SWFL-B中子氧活化水流测井仪

脉冲中子氧活化测井技术的应用摘要：脉冲中子氧活化测井仪是一种测量水流速度的注入剖面测井技术，主要用于注水和聚合物的注入剖面测量，可测量笼统注水井、配注井、油套合注井的向上或向下水流的速度，在测量范围内能够准确测出注入量。

应用表明，测井过程中通过活化水中氧来直接测得油管和套管中水的流速，需要计算获得相应流量，可克服示踪剂沾污、沉淀、聚堆、地层漏失的影响。

关键词：脉冲中子活化测井应用一、仪器结构和技术指标（1）仪器结构。

包括磁性定位器，遥测电路，远中近探测器，中子发生器和高压驱动电路。

见图1。

磁性定位器：测量井内油管或套管节箍及井下工具深度；遥测电路：对地面仪通过电缆传送的控制命令进行解码，并实现对其他部分的控制；把磁定位数据、近中远探测器测得的伽马数据编码，通过电缆传送给地面仪。

远中近探测器：时时测量井内对应深度处的伽马数据。

中子发生器：发射中子，实现对氧的活化。

高压驱动：在控制命令控制下，向中子发生器提供高压脉冲。

（2）主要技术指标。

耐温：125℃；耐压：60MPa；仪器外经：43mm；仪器长度4.5m；近中远三个探测器的源距分别为0.45m、0.90m、1.80m。

图1 结构示意图二、测量原理氧活化反应使流动的水具备了短时间的能被伽马探测器探测到的放射性。

用能量大于10Mev的快中子轰击氧原子，就会发生活化反应。

氧核被激化后，产生氮的放射性同位素16N处于激发态，经β衰变后还原成氧，其半衰期为7.13s，同时释放出能量为 6.13Mev的特征伽玛射线。

反应表达式：16O+n=16N+P；16N=16O+γ。

其中时间应为水被活化到γ被探测到的时间差的平均值。

三、现场施工中应注意的问题（1）由于该仪器造价比较昂贵，而其中的中子发生器和探测器都有易碎部件，所以在使用过程中一定要做到轻拿轻放，在长途运输过程中一定要注意仪器的保护，尽量减少仪器的颠簸。

在测井过程中一定要严格按照规定测速启下仪器。

（2）地面仪中氧活化板卡对测量信号进行处理和解码，地面仪后面板接线方式与其他测井项目不同，在给仪器供电前要把由采集箱引出的信号线和连接到示波器的信号线分别接到氧活化板卡上，在测量其他项目时，必须还原接线方式，否则无法测得正确数据，而且有可能损坏氧活化板卡。

氧活化测井技术在南堡油田找水找窜的应用李晶华1,李　丹1,刘艳军2,段　健1,谢　东1(1.中国石油冀东油田分公司南堡作业区,河北唐海　063200;2.中国石油渤海钻探工程有限公司第一固井公司,河北任丘　062550)) 摘　要:氧活化水流测井是一种测量井下水流速度的测井方法,可直观地测量水流方向、速度,并计算流量,是评价油水井窜漏的主要方法之一,南堡油田生产测井应用实例表明,该技术对油井找水找窜有良好适用性。

本文介绍了氧活化测井的测井原理以及在南堡油田的应用效果。

关键词:氧活化水流测井;找水找窜;南堡油田 中图分类号:P 631.8+1 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)15—0111—02 南堡油田是复杂断块油气藏,平面上非均质性较强,在高速采油的情况下,层间动用不均,日益突出的层间矛盾;加上老井射孔、酸化等频繁作业导致水泥环形成微环甚至破裂以及新井固井质量差而引发的层间窜槽情况,都容易导致油井高含水,因此,实施找堵水措施、控制无效水循环显得尤为重要。

近年来硼中子、氧活化、产出剖面等测井技术在南堡油田油井找水找窜方面应用较多,相比之下,氧活化测井较为简单、直观,应用效果较好。

1　氧活化水流测井技术[1～3]1.1　测井原理简介脉冲中子氧活化水流测井于1991年由美国斯伦贝谢公司提出,主要用于探测垂直水流和提供水流速度、流量的定量测量。

