层水性质复杂,理论方法计算的地层水宏观俘获截面,往往具有较大误差.刘珈辰等[１１]针对体积模型中解释参数选择范围较大的问题,利用对俘获截面测井响应方程中各解释参数进行偏导数计算,分析了骨架㊁泥质㊁地层水以及油气俘获截面的变化对含水饱和度计算结果的敏感性.此外,部分学者针对研究靶区的地质特点,对标准岩石物理体积模型进行了不同的改进.例如,郭海敏等[１２]针对低孔㊁低渗储层引入了区域特征系数K.张新雨等[１３]针对高泥质含量储层引入校正因子F.胡冰恒等[１４]针对泥质含量和低矿化度两种因素对俘获截面测量值的影响,引入了双校正因子K１和K２,改进的体积模型在研究靶区都取得了较好的应用效果,提高了剩余油饱和度计算精度.但是校正因子的求取需要一定的前提条件,并且在引入校正因子的同时,无形中也引入了多余的变量,使得该方法在实际生产应用中存在一定困难.本文在P N N测井饱和度定量解释标准体积模型与改进模型统一性分析的基础上研究了P N N饱和度定量解释模型中区域俘获截面参数确定方法,并通过实例分析证明本文方法的可行性与准确性,以期对利用P N N测井进行饱和度定量解释提供方法借鉴.１㊀测量原理P N N测井通过脉冲中子发生器将１４．１M e V的快中子发射到地层,快中子进入地层后与物质的原子核发生碰撞将产生减速㊁扩散和被俘获几个过程.非弹性散射是中子能量损耗的主要方式,发生在中子发射后１０－８~１０－６s时间段;弹性散射发生在中子发射后１０－６~１０－３s时间段,该过程使得中子的速度变得缓慢,慢化后的热中子(能量约０．０２５e V)在其它物质附近漫游时,很容易被俘获吸收发生俘获反应. P N N测井仪器利用两个不同源距的３H e计数管(效率９７％)以３ˑ１０－５s的采样间隔记录快中子发射３ˑ１０－５s后的１．８ˑ１０－３s时间内的热中子记数率,每个探测器记录６０道[１５],根据记录的热中子计数率生成热中子时间衰减谱,并根据时间衰减谱确定中子寿命τ,然后利用公式(１)确定地层的宏观俘获截０００１石㊀油㊀物㊀探第６２卷面[１６].Σ＝４５５０τ(１)式中:Σ为测井获得的地层俘获截面.P N N 测井直接测量没有被地层俘获的热中子,在低孔隙度㊁低矿化度的地层,没被俘获的热中子多,探测器记录的计数率高,因此P N N 测井在低矿化度㊁低孔隙度储层具有较高测量精度[１７].２㊀定量解释模型与解释参数选择２．１㊀解释模型分析P N N 测井饱和度定量解释的基础与传统的中子寿命测井一致,均基于岩石物理体积模型.将储层看成是由骨架㊁孔隙和泥质组成的简化模型,孔隙中含有油气㊁水等流体(图１).储层总的俘获截面Σ可表示为各组分俘获截面贡献之和[１８],即:Σ＝(１－V s h －φ)Σm a ＋V s h Σs h ＋φ(１－S w )Σh ＋φS w Σw(２)式中:V s h 为泥质含量;φ为孔隙度;Σm a 为骨架的俘获截面;Σs h 为泥质的俘获截面;Σh 为油气的俘获截面;Σw 为地层水的俘获截面.图１㊀P N N 测井岩石物理体积模型与标准岩石物理体积模型不同,部分学者在研究过程中,根据研究区特征,在标准体积模型的基础上,引入区域特征因子对标准岩石物理体积模型进行改进.