放射性同位素測井的應用

　　放射性同位素測井的應用【1】

　　摘 要：本文主要分析了放射性同位素測井的應用范圍，除了在油藏動態檢測中廣泛應用外， 其還向油田后期開發、剩余油研究、油藏數值模擬等研究方向發展。

　　對同位素示蹤法用于吸水剖面測試問題進行分析，探討其形成的原因以便提升技術質量。

　　關鍵詞：放射性同位素;測井;注水

　　1、放射性同位素測井應用

　　隨著該技術的不斷成熟和推廣應用， 其已經成為我國水驅油田注水剖面測井的主要監測手段。

　　除了在油藏動態檢測中廣泛應用外， 其還向油田后期開發、剩余油研究、油藏數值模擬等研究方向發展。

　　其應用有如下幾個方面：

　　1.1檢查漏失、串槽井段， 為封堵提供支持

　　由于固井質量差或者固井后由于射孔及其他施工使得水泥環破壞， 則可造成層間串通形成串槽， 進而對采油或注水造成嚴重影響。

　　為了封堵管外的串槽和漏失點， 應該先找到串槽井段， 而放射性測井可以很好的提供這些信息。

　　對于油層找串通常注入活化油， 對于水層找串則相應注入活化水。

　　通過測量注入前后伽馬曲線并進行對比， 若發生串槽， 則除了注入層外， 在曲線上必會有其它層段伽馬曲線值相對于基線值顯著增加， 從而可以確定串槽井段， 進而為封堵提供支持。

　　1.2檢查封堵情況

　　串槽、油井中部分層段出水、誤射孔等井段需要二次注水泥封堵， 封堵效果可以用放射性同位素測井檢查。

　　先測一條伽馬曲線作為基線參考， 然后向封堵井段擠入加入放射性同位素的水泥， 再次測量伽馬曲線， 通過比較兩次測得的伽馬曲線即可判斷出封堵效果： 若封堵層段因擠入活化水泥后曲線幅度明顯變大則表明封堵良好， 反之則說明封堵效果差。

　　1.3 檢查酸化壓裂效果

　　在低孔低滲儲層中， 常需要采用一定的措施才能提高油田的采收率和產能， 現今壓裂酸化就是最常用的方法。

　　將放射性同位素加入壓裂液中， 將壓裂液壓入目的地層， 測量壓裂前后的兩條伽馬射線曲線， 通過對比即可判斷出壓裂效果：若在壓裂層段兩條曲線具有明顯的幅度差， 則說明壓裂效果明顯， 反之則說明壓裂效果差， 壓裂液未被壓進地層。

　　1.4 確定水泥面返回高度， 判斷固井質量

　　在固井水泥中添加進帶放射性的同位素， 測量注入前后的伽馬放射性曲線， 對比兩次測得的伽馬曲線， 找出曲線在深度上幅值明顯增加的位置點從而可得出水泥面的返回高度。

　　1.5 確定注入剖面

　　當前我國各油田主要使用放射性同位素示蹤注入剖面測井法獲取注入剖面測井資料， 年測井作業量超過1 萬井次， 通過注入剖面資料解釋識別地層的吸水情況及配注效果， 為油田的再開發提供依據。

　　在注入載體液前后各測一條伽馬曲線， 兩曲線對比， 出現明顯增值處均為吸水層， 根據兩條曲線包圍的放射性強度異常面積的大小來計算各小層的相對吸水量以表示各小層的吸水能力。

　　2、同位素示蹤法用于吸水剖面測試問題探討

　　隨著油田注水結構調整、注水程度的不斷加深， 同位素示蹤測井所出現的問題也逐漸增加。

　　這些問題在資料上主要表現為：溫度曲線出現異常， 而同位素曲線無吸水顯示或吸水顯示沒有理論上溫度異常所表現的那么強或厚層僅只局部存在吸水現象;流、靜溫曲線變化與理論變化模式不相符合，流、靜溫曲線特征在某些井幾乎一樣。

　　從曲線上的表現來看， 既有定性定量資料不一致的問題， 也有與理論情況相矛盾的問題， 還有曲線變化特征無法認識的問題， 都給資料解釋分析帶來了相當的難度， 甚至導致了解釋結論錯誤。