脉冲中子氧活化水流测井的基本原理是脉冲中子与氧元素相互作用,使活化后的氧原子放射出特征伽马射线,通过检测伽马射线来确定仪器周围含氧流体的流动情况。

由于氧活化测井不使用任何放射性示踪剂,不受沾污、沉降、污染以及大孔道、裂缝发育等因素的影响,所以在注水井吸水剖面测井中得以广泛的应用。

该方法所测量的伽马射线在井眼中能辐射20～30cm,可以穿透井眼流体、油管、套管及固井水泥,因此由探测器测量伽马射线的能谱、活化能谱可以反映油管内、油套环形空间以及套管外含氧流体的流动状况,氧活化测井应用较广泛,既可在套管内测注液剖面,又可测量油-套环空水流量,还可测量套管外水流量。

氧活化测井技术在工程井中的应用摘要：在油田开发的中后期，油、套管的技术状况的恶化，窜漏现象也越来越严重，常规的测井技术有很多局限性。

本文介绍了氧活化测井技术的工作原理以及在不同井况条件下的氧活化测井在找漏、窜的施工工艺的研究并取得好良好的应用效果。

关键词：氧活化工程找漏窜注入方式产出方式施工工艺引言随着油田开发的不断深入，油、套管技术状况不断恶化，油水井窜、漏现象越来越严重，已经成为油田开发普遍存在的问题，影响了油田正常地生产开发。

监测油水井的窜、漏情况，判断遇阻层或灰面以下吸水或产出状况，常规的测井技术有：同位素、井温、流量计、中子寿命等，要想准确判断来水方向和水流大小，这些方法存在很多的局限性。

氧活化测井技术能够解决其中的一些难题，可直接判断水流方向及测量水流速度，能在油田动态监测中广泛应用。

1、氧活化测井技术在工程井中的施工工艺1.1、氧活化测井原理氧活化测井技术在测量时，每一次测量都包括一个很短的活化期(2～10s)，以及紧随其后的数据采集周期(典型值为60s)。

当水经过中子发生器周围时，水中的氧原子被快中子活化，被活化的水在流动过程中发生β衰变释放出6.13MeV 的伽马射线，通过对伽马射线时间的测量来反映油管内、环形空间、套管外含氧物质—水的流动状况。

通过测量活化水到达探测器所经历的时间，结合中子源至探测器的距离便可计算出水流速度。

1.2、氧活化测井仪器直径：38mm结构：单发七收特点：同步接收，同步记录。

在一个测量点可同时测量出上、下水流的流量，更加有利于现场操作和解释人员进行流量状态的分析。

内径小，测井成功率更高。

同时双向监测水流，减少测井时间。

1.3、施工工艺的研究常见的油水井窜漏主要分为以下三种：一是注水压力突然下降，一般为套管漏失或管外窜，灰面漏失；二是井口存在溢流，无法判断来水位置，影响注采平衡；三是油井含水急剧上升，或者新投产的井投产后含水极高，但从完井资料显示含水没有那么高，可能是上部或下部水层窜槽所致。

基于ISA总线的氧活化测井地面系统接口电路设计李长星;胡振华;王波【摘要】针对实际应用的需要，设计了一种基于工业控制ISA总线的地面接口系统。

着重介绍氧活化测井仪工作原理、地面系统的硬件接口电路原理；重点研究中子氧活化水流测井仪的地面系统接口设计，通过单片机实现数据与命令间收发及通信协议的解释；采用软硬结合的方法实现PCM编码。

接口采用ISA总线设计，该设计应用于地面系统与不同仪器的快速配接，实验证明该系统具有良好的兼容性及高可靠性。

%To meet the need of practical applications,a ground interface system based on industrial controlled ISA bus is designed. The working principles of the oxygen activation tool and hardware interface circuit of the ground interface system are elaborated. The design of ground system interface of the neutron oxygen activation water flow logger is focused on. The explana-tion of communication protocol and transceiving of the dates and commands is realized by MCU,and PCM coding is realized by combination of hardware and software. The interface is designed by ISA bus. The design is applied in fast matching of the ground equipment system and different instruments,and has good compatibility and high reliability.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】4页(P67-69,74)【关键词】地面系统;氧活化测井;ISA总线;接口【作者】李长星;胡振华;王波【作者单位】西安石油大学，陕西西安 710065;西安石油大学，陕西西安710065;西安石油大学，陕西西安 710065【正文语种】中文【中图分类】TN710-34;TP3340 引言脉冲中子氧活化测井水流仪地面系统的主要功能：接收井下仪器上传的信号，解析数据并上传至上位机；同时，接收上位机下发指令，并发送给井下仪器。

