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碳氧比测井解释培训教材

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基于CATO方法的碳氧比能谱测井资料解释

基于CATO方法的碳氧比能谱测井资料解释

基于CATO方法的碳氧比能谱测井资料解释
王祝文;刘菁华
【期刊名称】《成都理工大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2005(32)1
【摘要】根据碳氧比能谱测井的原始谱线资料,采用了一种新的方法,即CATO方法来计算剩余油饱和度.CATO是碳氧比能谱测井中,非弹性散射谱线中消除了氧计数影响的非弹性散射计数率与氧的计数率的比值,该值对油和水的响应与常规碳氧比值相似;但相对常规碳氧比值,它具有统计涨落小、受岩性变化影响小、对油水的响应增加等优点.通过实际资料验证,该方法对水淹层的剩余油有很好的判断作用,具有良好的应用前景.
【总页数】4页(P97-100)
【作者】王祝文;刘菁华
【作者单位】吉林大学地球物理系,长春,130026;吉林大学地球物理系,长
春,130026
【正文语种】中文
【中图分类】P631.819
【相关文献】
1.利用碳氧比测井资料解释水淹层的方法探讨 [J], 黄宏才;贾文玉;谭海芳;陈炯
2.碳氧比γ能谱测井的蒙特卡罗方法数值模拟 [J], 李贵杰;张建民
3.碳氧比能谱测井解释中扩径影响校正方法研究 [J], 王艳萍
4.碳氧比能谱测井精细解释方法研究及应用 [J], 孟凡顺;冯庆付;贲亮;张绍亮
5.碳氧比能谱测井解释中扩径影响校正方法研究 [J], 王艳萍
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测井培训教材 四

测井培训教材 四

世界石油测井历史上的第一条测井曲线
1927年9月5日 Diefenbach 2905 well，Rig.No. 7，at Pechelbronn， Alsace， France.
含水饱和度与电阻率、孔隙度地层水之间的非线性关系
Sw =
n
aRw φ m Rt
“The most influential study of rock resistivity was Archie's 1942 examination of sandstone cores from gulf coast region.” Archie (Hearst , Nelson 1985)
2、声波测井解释模型
将孔隙岩石理想化认为骨架是压实的，声波传播分为在骨架和流体中传播 两个部分，Wyllei（1956年）通过实验观察得到的数据，分析得到了时间平均 公式，测纵波时差可以求取地层的孔隙度：
Δ t − Δ t ma φ= Δ t f − Δ t ma
孔隙
φ
Δt f
骨架
1-φ
Δt ma
φ
φ
率指数 Ir）分别仅与岩石孔隙度 、含水饱和度 Sw 有关。在双对数坐标系中，F- 、Ir-Sw 关系均为线性关系，直线的斜率取决于指数 m 或 n，如图所示。
1、电阻率测井解释模型
10000
100
电阻率指数，Ir
1000
地层因素，F
100
10
10
1
1 0.01
0.1 孔隙度，小数
1
0.1 含水饱和度Sw，小数
式中 Qv——阳离子交换容量，meq/cm3；
Qv = 0.0817 e
dGR——自然伽马相对值，。

第四章快中子非弹性散射能谱碳氧比测井讲解

第四章快中子非弹性散射能谱碳氧比测井讲解

中子与原子核的作用也不是库仑力的作 用，而是中子与原子核的碰撞和复合。 2、 中子的质量 中子的质量可由实验来确定，静止 质量为
mn 1.008665u 1.6749543 10 939.5731Mev c 2
27
kg
3 、中子的寿命
中子的静止质量大于质子和电子的静 止质量之和。因而，中子是不稳定的，会 自发地发生β¯衰变：
n p v Q


Q 782 13Kev
中子的半衰期为：
T1 / 2 11.7 0.3分
4、 中子的自旋
无论是自由中子还是原子核的束缚 中子，都存在着自旋运动，它们的自旋 量子数I=1/2（单位为ħ=ħ/2π,h为谱朗克 常数）。中子的自旋犹如原子核的自旋 运动一样，不能简单地理解为一个质点 绕子身轴的转动，因为中子有其复杂的 结构。
当 180 时
0
显然向后发射的粒子b动能最小。
（2）核反应的阈能 当Q<0时，由于反应是吸能的， 只有当入射的粒子的动能大于一定数 值时，反应才能实现，在实验室坐标 系（L系）中，能够引起核反应的入 射粒子所必须具有的最低能量，称核
反应的阈能, 用Eth 表示. 显然，Eka Q ，反应不会发生，
4.1.2中子按能量分类 根据中子动能的大小，可将中子分为如 下几类（详见表4.1）
1、 慢中子
慢中子包括：冷中子、热中子、超热中 子、共振中子。在核测井中，常要测量 的是热中子和超热中子。（如中子孔隙 度测井，补偿中子测井）。
（1）热中子
当快中子慢化而达到与周围介质原 子处于热平衡状态的中子，称为热中子。 因此，从这种意义上说，热中子是 中子速度（能量）分布近似服从麦克斯 韦分布的中子群的总称。 麦克斯韦分布：

碳氧比测井

碳氧比测井

2. c/o测井核物理基础

c/o测井的定义:
碳氧比测井是利用脉冲中子源向地层发射能量 为14MeV的高能快中子脉冲,分别测量地层中原子 核与快中子发生非弹性散射时放出的伽马射线,以 及原子核俘获热中子时放出的伽马射线,不同的原 子核产生的非弹性散射伽马射线和俘获伽马射线 的能量不同,记录这些不同能量的非弹性散射伽马 射线和俘获伽马射线,就可以分析地层中的各种元 素及其含量.


