脉冲氧活化测井水流速度计算方法研究

摘要：脉冲中子氧活化测井不受井下工具沾污及大孔道影响，能更准确地判断封隔器密封情况、漏点、漏失量等问题，为油田开发研究提供有价值的动态监测资料，本文介绍了氧活化测井资料的实际应用。

关键字：氧活化测井；沾污；窜槽；漏失脉冲中子氧活化测井在油田的应用综述冯紫薇（中国石油大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司）0前言随着油田开发的不断深入，为了达到稳油控水、挖掘区块潜能，控制单层突进，提高驱油效率的目的，对注入井进行化堵、分级注入等作业；注入聚合物、三元液等。

另外，在部分早期投注的注水井中，受长期注水冲刷，以及酸化、压裂等作业的影响，地层的原生孔隙及裂缝增大，形成大孔道地层，这些给注入剖面测井带来了困难。

而脉冲中子氧活化测井则不受注水井管柱沾污和大孔道地层的影响，可以测量油管内和油套空间中不同方向水流速度,受流体粘度影响小,成为注聚井和疑难注入井的主要测井手段,得到用户高度认可，认识发生转变，从之前测试推荐该项目到发现问题井用户主动出具设计解决。

1氧活化测井基本原理脉冲中子氧活化测井的物理基础是脉冲中子与氧元素的相互作用。

氧的存在是根据检测氧原子的快中子活化后放射出的伽马射线来确定的。

能量超过10MeV 的快中子被用来活化氧原子核以产生氧的放射性同位素，16N 通过放射β射线而衰变，其半衰期是7.13s。

16Nβ衰变过程中发射高能γ射线，最主要是能量为6.13MeV 的射线，占16N 衰变的69%。

由于16O （n,p ）反应的临界中子能量是10.2MeV，所以井筒内中子发生器产生的中子能量14MeV 非常适合于氧活化。

氧活化产生的16N 衰变后放射的6.13MeV 的伽马射线，氧核发生如下反应：当中子发生器发射一段时间中子后，仪器周围的氧被活化，放射出的伽马射线在井眼中能辐射20cm~30cm，可以穿透井眼流体、油管、套管及固井水泥。

含活化氧的水简称活化水。

在水流动方向上设置多个伽马射线探测器，由探测器测量伽马射线的能谱，活化伽马能谱可以反映出油管内、油套环形空间以及套管外含氧流体的流动状况。

石油天然气学报(江汉石油学院学报)　2007年8月　第29卷　第4期Journal of Oil and G as T echnology (J 1J PI )　Aug 12007　Vol 129　No 14　[收稿日期]2007207216　[基金项目]中国石油天然气集团公司石油科技中青年创新基金项目(2006z0206)　[作者简介]郭海敏(19642),男,1985年江汉石油学院毕业,博士(后),教授,博士生导师,现主要从事油藏动态监测方面的教学和科研工作。

氧活化测井解释方法研究郭海敏,杜武军戴家才,刘军锋　油气资源与勘探技术教育部重点实验室(长江大学),湖北荆州434023长江大学地球物理与石油资源学院,湖北荆州434023[摘要]氧活化测井解释的关键是确定各测点的水流速度。

氧活化测量包括连续测量和脉冲测量两种模式。

连续测量的水流速度是通过不同源距探测器计数率的比值来确定。

脉冲氧活化水流速度测井解释的关键是准确求解时间谱上水流信号的峰位。

该研究简要讨论了氧活化测井的测量模型,初步探讨了聚合物配注井的解释模型,并运用聚合物配注井解释模型处理了某井实测资料,经初步评价,该方法取得的效果良好。

[关键词]氧活化测井;水流速度;时间谱;测量模型;解释模型[中图分类号]P631184[文献标识码]A [文章编号]100029752(2007)0420094203套管与井眼环型空间内窜槽中水的垂直运动是油田开采和注水施工中经常碰到的难题之一,这种水是在不同压力地层间相互流动,会使井的各种作业效率降低。

为了避免这些不利情况的出现,就要及时对注入水的漏失状况和生产井的产水位置进行监测,以便采取适当的控制措施[1]。

多年来,人们一直采用传统的生产测井方法来测定水在井眼中的流动情况,常见的生产测井方法如井温、噪声、流量、压力、流体密度、同位素示踪等,曾成功地测量了井中的流动剖面并定位水的运动,但其局限性是产量解释精度较低,且在水平井中的应用效果不好。