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。

SWFL—B水流测井仪上采集短节常见故障的分析作者：魏顺科潘虹安娜赵永平雷刚何伟来源：《中国石油和化工标准与质量》2013年第01期【摘要】文章介绍了SWFL-B水流测井仪上采集电路结构及工作原理，对其在实际使用中出现的常见故障进行了分析，提出了一些行之有效排除故障的方法。

【关键词】水流测井采样网络阳极高压SWFL-B中子氧活化水流测井仪由于其自身的优势，因此在许多油田得到了广泛的推广应用，它主要用于注水井水流的测试。

该仪器有两种工作模式，即水流工作模式和中子寿命工作模式。

相比于上代产品，在氧活化水流模式下，采用单发双收结构（只使用一支中子管），一次发射中子，可同时测量到上下水流，该结构优点可缩短测井时间，延长中子管寿命，提高测井效率。

上采集短节除了本身的采集电路外，还包含了各种模式的时序产生电路，中子管的阳极及气压控制和靶压控制电路，因此该短节的电路部分是整串仪器的核心电路，它的工作状态直接影响测井的成功与否。

由于井下状况的复杂，该短节的电路故障概率相对较高。

1 上采集的工作原理1.1 灯丝及靶压的产生（1）灯丝的产生FPGA与单片机通过串口通信，地面所发的命令数据由单片机处理后，下发命令：ifk灯丝控制命令经灯丝驱动电路（VT1、R34等）发到中子管内部，从而产生灯丝电流；（2）靶压的产生单片机下发的靶压控制命令VTc经U8、R30发给低压电源模块及V2电源，V2加载到T5上，T5开始工作，从而产生靶压（VTc脉冲数的多少，对应不同的V2 值，从而来控制靶压的大小）。

1.2 阳极高压的产生FPGA上来的时序脉冲NB1使SE555JG发出脉冲信号使VT2导通（VT2的有效导通时间是与NB1的有效脉冲数有关），从而使变压器T2工作，产生阳极高压Va（中子管产生的中子的多少与Va有效值的大小紧密相关，Va有效值大小与VT2有效导通时间有关，即与NB1有效脉冲数有关）。

1.3 采样电路靶压采样：从中子管内部采集到的VTˊ经靶压采样电路（U12、U11B、R92）传给单片机U1处理后，上传至遥测短节，经遥测打包处理，传至地面系统，从而在软件上对应出所加靶压VT的大小。

CO2气源井产气剖面测试方法探索路远涛【摘要】为确定CO2气源井射孔各层段产气及产水状况,评价射孔层段储量动用程度,以及为气源井制定科学生产合理的生产制度,首先通过高精度压力计测取气源井的流温、流压资料,了解全井温度、压力梯度情况,确定井筒流体相态;然后采用高压气体密闭测试工艺,根据测得的流体相态,利用氧活化测井技术和PLT测井技术实现CO2气源井的产能测试,对气源井产能状况进行初步评价,解决了CO2气源井产气剖面测井难题。

【期刊名称】《石油管材与仪器》【年(卷),期】2019(005)003【总页数】4页(P58-61)【关键词】二氧化碳气源井;密闭测试工艺;氧活化测井;PLT测井【作者】路远涛【作者单位】[1]大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司,黑龙江大庆163153;【正文语种】中文【中图分类】TE3530 引言CO2气源井测试存在井下压力大、温度高、腐蚀严重和风险大等困难，对测试仪器指标要求高。

为确保施工安全和录取到合格资料,需要从井口防喷高压装置、井下仪器、现场施工方案等方面进行科学论证。

通过试井压力计测取全井流温、流压资料，了解全井筒二氧化碳流体相态，从而为测井仪器选取提供依据，通过应用氧活化测井技术和PLT测井技术在二氧化碳气源井的应用[1]，通过对比解释,解决了这类井产气剖面测井难题。

对于我们来说，CO2产气剖面测试是一项新技术，掌握该技术能为油田开发提供更加可靠的技术支持。

1 气源井情况和高压密闭测试工艺1.1 气源井情况海拉尔油田苏X区块目前共有二氧化碳气源井13口，投产6口，海拉尔油田提出对6口二氧化碳驱气源井进行产出剖面测试，了解全井及各层段真实产气及产水状况，通过了解井下管柱情况，给出是否具备测井的条件，见表1。