在应用地球物理中，所用的加速器中子源是脉冲 中子源 所谓脉冲中子源用直流电压，被加速粒子的能 量在50Mev以下。它们大都加速氘粒子，用（d， n）反应获得中子，中子的能量是单色的，其中子 强度可高达10 /秒。 氘核引起的反应都是放能反应，因此可用低能 加速器工作，选用氢的同位素做靶材料易实现 （d,n）反应，（d,n）反应有两种： 氘—氘反应 氘—氚反应
Am z
X A zX

应用：中子与靶核发生非弹性散射，使靶核处于 激发态，在退激时要发出γ射线。 由于这些γ射线的能量反映靶核的能级特性。 而靶核能级又决定靶核的性质，这些γ射线叫做特 征γ射线。特征γ射线与靶核的性质有关。 利用特征γ射线可以研究核的能级结构。反过 来，若已知核素的特征γ射线能量，就可以利用中 子非弹性后靶核发出的γ射线分析靶物质中所含的 核素的多少（元素）。
主要内容



1. 2. 3. 4. 5. 6.
c/o测井简介 碳氧比测井核物理基础 c/o测井原理 碳氧比测井仪器简介 解释及应用 新技术及发展
1. c/o测井是用来做什么的
主要用于: c/o测井是套管井评价地层岩性,含油性和孔 隙度的新方法,可以在套管井中较好的划分 油层和水层 可以过套管确定油层的剩余油饱和度 评价水淹层 复查老井,寻找被遗漏的油层 在注水开发过程中监视油水运动状态

13 碳氧比能谱测井

13 碳氧比能谱测井

4.碳氧比的计算、饱和度和孔隙度解释模型
(2)含油饱和度解释模型
SO C / O (C / O)W (C / O) O (C / O)W
上式仅对油水层孔隙度与岩性基本一致时适用。 在储集层孔隙度与岩性变化时，应考虑测得的 Si/Ca，可按下式 求 SO
SO C / O K ( Si / Ca ) XIW (C / O) O (C / O)W
看到各自的全 能峰、单逃逸
峰和双逃逸峰，
而硅和钙的谱 图特征峰不够
显著。
(2)快中子非弹性散射γ射线 ②非弹性散射γ射线仪器谱 实际测量时候， 可选取四个特征 谱段（能窗）， 使每个谱段的计 数尽可能多地反 映其中一种核素 的贡献，以便于
处理。
2.脉冲中子源在地层中激发的伽马射线
(3)俘获γ能谱
的含量比含油岩层多。因此可选取碳元素及氧元素分别作为油和水 的指示元素。 当快中子与碳元素和氧元素原子核发生非弹性散射时，这两种
元素不但具有较大的宏观非弹性散射截面，而且放射出非弹性散射
伽马射线能量较高，差别也较大(碳的散射伽马射线能量4.43MeV， 氧的散射伽马射线能量为6.13MeV)，有利于作能谱分析。
从上式和右图可以看出：
A.当含油饱和度为零时，碳氧原子
数比为O.333，比孔隙度为35％和含油 饱和度高达90％的纯砂岩还要高； B.当含油饱和度达到20％时，孔隙 度不同的各条曲线交于一点，将曲线簇
分成两部分；
(1)单位体积地层中的碳和氧原子数及其比值
②纯石灰岩
C.当含油饱和度小于20％时， 对应于同一含油饱和度，孔隙度大 的地层碳氧原子数比值低； D.当含油饱和度大于20％时，
围有一定的差别。见右图。 双探测器仪器解释模型 是一组联立方程，通过解此 方程来确定不同探测深度的

碳氧比能谱测井的基本原理

碳氧比能谱测井的基本原理

1 碳氧比能谱测井的基本原理碳氧比能谱测井的基本原理是：向地层发射快中子（14MeV），同时记录分析快中子与地层中元素发生非弹性散射作用而产生的γ射线能谱。

碳氧等多种元素受快中子非弹性散射作用后，将以发射γ射线的形式使自己的能级退降到原来的稳态。

因为每种元素发射的γ射线的能量不同，我们可以根据接收到的γ射线的能量，来确定某种元素的存在，此能量的γ射线称为该元素的特征γ射线。

如：n + 12C →12C★ + n，∣→12C + γ（4.43MeV）n + 16O →16O★ + n，∣→12O + γ（6.13MeV）碳的特征γ射线能量是4.43MeV，氧的特征γ射线能量是6.13MeV，如此的能量差别很容易将两种γ射线区分开来。