郭海敏等[１２]针对测量结果在不同区域的差异性,在标准体积模型的基础上引入具有区域特征的系数K ,将地层俘获截面表示为:Σ＝(１－V s h －φ)(K Σm a )＋V s h (K Σs h )＋φ(１－S w )(K Σh )＋φS w (K Σw )(３)㊀㊀张新雨等[１３]对海上某油田P N N 测井解释研究中,分析了泥质含量对P N N 测井响应特征的影响,针对高泥质含量储层引入校正因子F ,将地层俘获截面表示为:Σ＝(１－V s h －φ)Σm a ＋V s h (F Σs h )＋φ(１－S w )Σh ＋φS w Σw (４)㊀㊀胡冰恒等[１４]在华北油田留北构造带储层研究过程中,针对低地层水矿化度㊁高泥质含量储层,在标准体积模型的基础上引入校正因子K １和K ２,将地层俘获截面表示为:Σ＝(１－V s h －φ)Σm a ＋V s h (K １Σs h )＋φ(１－S w )Σh ＋φS w (K ２Σw )(５)㊀㊀由公式(３)至公式(５)可以看出,改进体积模型均为在标准体积模型的基础上对不同组分俘获截面参数乘以区域特征因子,从本质上讲,是区域俘获截面解释参数选取的问题,因此,改进后的模型可写成以下统一形式:Σ＝(１－V s h －φ)Σ∗m a ＋V s h Σ∗s h ＋φ(１－S w )Σ∗h ＋φS w Σ∗w (６)式中:Σ∗m a ,Σ∗s h ,Σ∗h ,Σ∗w分别为考虑区域特征的俘获截面解释参数.因此,区域俘获截面解释参数的确定是P N N 测井饱和度定量解释的核心问题.由公式(６)可得:S w ＝(Σ－Σ∗m a )－φ(Σ∗h －Σ∗m a )φ(Σ∗w －Σ∗h )－V s h (Σ∗s h －Σ∗m a)φ(Σ∗w －Σ∗h )(７)２．２㊀解释参数选择通常情况下,在P N N 测井定量计算饱和度的参数中,孔隙度㊁泥质含量主要由常规测井获得.因此,本文主要讨论岩石骨架㊁泥质㊁地层水及油气的俘获截面确定方法.２．２．１㊀解释参数取值范围及理论确定方法１)岩石骨架宏观俘获截面.岩石骨架的俘获截面与骨架的组成元素及其相对含量有关,岩石骨架的俘获截面与主要造岩矿物俘获截面值存在不同,不同文献中关于骨架俘获截面的取值范围有一定区别[１９Ｇ２０].一般情况下,储层岩性确定后,骨架的俘获截面变化范围较小,常见岩石骨架中石英砂岩俘获截面为８c ．u ．(１c ．u ．ʈ０ ０２８m ３),白云岩俘获截面为８c ．u ．,石灰岩俘获截面为１２c ．u ．(图２),通常选用理论值即可满足P N N 测井定量解１００１第５期赵建鹏等．P N N 剩余油饱和度测井解释参数确定方法及应用㊀㊀㊀㊀图２㊀不同组分俘获截面变化范围释要求.２)泥质宏观俘获截面.泥质的俘获截面与构成泥质的粘土矿物类型有较大关系,不同研究地区的泥质俘获截面变化范围很大,一般为２５~５０c．u．(图２).在实际应用中,可以根据研究区实际测井资料,从俘获截面测井曲线上的纯泥岩段直接读取或利用直方图法确定研究区泥质的俘获截面参数[２１].３)地层水宏观俘获截面.地层水的俘获截面主要与水中盐类离子的类型及含盐浓度有关.地层水的俘获截面具有较大的变化范围(图２),它与N a C l溶液矿化度具有较高的相关性,而与温度㊁压力相关性较小.当地层水中含有除C l以外的其它元素时(如B和L i),需将其它的离子成分的矿化度按照特定转换系数换算成等效的N a C l溶液矿化度.然后根据公式(８),按等效的N a C l溶液矿化度计算地层水俘获截面[１０].Σw＝２２．１＋０．３４１C＋０．０００２５C２(８)式中:C为等效N a C l溶液矿化度,单位为g/L.但油层水淹后地层水性质复杂,理论方法计算的地层水宏观俘获截面,往往存在较大误差.４)油气宏观俘获截面.油的俘获截面与油的密度以及溶解油气有关,其变化幅度一般不大(图２).