表1 气源井的基本情况井号井下管柱产气/m3产水/m3CO2含量/%产出物质组分是否具备测试条件苏x无喇叭口3.75×1041.597.0烷烃、N2具备苏X-1无喇叭口3.85×1042.092.7烷烃、N2具备苏X-2有喇叭口4.00×1041.593.1烷烃、N2具备苏X-3有喇叭口3.95×1041.298.9烷烃、N2具备苏X-4有丝堵1.78×1041.894.2烷烃、N2不具备苏X02有丝堵2.65×1041.795.3烷烃、N2不具备综上，从以上6口提供的井下管柱、生产数据来看，具备测试条件有4口井，从气源井的CO2含量分析没有丝堵的4口井都具备氧活化测井仪测试条件，其中苏X-2、苏X-3井有喇叭口具备PLT测井仪测试条件。

脉冲中子氧活化测井仪用户手册1 概述目前我国许多油田已进入三次采油阶段，注聚合物使得许多井内的黏度增加，传统的涡轮流量计和同位素视踪法已不能获得满意的测量效果。

电磁流量计虽可对笼统正注注聚井进行测量，但对于笼统反注和配注井却无法正确测量。

我们公司生产的这种测井仪器可以满足注聚合物水井吸液剖面测井工作的需要，同时该仪器对水井的找窜、找漏也可进行正确判断，可为三次采油及工程技术改造提供可靠的注入剖面测井资料。

仪器采用三芯供电方式，单发三收，单向测量方式，可通过仪器掉头方式，来实现双向水流的测量。

仪器采用20.83K的曼玛来进行传输，并可以下传指令l来控制中子发生器的工作状况。

2仪器的基本数据和技术指标：2.1 几何尺寸：仪器外径：43mm仪器总长：4500mm中子发生器短接：2100mm采集传输短接：2470mm近探测器距离：450mm中探测器距离：900mm远探测器距离：1800mm2.2 技术指标：2.2.1适用范围：仪器可用于笼统井的测量，也可用于配注井的测量。

耐温125 ℃耐压60MPA 2.2.2仪器技术指标仪器三芯供电（探测传输供电）：75V，一般工作电流85mA左右，灯丝工作时可达100mA以上。

仪器二芯供电（靶压供电）：80V，80mA左右。

当需要增加或减小中子产额时，可适当增加或减小供电电压。

仪器信号传输采用20.83K的曼玛信号，可下发指令。

3 仪器基本结构和工作原理3.1仪器的结构仪器主要由两部分组成：采集传输短接和中子发生器短接。

采集传输短接里又包括五芯接插件、磁性定位器、电源总承部分、远探测器、电路处理部分、阳极脉冲电路总承、中探测器和近探测器和七芯接插件等部分。

连接形式见（附图1）：其中五芯接插件的外壳习惯上称为三芯，为仪器采集传输电路供电芯。

五芯接插件的一环（中间芯）习惯上称为二芯，为中子管靶压供电芯。

五芯接插件的三环习惯上称为一芯，专门用来进行信号的传输。

七芯接插件的定义为一芯为信号线，二芯为靶压供电线，三芯为电路供电线，四芯、五芯为灯丝供电线，六芯为地线，中间芯为阳极脉冲线。

脉冲中子氧活化上下水流组合测井技术一、脉冲中子氧活化上下水流组合测井原理简述脉冲中子水流测井的物理基础是脉冲中子与氧元素相互作用后能放射出特征伽马射线，通过检测伽马射线来确定仪器周围含氧流体的流动情况。

用能量大于10MeV的快中子轰击氧原子，使流动的水具备了在短时间内能被伽马探测器探测到的放射性；氧核被激化后，产生的氮放射性同位素N16处于激发态，经衰变后还原成氧，其半衰期为7.13s，同时释放出能量为6.13MeV的特征伽马射线，这些高能的伽马射线在井眼中辐射达200-300mm，能够穿透井中流体、油管、套管和水泥环，被伽马探测器探测到并记录其活化的时间谱线。