　　從油田同位素測井工藝技術實施方法及同位素測井本身的技術特點來看， 造成上述矛盾主要因素有五個方面：玷污、強度、粒徑、耐壓和溫度場。

　　沾污：由于同位素示蹤劑是隨水推進到吸水層段的， 在示蹤劑懸浮液的整個移動過程中， 自然會與各類工具或管壁接觸而產生各種類型的沾污， 部分吸水層段的同位素異常幅度基本上淹沒在了同位素污染的響應之中。

　　處理分析不當會使解釋結果受到相當的影響， 甚至造成錯誤。

　　強度： 由于示蹤劑在井口釋放， 同位素懸浮液經過長距離的運移， 井筒中不可避免的沾污， 大大消耗了同位素的用量， 使同位素到達吸水層位時強度不夠或甚至部分層段同位素未到達， 造成同位素曲線異常不能反映剖面整體吸水情況。

　　粒徑： 同位素粒徑選擇不當， 如果吸水層段存在大孔道， 同位素粒徑較小， 則隨注入水進入到地層深部而未濾積在地層表面上， 致使同位素幅度異常、同位素濾積量與注入量不成關系， 甚至某些層段雖然吸水但無法測到同位素。

　　?耐壓： 同位素示蹤劑有其微球顆粒密度和耐壓范圍，一定時間后會自行溶解。

　　如果注入水流速太低， 則很難形成均勻的懸浮液或某些層段同位素在進入吸水層之前就已沉淀; 如果部分井井下壓力太高， 超出了同位素耐壓范圍， 致使顆粒提前溶解， 并隨水進入地層而不能濾積地層表面等， 也導致同位素資料分析產生錯誤結論。

　　溫度場： 由于油田長時間注水開發， 井下的溫度場已由原來的原始狀態變得十分復雜： 一是長時間注水， 大量的冷水進入地層， 致使層或層段的溫度下降; 二是由于對應層位的開發， 從層內帶走了大量的熱能， 致使層位溫度下降; 三是由于開發過程中壓力保持不夠，油的體積膨脹或油中氣體的游離與膨脹都使層段溫度下降。

　　如果溫度場的熱能交換補償不了這幾方面的熱量損失， 就必然導致低溫層或低溫層段的出現。

　　3總結

　　放射性同位素測井經歷了幾十年的發展， 不管是在裸眼井測井還是生產測井中， 其仍然發揮著重要的作用。

　　放射性同位素示蹤測井既可以驗證油水井各小層之間是否存在竄槽、油水井注采井對之間是否連通、檢查酸化壓裂及判斷水泥返高， 還可以用來定量測量注水井各分層的相對吸水百分比， 此外還可以驗證大孔道的存在及估算孔徑大小及各井間連通測試等。

　　結合油氣田開發生產需要， 有針對性地獲取放射性同位素示蹤測井資料， 可提高動態監測和油井增油效果， 提高油田開發水平。

　　參考文獻

　　[1]王磊 提高吸水剖面測井一次成功率的方法研究[J] 科技致富向導 2013.36

　　注入剖面放射性同位素示蹤法【2】

　　摘要：本文結合了測井原理及實際測井成果，針對大慶采油八廠的實際井況對放射性同位示蹤法注入剖面測井法進行了探討和淺析。

　　關鍵詞：測井 注入剖面 放射性 同位素

　　一、前 言

　　油田開發過程中，95%以上的井是通過注水、注氣、注聚合物等工藝實現產油的。

　　目前普遍采用的測井方法有：流量計、放射性同位素示蹤法、脈沖中子氧活化測井法等。

　　大慶油田采油八廠多數是通過注水來實現對多層的同時開發，選擇其適合的測井方法能夠在提高測量精確度的同時，也為油田的動態分析提供準確的依據。

　　本文將列舉兩種方法進行探討。

　　二、放射性同位素示蹤法

　　(1)放射性同位素原理

　　放射性同位素示蹤法測井是向井內注入被放射性同位素活化的物質，并在注入活化的物質前、后分別進行伽瑪測井，對比兩次結果，找出活化物質在井內的分布情況，以確定巖層特性、井的技術情況或油層動態。