其它元素如硅、钙、氮等受快中子非弹性散射作用也将发射γ射线，但它们或是特征γ射线能量与碳、氧的不同，或是反应几率小，或是地层中含量少，所以分析非弹性散射γ射线的能谱，便可以知道碳、氧两种元素的相对含量，而得到C/O值，油中含碳不含氧，水中含氧不含碳，这样由C/O值的高低可以推知含油饱和度的大小。

2 仪器介绍2.1仪器简介碳氧比能谱测井方法是上个世纪五十年代在世界兴起的一种脉冲中子测井方法。

在我国，以大庆为代表的测井工作者从六十年代开始进行了该方法的研究，经过数十年的不懈努力，刻苦攻关，获得了一大批技术成果，碳氧比能谱测井仪不断得到改进和发展。

大庆测井公司自成立以来，先后研制了NP系列碳氧比能谱测井仪，COR型高精度碳氧比能谱测井仪，COR-D双源距碳氧比能谱测井仪，伴随粒子碳氧比能谱测井仪和小直径碳氧比能谱测井仪。

仪器经历了由点测到连续测量；由耐低温到耐高温；由模拟电路到数字电路；由单晶到双晶的不断发展和完善过程。

仪器实现了系列化、标准化。

碳氧比能谱测井仪是我公司比较重要的拳头产品之一。

特别是COR型高精度碳氧比能谱测井仪，仪器具有较强的工作稳定性和较高的探测精度，具有国内领先水平。

碳氧比能谱测井综合解释系统使用说明资料

碳氧比能谱测井综合解释系统使用说明资料

碳氧比测井综合解释系统使用说明为提高碳氧比测井的计算精度，需要从建立解释模型开始，形成一套具有服务能力的碳氧比测井综合解释系统。

基于这一目标，充分考虑到目前我们的碳氧比测井系列，并考虑到碳氧比测井技术的发展，确定以下具体内容：●碳氧比测井响应机理研究●碳氧比测井解释模型●利用碳氧比测井资料对水淹层进行合理的解释主要技术特点●该解释软件采用微软Visual 工具开发。

●采用交会图和曲线覆盖技术，使用简单方便，功能强大。

●具有多种数据接口，可加载LAS、TEXT、LA716、LIS等多种数据格式。

●图形打印可以使用EPSON打印机和各种绘图仪，成本低，使用方便。

附件1 主要地层参数的计算碳氧比测井的解释一般是建立在主要地层参数由裸眼井测井资料确定的基础上，在常规裸眼井测井解释中我们做以下假设：▪输入曲线都是做过深度匹配和环境校正，曲线都反映地层的实际响应情况。

▪模型分为内部模型（隐含模型）和外部模型，除了Rt曲线外，其它曲线都反映地层冲洗带的状况；中子、密度是一个例外，即能反映冲洗带又能反映原状地层。

▪在冲洗带特性中，包括残余油气等，冲洗带的岩性和原状地层相比没有变化。

▪固体包括：石英、长石、方解石、伊利石等矿物； ▪流体包括油、气和水。

▪ 水包括粘土束缚水、自由水和泥浆滤液（其中自由水可分为束缚水和可动水两种）。

▪ 固体和流体的联系用阿尔奇公式，阿尔奇公式可认为基本上是线性的，考虑到粘土等诸多因素对导电机理的影响，有许多改进的方程。

▪ 对流体参数的选取一定要考虑温度的影响。

对于原状地层，矿化度在同一单元应该是连续的，而电阻率是变化的。

考虑到测井仪器的不准确性。

取纯水层的参数最合理。

1、 孔隙度孔隙度曲线主要是单声波曲线，故采用威利公式计算孔隙度。

式中： △t ─ 储层声波时差值(μs/m)；△t ma ─ 岩石骨架的声波时差值，砂岩数值为180μs/m ；△tf ─ 流体声波时差值，数值为620μs/m ；cp ─ 压实校正系数。

碳氧比测井解释培训教材

碳氧比测井解释培训教材

碳氧比测井解释技术编写：李敬功中国石油化工股份有限公司中原油田分公司二○○二年九月一、概论碳氧比能谱测井是利用一种每秒20千赫兹（KHz）脉冲速度控制下的14.1兆电子伏特（Mev）中子源，穿透仪器外壳、井内流体和套管、水泥环等介质进入地层，让快中子与地层中的碳、氧原子核发生非弹性碰撞，并释放出较高能量的伽马射线。

而作为区分油和水的指示元素C和O，区分岩性的指示元素Si和Ca，套管指示元素Fe，由于非弹性散射所诱发的伽马射线各自具有不同的能量和明显的特征峰值，因而通过选择合适的能窗可被分别检测和记录。

测量碳氧的非弹性散射伽马射线（4.43 Mev和6.13 Mev），从而确定地层的C/O值。

能量为14.1Mev的中子轰击地层时，还有热中子在地层中扩散吸收，同时放出俘获伽马射线，利用中子脉冲同步技术，即可把非弹性散射伽马射线和俘获伽马射线有效区分开来。

