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小直径碳氧比能谱测井仪

文档名称:小直径碳氧比能谱测井仪
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上传者:lh5065824
添加时间:2019/05/21
内容摘要:
成果推介
小直径碳氧比能谱测井仪
丁希金姜世莲周秀芝徐成严青伍
中国石油大庆钻探工程公司测井公司
摘要:碳氧比能谱测井方法作为油井套后测量剩余油饱和度的有效手段已得到逐步应用。在过去很长一段时间里,国
内的测井公司通过自主研究和引进技术的方式具备了在套管井内测量碳氧比的技术服务能力。随着海外市场的拓展,过油
管测量碳氧比的需求逐渐增多。这就要求碳氧比仪器的直径缩小到适当的程度,以满足过油管测量的环境。中国石油大庆
钻探工程公司测井公司通过编小中子发生器和伽马射线探测器的直径,解决了研制小直径碳氧比能语测井仪器的两大关键
技术,采用厚膜电路技术使仪器电路的直径得到有效缩小,成功研制了直径为43mm的小直径碳氧比能语测井仪器。文章
介绍了仪器的工作原理、总体结构和主要技术参数,经过室内测试、现场试验和技术服务等过程的检验,现已成为过油管
测量含油饱和度的自主创新产品。
关键词:水碳氧比测井中子发生器伽马射线探测器过油管测量
Dol:10.3969jiss1002-302x.2012.02.016
国内,研究和制造直径较大的碳氧比能谱测井仪
释放出具有一定特征能量的俘获伽马射线。
器的技术已经比较成熟,它为研制小直径碳氧比能谱测
仪器的伽马射线探测器接收地层返回的伽马射
井仪器提供了原理基础,?。研制小直径碳氧比能谱测线,形成两种能谱,即地层受快中子照射后相关原子
井仪器需要缩小每个关键部件的直径,比如中子发生
核产生的能量大于0.8MeV的非弹性散射伽马射线的
器、探測器和相关电路等,尤其是缩小中子发生器的直能谱,以及地层原子核俘获热中子后产生的能量大于
径,缩小部件直径涉及绝缘、耐温、产额等具体的细节0.8MeV的伽马射线的能谱。
问题,解决起来所用的方法几乎接近现有技术的极限,
能谱数据经相应的能谱分析软件处理后输出各种
比大直径碳氧比能谱测井仪器所遇到的问题难得多。中
元素含量之间的比值,如碳氧比值和硅钙比值等。由
国石油大庆钻探工程公司测井公司通过结构创新缩小了
碳氧比值、硅钙比值等参数可以计算地层的含油饱和
中子发生器的直径;试用新材料使伽马射线探测器适应
度。碳氧比值越大,含油饱和度越高。针对不同岩
新的要求;改进电路技术保证仪器正常工作;中子爆发
性,砂岩地层的硅钙比值较大;泥岩的硅钙比值较小。
的截止时间比原来缩短,实现了锐截止;电路的控制技
总之,碳氧比能谱测井的基本过程就是脉冲地发射
术使得仪器只有一路直流供电就可工作。
快中子,同时记录伽马射线能谱。因为中子和伽马射线都
可以穿透钢套管,所以碳氧比能谱测井不受套管的影响,
1仪器的工作原理
在一口井的任何阶段都可实现测量,具有独特优势。
仪器的中子发生器发射快中子。当14MeV的快中
子射入地层以后,与地层元素原子核发生非弹性散射2仪器总体结构与主要技术参数
作用,释放出具有一定特征能量的非弹性散射伽马射2.1总体结构
线。当快中子变为热中子后,被地层元素原子核俘获,
在整体结构上,小直径碳氧比能谱测井仪器分为
中国石油天然气集团公司2011年自主创新重要产品。
基金项目:中国石油天然气集团公司科技项目“测井新方法与新技术”(编号:03B30301)。