　　(2)載體用量與衰變期、放射性強度的關系

　　我們知道，由于每口井的油層厚度和吸水能力不同，使用放射性同位素的強度和用量也不盡相同。

　　一般的放射性強度由式(1)確定： (1)

　　其中：I-----某井使用的放射性強度，Bq;

　　K----吸水厚度為1m時，所用的放射性強度，Bq/m，由統計分析確定K值選用1.5×105Bq/m;

　　H----油層射開厚度，m(當H<30m時，用射開厚度代替吸水厚度;當h>30m時，用射開厚度的70%代替吸水厚度);

　　A----各種沾污耗掉的放射性強度，目前選用30×105Bq(大慶地區經驗值)。

　　同時，載體用量按式(2)可確定：

　　(2)

　　其中：I-----某井使用的放射性強度，Bq;

　　I總----使用當天源罐內同位素的強度，Bq;

　　V----載體用量，ml。

　　假如，一罐1000ml的同位素微球，比重1.03～1.06g/㎝3，半衰期11.7天，剛出廠的強度是100mCi。

　　若出廠當天使用強度為0.1mCi，即3.7MBq[2]，則按照式(2)可求出所需體積為1ml;若出廠后5天使用，則由同位素衰變公式知罐內放射性強度衰減為74.38mCi，同樣要求使用強度為0.1mCi時，所需體積為1.34ml。

　　依此類推，可得出表1。

　　可以看出，所需同位素強度相同，隨著衰變期增長，載體用量呈指數增長[3](3)現場應用效果分析

　　升58-38井，注入壓力11MPa，日注水30m3/d 。

　　2011年，八大隊先后分別采用300～600μm與100～300μm粒徑的同位素載體對升58-38井進行注入剖面測井實驗，解釋成果對比圖如下。

　　由圖1看出，大粒徑(300～600μm)同位素載體測井的解釋成果圖中，伽瑪曲線干擾較大，毛刺較多，分層吸水情況不理想，并且沾污在一級配水器處不是很明顯，隨著深度的增加，沾污現象也愈加明顯，在最后一級配水器處達到最大。

　　小粒徑(100～300μm)同位素載體測井解釋成果圖中，伽瑪曲線比較清晰，各分層吸水情況比較理想，沾污程度適中，主力吸水層PI7的相對吸水量達73.39%，查閱小層數據發現，PI7層有效滲透率為54.09×10-3μm2 ，孔隙度24%，各項評價指標均好于其它層，所以確定PI7為主力吸水層。

　　導致大粒徑測井成果不理想的原因是由于載體粒徑大小的關系，結合表2來看載體自身比重越大，注入水對其攜帶能力也較差，導致同位素下沉速度較快，接箍和工具位置上沾污現象嚴重。

　　對于低注入井來說載體還未濾積到井壁上就會下沉到井底，使測量結果失真。

　　所以對于八廠部分低注入井來說，小粒徑(100～300μm)同位素微球相比于大粒徑(300～600μm)同位素微球更適合于同位素注入剖面測井。

　　綜上所述，連續示蹤相關注入剖面測井法有以下特點：

　　⑴、克服了沾污的影響。

　　⑵、測量范圍寬，測量精度高。

　　⑶、測試解釋成果提供的信息量大。

　　提供地層的絕對、相對吸入量的同時，還可提供井下管柱結構及井下工具的工作狀況，如：配水器吸水情況(是否吸水，其絕對和相對吸水量)、封隔器的密封情況(是否有漏失，漏失量是多少)。