42一、氧活化测井仪测量原理脉冲中子氧活化是一种测量水流速度来测量流量的方法。

主要应用于定量测量注水井的分层吸入量。

适用于笼统正注井、笼统上反井、油套同注及配注井的注入剖面测量。

仪器示意图如图1所示。

仪器利用中子发生器发射14MeV的高能中子，活化井筒中以及其周围的氧原子核以产生氮同位素。

放射性氮同位素以半衰期7.13s发生b-衰变，氮同位素经过 b-衰变之后发射高能g射线，g射线照射到探测器晶体上产生光子，光电倍增管感应到光子后将其转化成电信号被仪器记录下来。

在被活化的水流流往探测器方向的过程中，仪器会记录活化水发出的g射线时间谱，通过计算活化水到达探测器的时间，即中子爆发到特征峰峰值的平均时间，根据求出流动速度，进而根据水流所在处的横截面积得到流量，由两个测点的流量差就可以得到两点间的吸入量。

图1脉冲中子氧活化测井仪结构示意图由于中子发生器发射的中子，可以活化以中子管靶极为原点，半径30cm范围内的氧原子，并且6.13MeV和7.11MeV的g射线可以穿透几十厘米厚的井眼物质，如井内流体、油管、套管、水泥环等，所以可以探测到油套空间乃至水泥环外的流动水流，因此该方法对注入井中发生的分隔器泄露和井外水流窜槽现象能给出定性判断。

二、自相关氧活化解释方法重心法和中心法是氧活化测井解释广泛应用的方法，进行资料解释一般都用重心法，重心法是通过对两个谱峰分别求取重心时刻，两个重心时刻的差值即为渡越时间，通过谱峰求取渡越时间的缺点是受谱峰边界选取影响很大，在聚合物条件下，受粘度影响谱峰产生拖尾，会对谱峰边界选取造成一定误差，这也是聚驱井解释误差较大的原因之一。

无论在清水还是聚合物中，氧活化测井解释在较低流量时（<20m 3/d）测量值普遍偏大，较高流量时（>150m 3/d）测量值偏小。

针对此问题通过实验研究加理论研究，利用自相关氧活化解释方法进行资料解释，有效解决了上述问题，现场应用效果较好。

氧活化测井水流时间谱解释方法研究马焕英;赵捷;吴乐军;李斐;杨志华;王栋【摘要】传统氧活化测井水流时间谱解释方法单一、精度不高且不能处理解释双峰重叠情况下的水流时间谱,无法满足海上油田注水监测的需求.在介绍氧活化测井原理的基础上,对传统的加权平均方法进行了剖析,重点研究了单峰情况下函数拟合方法及双峰重叠情况下双高斯函数拟合方法,形成了较系统的解释评价软件.该软件对3种解释评价方法进行了比较,单峰情况下的函数拟合方法解释精度高于加权平均方法,双高斯函数方法能处理双峰重叠情况下的水流峰,可解决目前氧活化测井技术在海上油田应用面临的解释难题.%Traditional water flow time spectrum interpretation method for oxygen activation log is simple,less accuracy,and does not satisfy offshore injection well dynamic monitoring under double peak overlap condition.On the basis of oxygen activation log principle this article analyzes the traditional weighted average interpretation method and emphasizes on the function-fitting interpretation method under the condition of single peak and double Gaussian functions interpretation method under the condition of double peak overlap,and finally develops the systematic interpretation software,which has 3 parison of the 3 models proves the accuracy of function-fitting interpretation method is higher than traditional weighted average interpretation method,while the double Gaussian function interpretation method can interpret the double peak overlay time spectrum,which resolved the difficult problem of oxygen activation log in the offshore oilfield.【期刊名称】《测井技术》【年(卷),期】2013(037)004【总页数】6页(P368-373)【关键词】氧活化测井;双峰重叠;加权平均法;函数拟合法;双高斯函数【作者】马焕英;赵捷;吴乐军;李斐;杨志华;王栋【作者单位】中海油田服务股份有限公司油田技术事业部,北京101149;中海油田服务股份有限公司油田技术事业部,北京101149;中海油田服务股份有限公司油田技术事业部,北京101149;中国石油塔里木油田公司勘探开发研究院,新疆库尔勒841000;中海油田服务股份有限公司油田技术事业部,北京101149;中海油田服务股份有限公司油田技术事业部,北京101149【正文语种】中文【中图分类】P631.840 引言氧活化测井技术由于其独特的管外水流探测功能，属于脉冲中子活化测井系列，在注入剖面测井中能够识别油管内、油套环空、油筛环空及其他流体空间中的水流，并定量计算流量。