普通原油的俘获截面分布范围较小,主要为１８~２２c．u．,重质油大于２２c．u．.油的俘获截面可利用(９)式计算[１０].Σo＝２２．３(１＋GO R/２２０００)０．７１５(９)式中:G O R为油气比,单位m３/m３.天然气的俘获截面值与地层压力㊁地层温度以及天然气组分等有关,一般小于１２c．u．(图２).天然气的俘获截面可以通过公式(１０)计算:Σg＝P(１．３８γg＋０．２３８)２５６＋１．４(１．８T＋３２)(１０)式中:γg为天然气的相对密度;P为地层压力;T为地层温度.２．２．２㊀图版法确定解释参数由２．２．１节可知,泥质俘获截面虽然变化范围较大,但可以通过俘获截面测井曲线得到区域泥质俘获截面值.油㊁骨架和地层水的俘获截面均有一个变化范围,其中骨架与油的俘获截面变化范围较小,一般选用理论分析值即可满足解释需要;而水的俘获截面与地层水矿化度有较强相关性,具有较大的变化范围,同时也是较难确定的解释参数.与上述方法不同,图版法通过对实际测井数据的分析可以获取区域性的俘获截面解释参数,从而提高饱和度解释结果的准确性.P N N测井解释图版主要有３种:①简单交会图法;②H I N G L E图版法;③增强图版法.图版法的本质作用是帮助测井解释人员选取合适的区域俘获截面解释参数.其中,增强图版法同时考虑了孔隙度㊁泥质含量对俘获截面测井值的影响,具有更好的适应范围,是饱和度定量解释中最常用的方法[２２].在增强图版中纵坐标为孔隙度,横坐标为经过泥质校正的且用孔隙度曲线进行归一化的俘获截面测井曲线.增强图版法首先计算经泥质校正和孔隙度归一化后的纯水线(公式(１１))和纯油线(公式(１２)),然后在油线㊁水线之间通过线性内插可以得到任意含水饱和度线.水线计算公式为:ΣSw＝１００％＝[Σm a(１－φ)＋Σwφ]φ(１１)㊀㊀油线计算公式为:ðS w＝０％＝[ðm a(１－φ)＋ð０φ]φ(１２)㊀㊀由于增强图版的饱和度线是在不含泥质情况下计算的,因此对实际井资料进行处理时,需对测井测量的俘获截面曲线进行泥质校正,具体校正公式如下:２００１石㊀油㊀物㊀探第６２卷Σs h ＝０％＝Σ－V s h (Σs h －Σm a )(１３)㊀㊀为突出放大孔隙流体对俘获截面测量值的影响,利用孔隙度对俘获截面进行归一化处理,公式如下:Σn o r m ＝φΣs h ＝０％(１４)式中:Σn o r m 为孔隙度归一化后的俘获截面.基于上述理论,利用P yQ t 开发了图版法解释参数选择模块,加载实际测井数据并选择对应模型及曲线绘制交会图.通过改变俘获截面解释参数的大小,调整纯油线与纯水线的位置,使处理井段实际地层测井数据点合理落在增强图版相应的区域,以此来确定区域俘获截面参数(图３).该模块也可应用于任何测量地层俘获截面曲线的饱和度定量解释.应用图版法的前提是要求测井数据里同时含有未水淹和已水淹的地层,利用未水淹油层确定油线位置,利用高水淹或者水层来确定水线位置.当处理井段缺少油层㊁高水淹或者水层时,可从邻井同层位取适当样本点辅助确定油线与水线位置.由于图版法根据实际测井资料进行分析,通过调整俘获截面参数值使油线㊁水线及测量点合理分布,该方法确定的俘获截面参数反映了研究区的区域特征,因此避免了改进模型中区域特征因子的求取.图３㊀增强图版法归一化俘获截面与孔隙度交会结果为了评价P N N 饱和度定量解释结果的可靠性,引入可信系数对计算结果进行分析,可信系数计算公式为[１０]:X S ＝１－ΣS w ＝０％ΣS w ＝１００％æèçöø÷ˑ１．