脉冲中子水流测井仪器由地面数控测井仪和井下仪2个部分组成。

地面数控测井仪负责给井下仪供电、发送控制指令和测试数据采集处理；井下仪依次为磁性定位器、中子发生器和近、中、远3台伽马射线探测器。

采用点测非集流工作方式，井下仪器使用单芯电缆。

井下仪器下井后，用远探测器先测一条自然伽马曲线，该曲线与磁性定位曲线共同完成校深工作，然后将仪器下到指定层位深度，开始流体流速测量。

脉冲中子水流测井时，每次测量都包括一个短的活化期(一般为1,2,10s)和一个相对较长的数据采集期(典型值为60s)；当水流经中子发生器时，被快中子活化，活化后的水在流经3个不同源距的探测器时，测量其时间谱，得到峰位时间，再利用源距和被测点的横截面积等数据计算出各测点的流量。

二、解决的技术关键问题（一）仪器的机械结构设计本仪器采用“双发单收”模式，既采用一组伽马能谱探测器、两个高能脉冲中子发生器的组合结构。

设计上参照了原有脉冲中子氧活化仪器的结构，在保证仪器测量范围不变的情况下，将原有的四只伽马能谱探测器改为三只，从而缩短了仪器的总体长度，保证了仪器成功下井。

（二）中子发生器的分时控制由于仪器包括二节高能脉冲中子发生器，对应不同的水流需要使用特定的高能脉冲中子发生器。

为此我们设计了高能脉冲中子发生器的控制电路，并通过程序设计实现了对其控制，同时对应不同的水流还实现了对三支伽码能谱探测器的正常排序。

DSC单芯多功能水流测井仪1概述DSC单芯多功能水流测井仪由中子氧活化测井仪、中子寿命测井仪、自然伽马测井仪、套管节箍磁定位器、温度测量仪以及压力测量仪等组成；一次下井可完成井温、压力、自然伽马、CCL、远近俘获∑及各种条件下的流量等参数测量。

该仪器具有如下功能：（1）DSC单芯多功能水流测井仪采用PCM编码半双工通讯方式，不但适应于单芯电缆测井，也可适应于多芯电缆测井。

（2）采用中子发生器靶压稳压技术，保证了中子产额的稳定性，提高了测井资料的精度。

（3）中子源采用间歇式脉冲发射方式，减轻了中子管及中子发生器的功耗，延长了其使用寿命。

（4）井下仪器采用滑环连接方式，拆卸快速便捷。

（5）中子氧活化测井不使用任何放射性失踪剂，不受注入流体粘度的影响，不受岩性和孔渗参数以及射孔孔道大小的影响，活化时间、活化周期及占空比可调，方便了各种情况下的管内、环空及套管外水流量测量。

（6）中子寿命测井采用自适应的可变门定时方案，有利于确定含水饱和度、识别盐间油、评估油层水淹级别、探测天然气层、划分薄层、评价射孔质量及固井质量等。

2主要计数指标指标和规格供电电源：（0——300）VDC,1A测井电缆：单芯外径：直径43mm工作温度：0——135度外壳耐压：80MPA通讯方式：PCM测井速度：中子寿命：推荐测井速度：360M/H氧活化水流：点测测量范围：∑：（7.6——91）C.U流量：（10——400）方（指套管及环空水流）温度：（0——135度）压力：（0——80MPA）测量精度：∑的相对标准差小于3%，相对系统误差小于±3%流量：（10——400方）：5%温度：±1度压力：±0.2MPA3仪器构成4中子管构造中子管结构：陶瓷——金属工作模式：连续或脉冲中子产额：8101×n中子脉冲宽度（us ）:10—500或连续工作频率：0—20000工作寿命：60小时应用范围：碳氧比测井、氧活化测井注意事项：小心轻放，工作时要遵守操作规范。

SWFL-B水流测井仪上采集短节电路工作原理及故障排除赵燕
【期刊名称】《石油管材与仪器》
【年(卷),期】2022(8)3
【摘要】SWFL-B水流测井仪是一种用于测量油管内、套管内外水流的仪器,被广泛应用于吸水剖面测井中。

介绍了SWFL-B水流测井仪上采集短节的电路工作原理,包括采集控制、灯丝、阳极高压和靶压控制等电路的信号产生及采样流程,对其在测井过程中出现的常见故障进行了分析,并提出了排除故障的思路和方法。

【总页数】5页(P93-97)
【作者】赵燕
【作者单位】中石化经纬有限公司中原测控公司
【正文语种】中文
【中图分类】P631.81
【相关文献】
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S补偿中子测井仪工作原理与电路分析
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