C/O测井对地层中常见的四种元素C12、O16、Si28、Ca40反映敏感。

这四种元素正是储层的岩性及流体的综合反映。

碳氧比测井资料中的C/O比曲线反映了地层中的含油性；俘获Si/Ca曲线和非弹性散射Ca/Si曲线用于指示地层的岩性；CI、CIM2、FCC是好的孔隙度指示曲线，与补偿中子曲线很相似，可用于确定地层总孔隙度。

碳氧比能谱测井仪具有精度高、耐温和耐压的特点，可以在摄氏150度以下地层准确确定地层剩余油饱和度。

利用碳氧比能谱测井可以对孔隙度15％以上的地层定量解释、对孔隙度10%-15％的差产层半定量解释。

定量解释的含油饱和度计算误差小于6％、半定量解释的含油饱和度计算误差小于12％，定量解释的产水率计算误差小于10%、半定量解释的产水率计算误差小于20％。

碳氧比能谱测井良好的地质效果为剩余油饱和度分布研究打下坚实基础。

二、碳氧比能谱测井技术指标由于碳氧比能谱测井的中子源是人工中子源，存在较大统计涨落和随机误差，因此采用各个元素对应的次生伽玛计数率之比来消除人工源不稳定因素，这是碳氧比能谱测井名称的由来。

碳氧比能谱测井解释油气水层的方法基础及油田应用实例

碳氧比能谱测井解释油气水层的方法基础及油田应用实例

碳氧比能谱测井解释油气水层的方法基础及油田应用实例谭廷栋
【期刊名称】《物探与化探》
【年(卷),期】1990(000)005
【摘要】碳氧比能谱测井是一种探测地层化学指示元素比值的核测井方法。

根据测量的碳氧比(C/O)和硅钙比(Si/Ca),可以确定套管井地层含水饱和度及其产水率。

从80年代起,我国大庆、胜利、辽河、大港油田先后开展了碳氧比能谱测井,在套管井地层中找油找气,获得了显著的地质效果。

本文论述碳氧比能谱测井解释油气水层的方法基础及油田应用实例。

【总页数】1页(P346)
【作者】谭廷栋
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】P618.130.8
【相关文献】
1.BGO碳氧比能谱测井定量解释方法 [J], 陆海英;杨荫祖
2.基于CATO方法的碳氧比能谱测井资料解释 [J], 王祝文;刘菁华
3.碳氧比能谱测井解释中扩径影响校正方法研究 [J], 王艳萍
4.碳氧比能谱测井精细解释方法研究及应用 [J], 孟凡顺;冯庆付;贲亮;张绍亮
5.碳氧比能谱测井解释中扩径影响校正方法研究 [J], 王艳萍
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

碳氧比测井解释培训教材

碳氧比测井解释培训教材

碳氧比测井解释技术编写:李敬功中国石油化工股份有限公司中原油田分公司二○○二年九月一、概论碳氧比能谱测井是利用一种每秒２0千赫兹（ＫHｚ)脉冲速度控制下的14.1兆电子伏特（Mev)中子源，穿透仪器外壳、井内流体和套管、水泥环等介质进入地层,让快中子与地层中的碳、氧原子核发生非弹性碰撞，并释放出较高能量的伽马射线。

而作为区分油和水的指示元素C和O，区分岩性的指示元素Si和Ｃa,套管指示元素Fe,由于非弹性散射所诱发的伽马射线各自具有不同的能量和明显的特征峰值，因而通过选择合适的能窗可被分别检测和记录。

测量碳氧的非弹性散射伽马射线（４.43 Mｅv和6.1３Mev)，从而确定地层的C/O值。

能量为１4．1Mev的中子轰击地层时,还有热中子在地层中扩散吸收,同时放出俘获伽马射线，利用中子脉冲同步技术，即可把非弹性散射伽马射线和俘获伽马射线有效区分开来。

C/O测井对地层中常见的四种元素Ｃ１2、O1６、Ｓi2８、Cａ４0反映敏感。

这四种元素正是储层的岩性及流体的综合反映。

碳氧比测井资料中的C／O比曲线反映了地层中的含油性；俘获Si/Ca曲线和非弹性散射Ca/Ｓi曲线用于指示地层的岩性；CI、ＣIM2、ＦCC 是好的孔隙度指示曲线,与补偿中子曲线很相似,可用于确定地层总孔隙度。

碳氧比能谱测井仪具有精度高、耐温和耐压的特点，可以在摄氏１5０度以下地层准确确定地层剩余油饱和度。

利用碳氧比能谱测井可以对孔隙度１5％以上的地层定量解释、对孔隙度1０％-１５％的差产层半定量解释。

定量解释的含油饱和度计算误差小于6%、半定量解释的含油饱和度计算误差小于１2%，定量解释的产水率计算误差小于1０％、半定量解释的产水率计算误差小于20%。

碳氧比能谱测井良好的地质效果为剩余油饱和度分布研究打下坚实基础。

二、碳氧比能谱测井技术指标由于碳氧比能谱测井的中子源是人工中子源，存在较大统计涨落和随机误差,因此采用各个元素对应的次生伽玛计数率之比来消除人工源不稳定因素,这是碳氧比能谱测井名称的由来。