　　三、總 結

　　1、對于八廠部分低注入井，小粒徑(100～300μm)載體放射性示蹤法的測井效果更好。

　　2、連續示蹤相關注入剖面測井法相對與放射性同位素示蹤法，測量精度較高，解釋成果提供的信息量較大，但由于此技術還未被普遍推廣使用，有些優缺點還有待于發現并改進。

　　3、由于本人水平有限，提出的看法和見解也許有很多不合理之處，希望專家和評委能給出建議。

　　參考文獻

　　[1]喬賀堂.生產測井原理及資料解釋.石油工業出版社.P15

　　[2]龐巨豐.核測井物理基礎.石油工業出版社.P12

　　[3]牛小希.放射性同位素衰變期和載體用量對測井結果的影響.內蒙古石油化工.2008年第10期.P120-P122

　　注水井同位素測井曲線解釋方法【3】

　　[摘 要]吸水剖面測井技術是油田開發中重要的動態監測手段之一，根據吸水剖面解釋結果不僅可以確定水井的吸水情況，而且還可以為水井調剖、地層改造等措施提供依據。

　　地層由于長期的注水沖刷、壓裂等措施等導致出現大孔道(高滲層);封隔器失效、竄槽、套損等情況出現越來越多，測井資料顯示同位素曲線解釋結果與流量解釋結果差異較大，這些問題的出現使得資料解釋更加復雜化。

　　測井解釋的根本目的就是確定被測井筒區域內的流量。

　　本文主要對各種解釋方法進行對比，通過測井解釋結果的對比選擇結果最精確的解釋方法，并觀察噪聲對測井解釋結果的影響。

　　[關鍵詞]注水井;吸水剖面;測井曲線

　　同位素吸水剖面測井在我國已有多年的歷史，其測井資料被廣泛的應用于油田開發過程中。

　　吸水剖面測井系列在不斷地發展和完善，從最初的兩參數(同位素、磁定位)到三參數(同位素、磁定位、溫度)，再到五參數測井系列等。

　　最近幾年又發展了氧活化水流和相關流量等吸水剖面測井方法。

　　這些方法和系列從不同的方面解決了注水井吸水剖面測井存在的問題，都有其獨到之處。

　　在油田開發中作為一種有效地動態監測技術，同位素吸水剖面測井已經得到了廣泛使用。

　　由于油田開發時間上的拉長，所以地層中可能有很多影響，因此這種方式由于測量精度的提高越發的不能滿足油田開發及生產。

　　受到制約的因素有以下這些，開采后的每一層空隙的差異大，示蹤法工藝的技術不成熟。

　　因此，為了克服上述缺陷，我們進行了吸水剖面測井綜合技術的科研，其中囊括同位素的污染控制和調試、注水井吸水剖面多參數組合測井工程及總體解釋方法的研發等幾方面，改進了吸水剖面測井的方法。

　　五參數吸水剖面測井方法較好的解決了由于長期注水、地層水高礦化等原因所造成的大孔道、微裂縫以及高滲透層、遇阻層等問題，提高了剖面測井資料采集成功率、解釋精度和符合率。

　　1.測井資料解釋的重要性

　　對于同位素注入剖面組合測井，其中流量曲線可以比較準確的劃分出各個配注層段的吸水流量，但是無法確定層段內各個小層的吸水量，確定小層的吸水量只能依靠同位素吸水面積來實現。

　　理論上，在同一層段內，同位素曲線計算得出的相對吸水量與流量計算得出的值應該是一致的。

　　對于籠統注水井，若射孔層之間的間隔較大(一般大于2m)，流量計曲線在層間有明顯的變化，可直接根據流量計曲線進行定量解釋。

　　若射孔層之間的間隔較小，流量計曲線在層間變化不明顯，則可將這些射孔層劃分為一個解釋單元，根據流量計曲線計算該單元的總吸水量，然后將其按同位素吸水面積的大小，精確評價各小層的吸水量。

　　對于有竄槽現象的，將竄槽井段內各層劃分為一個解釋單元，用流量計曲線計算該單元總的吸水量，再將其按同位素吸水面積的大小，精確評價各小層的竄吸量。

　　對于分層注水井，若封隔器密封完好，按配注井段將各射孔層分為若干個解釋單元，先根據流量計曲線計算各配水器實際注水量的大小，然后將其按同位素吸水面積的大小，精確評價各小層的吸水量。