３３(１５)㊀㊀可信系数反映了地层孔隙度一定时,油层与水层的俘获截面测井响应特征的差异性.当可信系数大于０．５时,认为饱和度定量解释结果是可靠的.３㊀实际应用为验证解释参数选取的合理性,选取同时测量过套管电阻率和P N N 测井的G ３５井进行分析,该井所处油藏为典型的边底水油藏,具有统一的油水界面,且水淹类型为地层水水淹.原生产层段为１３,１４号层,初始油产量为６２．５t /d ,产水率为２％.此后生产过程中,产水率逐渐增加,根据最新生产动态数据,该井日产油为５．９t ,产水率高达９０％.为寻找潜力层及堵水作业提供依据,该井随后进行了P N N 测井与过套管电阻率测井.增强图版法涉及４个参数,分别为骨架㊁泥质㊁油及地层水的俘获截面.对４个参数全部进行调整工作量大,且多解性强,因此按照如下步骤确定P N N 测井俘获截面解释参数.１)确定油的俘获截面.油的俘获截面变化范围较小,研究区目的层段无气层显示,油气比低,平均G O R 为１５．０m ３/m ３,利用公式(９)计算可得研究区油的俘获截面为２１c ．u ．.２)确定泥质的俘获截面.绘制G ３５井泥岩段俘获截面分布直方图,要求该泥岩段井径稳定且与解释层位接近,通过直方图确定该井处理井段泥质俘获截面约为２９．５c ．u ．(图４).３)确定骨架的俘获截面.当油和泥质的俘获截面确定后,油线位置仅与骨架俘获截面有关,调整骨架俘获截面参数值,改变油线位置,使其位于实际测㊀㊀㊀㊀图４㊀G ３５井泥质俘获截面频数统计３００１第５期赵建鹏等．P N N 剩余油饱和度测井解释参数确定方法及应用量点的上方(图５).４)确定地层水俘获截面.调整地层水的俘获截面参数,改变水线位置,使所有实际测量点位于水线上方(图５).通过步骤１)至步骤４)确定油㊁泥质㊁骨架㊁地层水的俘获截面后,可根据射孔层段㊁裸眼井饱和度解释结果及生产动态资料对俘获截面解释参数进行微调,使处理井段实际地层测井数据点合理落在增强图版相应的区域.通过图５可确定G３５井骨架㊁泥质㊁油㊁地层水的区域俘获截面分别约为８,２９．５,２１,６５c．u．.利用增强图版法获取的区域俘获截面解释参数对G３５井进行处理,解释结果如图６及表１所示.㊀㊀㊀㊀图５㊀G３５井归一化俘获截面与孔隙度交会结果图６㊀G３５井P N N测井解释成果(解释结论道中５,６,７,８,１０号层为油层,９号层为致密夹层,１３,１４号层为高水淹层)４００１石㊀油㊀物㊀探第６２卷表１㊀G ３５井P N N 测井解释成果层号测量井段/m 顶深底深厚度/m 孔隙度,％渗透率/ˑ１０－３μm ２泥质含量,％原始含水饱和度,％P N N 含水饱和度,％R L A C 含水饱和度,％解释结论备注５２３１０．７２３１３．３２．６２７．３４７３．４９２５．１１５．３１５．７１５．４油层补孔６２３１５．４２３１８．５３．１１６．４０．９３３８．９５４．４５５．５５６．０油层补孔７２３１９．０２３２４．８５．８２４．２９５．６４２４．７１６．５１６．７１９．４油层补孔８２３２６．６２３２９．９３．３１８．９６．２４３５．２５５．２５５．２５５．６油层补孔１０２３３０．３２３５６．０５．７２４．４７０．２７１８．６１５．３１５．３１７．３油层补孔１３２３７２．２２３８１．１８．９１８．８１２．７６２６．７４７．７６４．２６０．４高水淹堵水１４２３８１．６２３８９．０７．４２４．６１２６．６７２０．２３１．７５０．４５４．