BGO碳氧比能谱测井定量解释方法

BGO碳氧比能谱测井定量解释方法

第22卷・第3期测　井　技　术・195・BGO碳氧比能谱测井定量解释方法陆海英　杨荫祖(大庆石油管理局测井公司)摘要陆海英,杨荫祖.BGO碳氧比能谱测井定量解释方法.测井技术,1998,22(3):195～198文中提出了3种利用BG O碳氧比能谱测井定量求含油饱和度的解释方法,同时给出了它们各自的应用条件。

将获得的解释方法应用于大庆1口密闭取心井的碳氧比测井解释中,经比较得出,象大庆油田这样Ca含量≤10%的储集层,用理论推导结合模拟地层刻度建立解释公式效果最好。

若以实验室分析的含油饱和度为标准,碳氧比所求含油饱和度的平均绝对误差<9%。

该方法在大庆采油五厂和采油十厂的实际应用中取得了显著效果。

主题词:　碳氧比测井 含油饱和度 岩心分析 高精度 能谱测井 测井解释ABSTRACTLu Haiying,Yang Yinzu.The Quantitative Interpretation Method for C arbon Oxygen Spec-tral Logging with BGO Detector.WLT,1998,22(3):195～198T hree kinds of quantitative interpr etation m ethods for obtaining oil saturatio n from C/O spectral log ging w ith GBO detector and their corresponding applicable co nditions are proposedherein.The results o btained fro m a sealing core w ell in Daqing Oilfield using the above-metionedm ethods show that reservoirs w ith the co ntent of calcium not more than10%,such as those inDaqing Oilfield,can be interpreted effectively thr oug h the inter pretation formula established bythe co mbinatio n of theoretical derivatio n and calibratio n in test pit.If oil saturation from co reanalysis is reg arded as cr iterion,the mean absolute er ror of o il saturation from C/O data is lessthan9%.The application r esults o f the metho d in Pr oduction Plants5and10in Daqing areg ood.Subj ect Terms:C/O log ging o il saturation cor e analy sis hig h accuracy spec-tral log ging log interpretation引 言新仪器使用的BGO(锗酸铋)晶体探测器与原来的NP-5型仪器NaI(T1)晶体探测器相比,由于它的密度大,等效原子序数高,抗中子干扰强,因此它的全能峰探测效率高,峰康比大,所得谱形变得简单,求解储层含油饱和度(S o)的精度有明显提高。

碳氧比

碳氧比

配接2727多参数能谱仪（C/O ）一、概述C /O 仪器可以确定地层的碳氧比和硅钙比，其比值由地面系统计算后，可指示出地层中碳氢比含量的相关量，有助于确定套管井中含油饱和度，评价储集层孔隙度和岩性，区分底层的流体类型。

2727XA 仪器是一种脉冲电子设备，它测量中子照射地层后所引起的γ射线的能量。

井下仪器有一个微处理机可以控制井下仪器与地面系统进行通讯联系。

γ射线由NaI(Te)晶体探测，信号经放大成形，模数转换送多道脉冲幅度分析器，其输出信号被数字化后沿电缆向地面传送，从而消除了模拟信号传送所引起的信号畸变和衰减。

C/O 系统不仅可以给出的γ射线的能量值，还可以给出源发射为参照点的每次发射后阶探测到的γ射线的到达时间。

因为系统除记录标准的256道俘获和非弹γ射线以外，还记录250道到达时间谱。

该脉冲到达时间谱可提供测量间隔时间内热中子衰减特征的信息。

二、C/O 测井仪器原理 1.中子的产生C ／O 是不受地层水矿化度影响的套管外剩余油饱和度测井方法。

碳/氧比测井所依据的基本理论是快中子非弹性散射理论。

氢元素的同位素氘氚的反应产生能量为14.1MeV(兆电子伏特)的快中子，反应方程式为：MeV N H H H 1.14423121++→+这些中子射向地层，与地层中的元素经过非弹性散射、弹性散射和俘获辐射等相互作用。

探测该次生伽玛射线的能量、强度、到达时间等数据，可以计算和分析出地层中元素的种类和数量。

2.γ射线的产生快中子与周围物质元素的原子核相互作用，在非弹性散射过程中产生γ射线。

非弹性散射时，由于原子核和快中子之间的相互作用，元素的原子核被激活。

此时，中子必须具有足够的能量，以使原子核的能量能够提高它的一个或几个能级。

原子核一旦被激活，通常以发射一个或更多的γ射线而返回到它原来的能量级，而所发射的γ射线的能量反映被激活核的特征。

当碳和氧元素的原子核与快中子发生非弹性散射反应时，并均放出较高能量的伽马射线，碳原子非弹性散射伽马射线能谱最突出的峰在4.43Mev ，氧原子最突出的峰则在6.13Mev 。