摘要：脉冲中子氧活化测井，是一项能对油、套管内外相应的水流速度和具体方向进行探测的技术。

该测井技术不受地层大孔道、井内流体粘度等因素影响，因此在注入剖面井中得到了广泛的应用。

本文浅析了脉冲中子氧活化测井技术的原理，探究了脉冲中子氧活化测井技术在注入剖面井中的应用，以期为相关研究提供借鉴。

关键词：脉冲中子氧活化；注入剖面；井内流体脉冲中子氧活化测井技术在注入剖面井中的应用探究邸春鹏（大庆油田测试技术服务分公司）作者简介：邸春鹏（1991-），男，2014年毕业于佳木斯大学电气工程及其自动化专业，学士，测井操作工程师。

0前言部分油田在开发过程中长期注水，地层结构遭到破坏，水驱油过程中油水界面不平衡移动，层间、层内和平面的矛盾复杂化，生产测井监测难以获取准确结果。

脉冲中子氧活化测井技术对注入剖面井具有较强的应用优势，能对油田实施良好的动态监测。

1脉冲中子氧活化测井原理若能量超过10Mev 的快中子对氧原子进行轰击，即会形成如下反应：N+16O→16N+P水中氧原子核能受到激化，形成放射性氮同位素16N。

16N→16O +r +6.13Mev16N 经β衰变后，完成对氧的还原，后者半衰期为7.13s，并将伽马射线放射出来，其能量为6.13Mev；此类能量较高的伽马射线，能在井眼中达到200mm 到300mm 的辐射，高能中子与伽马射线，能将井内存在的流体、水泥环、套管和油管穿透。

伽马探测器能有效探测伽马射线，并对其活化相应的时间谱线进行记录[1]。

探测器源距L 已知，可对水流速度V 进行计算，V=L/△t。

在已知流动截面时，可对各层相应的分层注入量进行准确计算。

2测试原理脉冲中子氧活化测井仪器主要由两部分组成，一是地面数控测井仪，二是井下仪（示意图如图1）。

前者主要对井下仪进行供电，对控制指令进行发送，并对测试数据进行采集处理；后者主要由遥传、上下中子发生器以及探测器组成[2]。

脉冲中子氧活化测井仪测量过程包含活化期和数据采集期，其中，活化期时间较短，通常是1s，2s，10s，数据采集期时间较长，通常是60s。

单芯多功能水流测井仪操作方法及测井工艺一、测量原理氧活化测井的基本原理是依据脉冲中子活化氧原子，使活化的氧原子产生特征伽马射线。

流动的活化水流经四个探测器，各个探测器连续纪录Υ计数率随时间推移变化的时间谱，并根据时间谱计算出谱峰的渡越时间，由各个探测器的源距和计算出的时间谱的渡越时间得到活化水的流速，并根据实际测量的空间截面积和一天24小时的时间长度计算得到该测量点一天的流量。

二、测量要求：1、总注入量稳定：由于采用点测方式，因此要求在水站连续监测被测井的总注水量一段时间，确认注入量稳定（实际测量时，在200米处进行第一点的总流量测量，在喇叭口或分层配注之上测量第二点总流量，两个测量结果进行对比，总流量应基本相同）。

变化的注入量将导致氧活化测量资料产生误差，甚至无法解释。

所以要求测量时段内，注水井的注入量必须稳定。

2、测量过程监控：（1）在实际测量过程中，要对于当前测量的流量进行监控，对时间谱峰，操作员应监控时间谱的测量质量和测量结果，对于每个测量点的时间谱进行现场的初步计算，计算得到的流量结果应符合流量变化的总体趋势。

（2）根据管柱情况判断水流的方向，对下水流，应从上至下顺着水的流动方向进行测量，直到测量到零流量。

对于上水流从下至上顺着水的流动方向进行测量，直到测量到零流量。

（3）如果有明显流量增加，必须重复测量来证实。

源和探头要尽量避开油管节箍。

对于异常的测量结果，如：谱峰质量不好、油管峰与环空峰不易区分、流量计算结果不合理等情况应采取补测、加密测量、追踪谱峰异常的变化点，以及复测正常时间谱测量点的方式，找出异常点的变化原因，为测后处理提供足够的解释信息。

3、校深：仪器断电上提或下放，在目的层上方选择合适深度点开始进行四参数连续测量（下测），测速500米/小时，监视节箍曲线防止遇阻；选择一测量段上提连续测量四参数，测速600米/小时，通过GR、CCL曲线校深；修改深度后，仪器应重新上提测量四参数，确定深度正确。