　　其特點：可以檢查并精確計算各配水器的實際配注情況;結合多參數分析，可以定性判斷封隔器的密封情況。

　　2.常規測井解釋方法

　　在同位素吸水剖面測井資料解釋的基礎上，結合流量計曲線的特點，根據注水方式的不同，我們開展了多參數綜合解釋研究，總結出了一套實用的精細解釋方法。

　　目前其測井曲線解釋較常用的方法，主要是峰值法。

　　對于測井曲線尖峰不明顯的情況，主要采用中心法、重心法、相關法。

　　2.1 峰值法

　　峰值法是放射性示蹤測井中最常用的解釋方法，適用于峰值較為明顯的測井曲線。

　　示蹤劑段塞兩次經過探測器，在測井曲線上體現為出現兩次尖峰。

　　測井曲線兩峰值之間的時間差即為渡越時間。

　　2.2 中心法

　　示蹤劑團下入井筒中后，由于水流剪切作用發生變形，必須對團上各點的位移做平均，由此產生中心法。

　　2.3 重心法

　　重心法假設所記錄的伽瑪射線強度正比于井筒中示蹤劑的總量，即示蹤劑段塞經過某點，其截面積發生變化，但是伽瑪射線的強度則不會有變，而且示蹤劑的質量正比于伽瑪射線強度曲線下的面積。

　　重心法的實現方法為選定基線后，假定所記錄的伽瑪射線強度正比于將基線與測井曲線所圍成的封閉圖形作為是密度均勻的薄片，以薄片重心為求時間差標準。

　　2.4 相關法

　　相關測量技術是以信息論和隨機過程理論為基礎發展起來的一種新型檢測分析方法。

　　相關測量的基本原理是通過比較上、下游探測器探測到的信號的相似性，從而確定示蹤劑在上、下游兩個探測器之間的傳遞時間。

　　3.解釋方法的選擇

　　由前面幾種解釋方法的闡述，我們發現，中心法與重心法在使用時都需要使用到基線。

　　基線的選擇直接影響到解釋精度，基線選擇選取以下的方式：以測井數據平均值為基線，測井曲線較小波峰最大值二分之一為基線，以測井數據平均值加基線與測井曲線較小波峰差二分之一為基線。

　　得到根據不同基線使用幾種解釋方法得到的測井解釋比較結果。

　　相對于所有解釋方法相關法與其他方法相差最大，即測井解釋結果最不準確。

　　比較峰值法、中心法、重心法這三種結果相近的方法。

　　在使用相同基線的情況下，比較兩種方法得到結果的偏差，比較中心法與重心法發現，重心法具有較大的誤差。

　　誤差原因是伽瑪射線開始偏離基線的時刻并不一定是示蹤劑段塞到達檢測器的時刻，而是伽瑪射線走到了示蹤劑自身的前面，因此會產生較大誤差。

　　中心法尋找的是可以將測井曲線與基線圍成圖形面積分為相等兩部分的位置，這樣就避免了這部分的干擾，使誤差減小到最低，還可有效避免由于噪聲帶來的影響。

　　對波峰不明顯的測井曲線進行解釋時，采用中心法可以更好的接近真實結果;選定解釋方法后，抬高基線可以減小解釋結果的誤差;噪聲對測井解釋方法的選擇不構成影響。

　　4.結論與認識

　　1)針對同位素吸水剖面測井遇到的復雜情況，提出了增加流量計測井技術，并研究出了相應的施工方法及資料解釋方法。

　　通過近年的推廣應用，證實其測井成功率100%，資料解釋符合率在90%以上，同時也證明了該技術具有很強的實用性。

　　2)通過大規模的推廣應用，認為該技術在識別大孔道及微裂縫地層、揭示層間矛盾、檢查井下注水管柱工作情況、判斷淺部套管漏失、提高自然伽馬本底高的井測井成功率及遇阻并吸水剖面解釋精度等方面，具有獨特的優勢。

　　采油廠根據解釋結果對部分井采取相應措施后，對應油井見到了明顯的增油效果。

　　參考文獻

　　[1] 鄭華;劉興斌;蔡兵;大慶油田注入剖面測井技術研究進展[A];2007年核技術工業應用分會學術年會暨理事會論文摘要集[C];2007年.

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　　[5] 高照敏;陳鵬;湯敬飛;聶向榮;低滲儲層分注井示蹤劑測吸水剖面技術的探討[J];國外測井技術;2011年03期.

　　[6] 白秀云，石善勇;井溫在注產剖面解釋中的應用實例[J];測井技術;2003年02期.

　　[7] 吳錫令;趙亮;生產測井多井解釋方法研究[A];西部大開發 科教先行與可持續發展――中國科協2000年學術年會文集[C];2000年.

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