碳氧比测井

碳氧比测井

高精度碳氧比 4.1m 80--99mm 70--98kg 135--150o C
技术指标
2727XA C/O 13.64 英尺 （4.16米） 3-1/2 英寸 88.9 mm 200磅（90.72公斤） 270o F （132o C）
100 MPa 14 MeV 中子源
14500 psi (100 MPa) 14 MeV 中子源
时间门A记录脉冲发射期间的产生 非弹性谱和俘获伽马射线谱（蓝 线），时间门B记录脉冲发射后的 俘获的能谱（绿线）,其中含有大 部分的俘获伽马射线。
从时间门A谱中减去时间门B谱的 一部分，可以得到经校正后的净非 弹性能谱（红线）。
高精度碳氧比能谱处理
高精度碳氧比能谱测井采用 开窗能谱处理技术，利用简 单的伽马射线能量分布模式， 把大量的伽马射线归结为单 一元素的贡献，提高探测的 伽马射线的数目，降低统计 起伏误差。
比值法 ：在利用碳氧比能谱测井方法对地层进行分析时，通常总是取碳能窗范围内所 包含的伽马射线总计数与氧能窗范围内所包含的伽马射线总计数之比来评估储集层中 的含油量或其他地质参数。碳能窗与氧能窗中计数的比值称为碳氧比，碳氧比能谱测 井也由此得名。利用碳氧比来评价地层中的含油量有两个优点：一是可以消除中子产 额不稳定造成的影响；二是可以提高区别地层中的灵敏度。
孔隙度φ：
C/O比值受地层介质中碳元素含量的影响。因此，当岩性不变，地层孔隙度 由小变大时，纯油砂岩或纯油石灰岩的C/O比值相应的增大。
Φ<10% 不能应用 10%<Φ<15% 只能定性地区分油、水层 15%<Φ<25% 可以区分开油、水层，并给出地层的含油饱和度。 Φ>25% 可以确定含油饱和度，区分油、水层、弱水淹层和强水淹层。 矿化度： 盐水和硼对C/O的影响不大，但对俘获Si/Ca曲线有较小的影响。
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碳氧比测井解释培训教材碳氧比测井解释技术编写:李敬功中国石油化工股份有限公司中原油田分公司二○○二年九月一、概论碳氧比能谱测井是利用一种每秒２0千赫兹（ＫHｚ)脉冲速度控制下的14.1兆电子伏特（Mev)中子源，穿透仪器外壳、井内流体和套管、水泥环等介质进入地层,让快中子与地层中的碳、氧原子核发生非弹性碰撞，并释放出较高能量的伽马射线。

而作为区分油和水的指示元素C和O，区分岩性的指示元素Si和Ｃa,套管指示元素Fe,由于非弹性散射所诱发的伽马射线各自具有不同的能量和明显的特征峰值，因而通过选择合适的能窗可被分别检测和记录。

测量碳氧的非弹性散射伽马射线（４.43 Mｅv和6.1３Mev)，从而确定地层的C/O值。

能量为１4．1Mev的中子轰击地层时,还有热中子在地层中扩散吸收,同时放出俘获伽马射线，利用中子脉冲同步技术，即可把非弹性散射伽马射线和俘获伽马射线有效区分开来。

C/O测井对地层中常见的四种元素Ｃ１2、O1６、Ｓi2８、Cａ４0反映敏感。

这四种元素正是储层的岩性及流体的综合反映。

碳氧比测井资料中的C／O比曲线反映了地层中的含油性；俘获Si/Ca曲线和非弹性散射Ca/Ｓi曲线用于指示地层的岩性；CI、ＣIM2、ＦCC 是好的孔隙度指示曲线,与补偿中子曲线很相似,可用于确定地层总孔隙度。

碳氧比能谱测井仪具有精度高、耐温和耐压的特点，可以在摄氏１5０度以下地层准确确定地层剩余油饱和度。

利用碳氧比能谱测井可以对孔隙度１5％以上的地层定量解释、对孔隙度1０％-１５％的差产层半定量解释。

定量解释的含油饱和度计算误差小于6%、半定量解释的含油饱和度计算误差小于１2%，定量解释的产水率计算误差小于1０％、半定量解释的产水率计算误差小于20%。

碳氧比能谱测井良好的地质效果为剩余油饱和度分布研究打下坚二、碳氧比能谱测井技术指标由于碳氧比能谱测井的中子源是人工中子源，存在较大统计涨落和随机误差,因此采用各个元素对应的次生伽玛计数率之比来消除人工源不稳定因素,这是碳氧比能谱测井名称的由来。

碳氧比能谱测井应用在生产中的探测器(晶体）有碘化钠探测器(N ａI）、锗酸铋探测器（BGO）、硅酸钆探测器(GSO)，各类晶体的性质比较列表如下:探测器NaI ＢGＯGSO相对光输出１0０１3 ２０能量分辨率6．5%９．３% 8.0％(１厘米3晶体,62２千电子伏特)密度(克／厘米3）3．６７7．13 6.71有效原子序数５175 ５9衰减常数(毫微妙)230 300 5６6０0易碎性是否是潮解是否否是否要杜瓦瓶否是否下面是国内各种碳氧比能谱仪器性能比较表。