脉冲中子氧活化测井技术在注水井中的应用注水井在辽河油田逐渐增多，了解注水井的生产动态显得尤为重要。

常规的监测手段主要是电磁流量计或者声波流量计等，受管柱下深的影响，不能满足监测的要求。

脉冲中子氧活化测井技术是一种测量水流的技术，该技术可以准确的测量油管、油套环空、套管中的水流，同時还可以验漏、验封。

具有很好的应用前景。

1 仪器结构及测井原理1.1 仪器结构及原理脉冲中子氧活化测井仪由谣传短节、上采集短节、中子发生器短节、下采集短节及下采集二短节五部分组成，如图1。

脉冲中子氧活化反应的实质是氧原子吸收高能脉冲中子（大于10.2Mev），放出质子，产生放射性同位素N16，并引发一系列原子核反应，最后激发态的氧原子释放出高能伽玛射线，通过对伽玛射线时间谱的测量来反映油管内、环型空间、套管外含氧物质特别是水的流动状况。

通过解析时间谱可以计算出水流速度，进而计算水流量。

1.2 仪器指标1、仪器最大耐压：80MPa;2、仪器最高耐温：150℃;3、仪器尺寸：38mm;4、仪器长度：总长5738mm（不含加长采集短节）或7506mm（含加长采集短节）。

2、应用效果2.1笼统注水井的应用本井为笼统注水井，设计该井注水30 m3/d，实际测得注水量为30.5 m3/d，通过对测得的数据分析，得出17层位主吸层，11、12、13、15、16为次吸层，14层不吸。

遇阻位置下还有吸水。

2.2 分层注水井的应用本井为分层配注井，设计注水量为50m3，实测日注水量为45.5m3/d。

P1水嘴进水4.0m3/d，P2水嘴进水15.8m3/d，P3水嘴进水25.7m3/d，根据实测数据分析，47层是主吸层，36、37、38、40、44、45、46层是次吸层，22、23、27、48层是少量吸水层，其余各层不吸水。

仪器在2025.0m处遇阻，但可确定51、52层不吸水。

封隔器F1、F2、F3座封良好。

3、结论（1）可以测出油管内、油管外环套空间及套管内、外的水流，可以取代常规的测试手段，效果好、准确率高。

脉冲中子氧活化水流测井技术在延长油田的应用研究【摘要】随着科学技术的不断进步，脉冲中子养活化水流测井技术也在不断发展，一些新型的脉冲中子氧活化水流测井仪得到了广泛的应用，例如DSC单芯多功能水流测井技术在四川油气区的推广应用，氧活化上下水流组合测井技术在吐哈油田开发中也广泛用，与传统技术相比，脉冲中子氧活化测井技术具有精度高、误差小、稳定性好、抗干扰能力强等特点。

文章通过对延长油田测井中存在的问题进行总结，认识到该技术能为延长油田提供了一种可靠的弥补常规技术不足的局面。

【关键词】脉冲中子氧活化水流测井技术延长油田1 脉冲中子氧活化水流测井技术的发展现状脉冲中子氧活化水流测井是一种测量水流速度的方法，始于上世纪60年代，但是正真大量投入生产应用的时间并不长，知道21世纪，这种技术的优点越来越突出，才被世界各大油田大量采用，主要用于测量注水井或注聚合物井中各个层位吸水量。

在国内，首先应用脉冲中子氧活化水流测井技术的油田是吐哈油田，2006年，吐哈油田通过脉冲中子氧活化测井技术对4口井进行试验，认识到这种技术在不仅适应于该油田疑难井吸水剖面测试，而且还解决了一些特殊井验窜、找漏的问题，为该油田提供了一种可以弥补同位素吸水剖面测试技术不足的新的动态监测技术。

新型中子养活化水流测并技术（DSC）在四川油气区也得到推广应用，在成功地实现了测量注水剖面等常规功能的同时，还可以用于分析气水同产井产水剖面、确定气藏气水界面、测量油管外油套环空水流（或套管外水流）的等新用途，极大地拓展了该技术的应用领域，在国内测井行业中引起了较大的响应。

2 原理简介脉冲中子氧活化水流测井技术是一种直接测量水流速度从而达到测量水流量的测井方法。

通过高能脉冲中子发生器向井中流体发射百万电子伏特的快中子，使其撞击水中的氧原子发生活化反应，水中的氧核160与快中子反应生成氮的放射性同位素16N，16N的半衰期为7.13秒，经过β衰变蜕变为激发态的160，并随即在向其基态跃迁时发射出具有高能特征的伽马射线。