第一作者简介:丁希金,1968年生,1991年毕业于吉林大学核物理专业,高级工程师,主要从事测井仪器研制工作。E-mail:
dingxi@cnpc.com.cn
66石油科技论坛?·2012年第2期
丁希金等:小直径碳氧比能谐測井仪
3节,每一节的直径都是43m。第一节是传感器节,包仪器的动态范围是14.1%
括中子发生器、屏蔽体和伽马射线探测器及相应的辅
3.2仪器所測碳氧比值的统计涨落误差
助电路;第二节是电路节,包括专用分析电路和通信
碳氧比值是由能谱数据计算出来的,而能谱数据
电路;第三节是承载电源电路的电源节,可以和测井
是长时间累积的结果。受能谱数据涨落的影响,仪器
电缆相接(图1)
测量得出的碳氧比值有明显的涨落误差。例如,把仪
电源节
电路节
传感器节
器静止在某层内,对每10s钟累积的能谱进行分析,计
「“体发生器
算得出的碳氧比值不是一个固定的值,而是固绕某一
部尾部顶部
尾部顶部
尾部
图1仪器分节示意图
固定值波动。如果增加累积时间,波动范围将缩小。可
2.2主要技术参数指标
用涨落误差来表征波动范围的大小。表2给出仪器实
该仪器直径为43m,长度为4.75m,重量为25kg,
测的碳氧比值涨落误差数据表。
耐温为125℃,耐压达60MPa,中子管使用寿命达60h,
从表2可以看出,在12s累积时间的情况下,仪器
测量速度为30mh,碳氧比曲线重复误差小于3%,适
实测碳氧比值的相对涨落误差为2.3%。12s的累积时间
应的孔隙度范围为15%以上。
对应的测井实际情况是10cm的采样间距、30m/h的测
井速度或20em的采样间距、60mh的测井速度。24s的
3室内实验
累积时间对应的测井实际情况是采样间距为20cm,测
3.1仪器所测碳氧比值的动态范围
井速度为30m/h。
碳氧比值的动态范围可以反映仪器对饱和油层和
测井曲线的重复误差是表征测井曲线质量的重要
饱和水层的分辨能力。仪器在油、水层测得的碳氧比
参数。相对涨落误差是决定重复误差的主要因素,重
差值越大越好,但是差值并不能代表对油、水层的分
复误差将随着相对涨落误差的增大而增大,所以降低
辨能力,因为绝对差值还与基值有关系,基值越大,差
相对涨落误差可提高测井质量。而相对涨落误差由仪
值越大。而差值与基值之比不受基值的影响,动态范
器性能和实际操作情况共同决定。所以,在仪器技术
围就是差值与基值之比,通常情况下以水层碳氧比值
指标中,一般以相对涨落误差代替相对重复误差。碳
作为基值。在石英砂堆积的模拟地层中,由仪器在35%
氧比曲线重复误差应小于3%。
孔隙度条件下测得的数据算出的动态范围见表1
因为远探测器是仪器的主探测器,所以以远探测
4仪器的现场实验
器的动态范围来代表仪器的动态范围。根据表1所列
4.1实例1
数据,可以看出,在35%孔隙度的模拟石英砂地层中,
2005年7月对大庆油田北x-x-x井进行了小直径
C/O能谱测井(图2),测量目
表1仪器测量模拟地层的数据
的井段为950~965m和978
实测碳氧比值
导出值
探测器类别
1000m,测量目的是了解射孔
饱和水层饱和油层碳氧比差值碳氧比基值「动态范用(%)
层段S0组油层的剩余油分布
远探测器
0.640
0.730
0.090
0.640
14.1
状况。该井的射孔井段为6、7、
近探测器
0.750
0.810
0.060
0.750
8.0
8号层,从小直径C/O曲线的显
表2仪器实測碳氧比值涨落误差数据表
示上看,6号层C/O曲线较饱
果积时间()」探测器类別水层平均值涨落误差相对涨落误差(%)
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