斯仑贝谢RST 阿特拉斯27２7 大庆测井公司探测器GSO NaＩBGO仪器尺寸Φ６４mm 9０ｍｍ102mm动态范围0.2０．1５0．２5温度特性(摄氏) 15０12５1５0处理方法解谱解谱规范化处理解释精度8%-１０% 13%－15%孔隙度范围（定量) ?＞18%?＞20％?>１5%孔隙度范围（半定量）?>1３% ?>１5％>10%分层能力１米1米０.8米Atlas公司C/O测井仪器构造及性能指标：Atｌaｓ公司的Ｃ／O测井仪器为ＭSI—C/O（ThｅＭultｉp ａrametｅr Speｃtroscｏpy Ｉnｓtrument Ｃontｉnuons Carｂoｎ/Oｘygen Log）测井仪，仪器构造如右图所示。

其仪器性能如下设备:MSＩ—C/O系列:27２7—ＸA型特性:直径:３．5英寸(８8．9mm）总长：163.7英寸（4.1６ｍ）测量点:７英尺(２.１3m),测量点在断点之上温度(估计）:２７０℉(132℃)压力（估计）：１45００磅／英寸2（10１9kg/ｃm2）自重:20０磅(９0．７2kg）探测器类型：NaI/ＰM,闪烁器最大测速:3英尺/分钟(54m/h)探测半径:8．5英寸(21.6ｃｍ)三、C/O测井曲线及其含义C/O仪器按一定的能窗记录地层中某些元素的非弹性散射伽马射线计数率和俘获伽马射线计数率。

非弹性散射伽马射线能窗范围：Ｓi: 1.５4～1.94ＭeｖCa：２.５０～3.３0MevC: 3.17～4.６5MevO: 4.86~6．６2Mev俘获伽马射线能窗范围:Si:3．１7~4．65MｅｖＨ：2．0１～2.43ＭｅvＣl：4.65~６．6６MeｖＣa: 4.86～６.62Ｍｅv测井曲线名称及含义:CAＣ钙俘获曲线,是俘获谱中4.9～６.6Mev能窗范围内的累积计数率，这个能窗是在6.4Mev能谱上，测量钙俘获伽马射线峰值和它的逃逸峰。

这是一条俘获计数率曲线,因此，它受孔隙度影响,在孔隙度不变的条件下,这条曲线反映岩性。

氯的俘获伽马射线也处在这个能窗中,故它受矿化度的影响。

ＣAPT(Caｐtuｒe）总俘获谱累积计数率总和曲线,这条曲线是俘获计数率曲线,因此,它受孔隙度的影响。

这条曲线与其它曲线一起组合去归一化（标准化)其它受孔隙度影响的计数率曲线。

例如ＦCC1=FＣC／ＣAPT。

该曲线对气层有较高的灵敏度，在包含气体的地层中计数率明显增大。

ＣASI非弹性钙（２.5~３.3Mｅv)与非弹性硅（4.9～６．6Mev）计数率之比，是一种高质量岩性指示曲线，本曲线对孔隙度和矿化度都不敏感,但可能随井眼条件变化。

在地层水矿化度较大或较高的地层,可用C/O曲线与Ca/Si曲线组合计算地层含油饱和度,还可用Ｃ/Ｏ曲线与Ca/Sｉ曲线重迭直观判断地层的含油性。

CＨＬR能窗在6．４～7．1Mｅｖ范围内俘获伽马谱计数率与能窗在7.１～7.9Mｅｖ的俘获伽马谱计数率之比，本曲线对矿化度极为敏感,是含盐量指示曲线。

由于使用了能量分布,这条曲线也将随仪器的微小改进（变化)而变化。

CＩ能窗为0．4~８.8Mev俘获伽马射线总计数率与能窗为0.4~8.8Mev的非弹性散射伽马射线总计数率之比，是好的孔隙度指示曲线，与补偿中子曲线很相似，可用于确定地层总孔隙度。

CＩM１俘获伽马射线总计数率与非弹性散射伽马射线总计数率之比(CAPT/ＩENL），是一条良好的孔隙度指示曲线,但对井眼环境和矿化度的影响很敏感。

CＩM2 能窗为3.２7~６.62Ｍev俘获伽马射线计数率与能窗为3.17～６．62Meｖ的非弹性散射伽马射线计数率之比，是最好的孔隙度指示曲线，在井眼及矿化度影响方面不如CIM1敏感,这点比CＩＭ1强，CIM1和ＣIM２重迭（复盖)可指示套管变化,井眼尺寸和可能含气。

CIＳB 俘获、非弹性分离因子，这条曲线将显示有多少俘获谱需要从总谱中减去，以获得非弹性散射谱,该曲线随孔隙度和密度的变化而变化。

CＯ非弹性碳（３.2~4.6Ｍｅv）与非弹性氧（4.9～6.6Mev）之比,该曲线被用来确定地层中碳和氧的相对含量,如果地层中孔隙度和含水带的碳/氧比值都知道，可以直接确定含烃饱和度。