２高水淹堵水图６中第６道为P N N 计算饱和度与过套管电阻率计算饱和度对比道,第７道为P N N 计算饱和度与裸眼井含水饱和度对比道,第９道为解释结论道,其中５,６,７,８,１０号层为油层,９号层为致密夹层,１３,１４号层为高水淹层.由图６及表１可以看出,P N N 饱和度解释结果与过套管电阻率解释结果基本一致,并且储层可信系数均大于０．５,符合定量解释标准,计算结果可靠.同时,通过P N N 含水饱和度与裸眼井含水饱和度对比,认为５,６,７,８,１０号层P N N 含水饱和度与裸眼井含水饱和度相近,剩余油饱和度较高,开发潜力较大,可接替成为产油层段.而该井原生产层位１３,１４号层则水淹比较严重,因此根据P N N 测井结果对原生产层段进行堵水作业,对５,６,７,８,１０号层进行补孔,实施后日产油６８．５t ,产水率为１８％,投产结果与解释结论一致.证明了本文解释参数选取方法的合理性与准确性.４㊀结论１)P N N 测井标准体积模型与改进的体积模型在形式上具有统一性,本质为区域解释参数的选择.通过图版法选取P N N 解释参数,可避免求取区域特征因子.２)油和骨架俘获截面变化范围较小,一般理论计算值可满足解释需求,泥质俘获截面虽然变化范围较大,但从地层俘获截面测井曲线上可以较好地确定,随着长时间开发,油层水淹后地层水性质复杂,地层水的俘获截面是较难确定的参数,采用增强图版法可以综合确定不同组分的俘获截面,该方法同时考虑了泥质含量㊁孔隙度对俘获截面测井值的影响,经过孔隙度归一化后增强了孔隙流体的响应特征,提高了饱和度解释精度.３)基于P yQ t 编制的P N N 测井处理解释模块,符合实际生产需要,模块同样适应热中子成像测井(T N I S )㊁脉冲中子寿命测井(N L L )等所有测量地层俘获截面曲线的饱和度定量解释.参㊀考㊀文㊀献[１]㊀王振,周清．套管井脉冲中子测井仪发展综述[J ]．测井技术,２０２０,４４(５):４３２Ｇ４３７WA N GZ ,Z H O U Q．R e v i e wo nd e v e l o pm e n t o f p u l s e dn e u t r o n l o g g i n g t o o l s u s e d f o r c a s e d Ｇh o l e [J ]．W e l l L o g g i n g T e c h n o l o g y ,２０２０,４４(５):４３２Ｇ４３７[２]㊀熊葵,杨晓东,陈菲,等．华北油田套后饱和度测井技术优选[J ]．测井技术,２０２１,４５(３):２６０Ｇ２６６X I O N G K ,Y A N G X D ,C H E N F ,e ta l ．O pt i m i z a t i o no f p o s t c a s i n g s a t u r a t i o n l o g g i n g t e c h n o l o g yi nH u a b e i o i l f i e l d [J ]．W e l l L o g g i n g T e c h n o l o g y,２０２１,４５(３):２６０Ｇ２６６[３]㊀孙杨沙,刘红岐,田杰,等．P N N 测井在跃进油田水淹层中的应用[J ]．地球物理学进展,２０１９,３４(３):１１０５Ｇ１１１２S U N YS ,L I U H Q ,T I A NJ ,e t a l ．A p p l i c a t i o 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