ＦCC地层相关曲线，为3.2~4．６Mev俘获能谱的累积计数率。

该能窗测量3.5Ｍev的硅俘获伽马射线峰和它的逃逸峰值,这条曲线用来对比MＳI－Ｃ/O和其它测井曲线。

它是一条俘获计数率曲线,受孔隙度的影响。

FCC1硅俘获与总俘获之比，即FCC／CＡPT，在ＧR曲线不可靠时，用它与其它曲线进行相关对比。

GR 伽马射线，自然放射性计数率曲线，这条曲线被用于同其它曲线一起对比测井曲线和进行泥质含量的校正。

HＣHL能窗在2.0～2．４Mｅv俘获谱与能窗在4.6～6.6Mｅv俘获谱计数率之比，这条曲线用来指示矿化度的变化，即H／Cl。

但受孔隙度的影响。

ＩC非弹性碳曲线，能窗在3.2～4.６Mev区域内的非弹性散射能谱累积计数率,该能窗处在4.4Mev碳的非弹性伽马射线峰值和它的逃逸峰上。

ICA非弹性钙曲线，能窗在２.5~3.3Mev区域内的非弹性散射能谱累积计数率，该能窗测量3.７Mｅｖ和３.3Ｍeｖ钙的非弹性伽马射线峰的逃逸峰。

ＩNEL 非弹性散射伽马射线总计数率,能窗在0．４~8.8Mｅｖ区域内。

该曲线只是轻微依赖地层孔隙度。

ＩO 非弹性氧曲线，能窗在4．９～6.6Mev区域内的非弹性散射能谱累积计数率，该能窗包含6．１３Meｖ氧的非弹性伽马射线峰值和它的逃逸峰。

ISI 非弹性硅曲线,能窗在１.５~1.9Meｖ区域内的非弹性散射能谱累积计数率，该能窗处在1.78Mev硅的非弹性伽马射线峰值上。

LPOR 目前未用到的实验曲线,可作为灰岩孔隙度曲线。

MSＩD 热中衰减曲线，是指示地层的热中子宏观俘获截面的曲线。

在地层孔隙度和矿化较高时,可以区分油层和水层,该曲线可以作为泥质指示器。

SＩCA硅俘获（3．2~4.６Mev）与钙俘获（4.9~６．6Ｍeｖ）计数率之比，可用于岩性指示曲线，该曲线对孔隙度不敏感,但对矿化度敏感。

在地层水矿化度不高或比较稳定的中、高孔隙度地区,可用Ｃ/O曲线与Sｉ/Ca曲线组合计算地层含油饱和度，还可用C／O曲线与Sｉ/Ca曲线反向重迭直观判断地层的含油性。

ＳPD 测速。

SPＯＲ目前未用到的实验曲线,可作为砂岩孔隙度曲线。

TＴLC 总碳曲线,等于非弹性碳(３.2~4.6Mｅv）＋[ＦCC，俘获硅(3.２～４.6Ｍev)×CISＢ]之和，这条曲线被用于确定系统所需的计数率，通常取1400ＣPＳ。

在C／O资料解释中，常用到的曲线有:CO、SICA、CASI、FＣC1、CI、CIＭ１、CIM2、MSＩD、ＨCＨL、CＨＬＲ等。

四、C/O测井曲线的放置Ｃ/O测井组合成果图中共有11道,各道名称及主要曲线如下：第1道:深度道第2道：地层特征道，有GR、FCC1、FCＣ和CＩ曲线。

ＧR （一般用裸眼完井曲线）、ＦCC１和ＦCC可以识别岩性或进行地层对比，而ＦＣC和CI重迭可以用来识别气层。

第3道:孔隙度指示道，有CIM1、CIM２和AC曲线。

它们用来反映孔隙度的变化。

实际上CＩ曲线可以较好地指示孔隙度的变化，目前ＣI曲线没有绘制在该道上。

第4道：单元素指示道,有ＩC、IO、ＩSＩ、ICA曲线，为C、O、Si、Ca元素非弹性散射伽马计数率曲线。

第５道：矿化度指示道,有CHＬR、MSID、HCHL等曲线。

将MS ＩD和HCＨＬ曲线重迭反映矿化度的变化,CHLＲ指示含盐量的变化。

（氯:Chｌorinｅ)第6道:电阻率特征道，目前一般绘制裸眼完井时测的ILD曲线。

第7道：流体特征道，有CＣCO、CＣSC、CO和CＡＳI曲线,其中CCCO、ＣCSC是ＣO、SICＡ经孔隙度校正后的曲线。

解释过程中主要通过分析CCCO、ＣCSC或CO、CASI重迭识别流体性质和判断水淹层。

该道是C/Ｏ测井组合图中最重要的曲线道。

第8道：饱和度特征道,有两条饱和度曲线SWＯ、SＣO。

SWO 是原始含油饱和度或裸眼完钻时的含油饱和度曲线，如果进行了多次C／O测井，则是最近一次的C/Ｏ测井计算的含油饱和度值,SCO 是当前C/O资料求取的含油饱和度曲线。