同位素示蹤相關(guān)流量測井方法研究匯報-終

1、同位素示蹤相關(guān)流量測井方法研究,中油測井華北事業(yè)部,目錄,測井原理簡介儀器的研制與開發(fā)測井施工工藝研究測井資料驗收標(biāo)準(zhǔn)制定解釋方法研究測井實例分析顆粒同位素相關(guān)流量測井方法探索,同位素示蹤相關(guān)流量測量原理示意圖,通過特殊方法配置的放射性示蹤劑由釋放器釋放到井筒中，示蹤劑呈聚集的形式隨井液流動。通過自然伽馬探測器時，探測器會有明顯的異常顯示，在時間、幅度的坐標(biāo)系里會有明顯的波形變化。通過記錄同位素峰值的時間和位置，可以計算出

2、兩峰值之間流體的流速，也就可以計算出該處流體的流量。,一、測井原理簡介,相關(guān)流量釋放器機械及電路設(shè)計,2.1下井儀器研制,二、儀器的研制與開發(fā),同位素示蹤相關(guān)流量釋放器主要包括電路部分、馬達、滾珠絲杠、儲液筒、推拉桿、釋放嘴等幾大部分。此儀器的機械設(shè)計難度在于儲液筒與推拉桿之間的密封問題。由于此儀器要與伽馬、井溫、磁定位三參數(shù)遙測組合儀配接使用。因此其工作電壓必須與此組合儀分開。吸水剖面三參數(shù)組合儀正常工作時纜頭電壓大于+55V，為了

3、避免相互影響相關(guān)流量釋放器設(shè)計工作于負電壓下。而常用的馬達工作電壓為50V左右。因此相關(guān)流量釋放器需工作在-50V以上。而且還有釋放、吸液兩種狀態(tài)，因此在電路設(shè)計上選用電磁繼電器來控制相關(guān)流量釋放器的釋放和吸液。,儀器結(jié)構(gòu)示意圖及主要技術(shù)指標(biāo),a 釋放電壓為：-50V，電流約為100mA；b 吸液電壓為：-70V，電流約為100mA；c 釋放與吸液轉(zhuǎn)換電壓約為：-58～-60V；d 釋放與吸液時間約為：20-30s；e

4、 耐壓：60MPa；f 耐溫：150℃。g 流量范圍及精度為3-200m3/d和±7%。,儀器結(jié)構(gòu)示意圖,主要技術(shù)指標(biāo),相關(guān)流量測井儀從上至下依次為馬籠頭、扶正器、加重、釋放器、扶正器、磁定位、溫度、近伽馬探測器、遠伽馬探測器。,2.2地面系統(tǒng)測井軟件的改進,測井軟件由原來的上測、下測功能增加了時間+深度驅(qū)動的測井程序；增加了一條深度曲線和時間軸。在測井施工過程中可以方便的計算出伽馬曲線峰值的深度和時間；為了在現(xiàn)場

5、直觀識別伽馬曲線峰值，軟件改變原設(shè)定的固定1500m/h的出圖速度為600m/h 、1500m/h檔的出圖速度，曲線形狀明顯改觀；增加了實時功能，在測井過程中用鼠標(biāo)任意點擊曲線某點可以實時顯示曲線所在位置的深度及測量時間。,測井軟件界面改進圖,3.1放射性示蹤液的研制,載體必須滿足以下幾點要求：載體要有較強的吸附性，能夠牢固吸附放射性同位素離子，在高壓清水沖洗情況下不發(fā)生離散現(xiàn)象；載體要有合適的比重和較好的懸浮性；保證在水中不發(fā)生

6、明顯的沉降和上浮。載體要有足夠的耐壓強度。,三、測井施工工藝研究,3.2放射性示蹤液的研制,利用特殊聚合物與食用堿按一定比例混合制成了膠狀液體做為同位素載體，與同位素131Ba或131I均勻混合，制成各項指標(biāo)達到測井要求的同位素示蹤劑。技術(shù)指標(biāo)： 比重：1.0-1.02g/cm3； 靜水中的下沉速度：<5mm/s， 同位素脫附率：<10%。 適用范圍： 測量注入量3m3/d以上的注水井。測井成功率達到

7、了97%。,3.3施工工藝研究,施工按以下步驟逐步進行：對于籠統(tǒng)注水井測井之前最好能提前關(guān)井，可提高測井時效。正確連接地面防噴管線，把同位素示蹤劑吸入到釋放器中，將儀器放入防噴管，下放儀器。當(dāng)儀器下到離測量井段以上50m時停車，用600m/h速度下放測井，記錄關(guān)井靜溫。儀器下到遇阻位置后，上測自然伽馬基線進行深度校正。打開注水閥門，待注水穩(wěn)定后，在規(guī)定位置釋放同位素，通過上下追蹤同位素的峰值。計量溢流液收集筒中液體的體積，計算溢

8、流量。追蹤測井完后，用600m/h的速度上測，記錄下井內(nèi)的流溫和同位素曲線，觀察示蹤劑總體分布情況。將儀器安全提至防噴管內(nèi)，拆除防噴裝置，清除廢棄物品，使井場恢復(fù)原狀。,3.3施工工藝研究,示蹤劑的釋放：根據(jù)井身結(jié)構(gòu)按以下原則進行：釋放同位素示蹤劑應(yīng)靠近喇叭口、水咀等分水點。按水流分流位置自下而上逐點釋放并進行追蹤。射孔層在有關(guān)口，應(yīng)盡量分開測量，掌握由下而上的原則控制釋放點。在同一釋放點進行多次釋放，釋放時間間隔應(yīng)觀察前次

9、釋放同位素的運移情況后，按兩次追蹤相互不影響的原則控制，原則上兩次間隔應(yīng)大于1.5小時。這樣可避免前次釋放的示蹤劑對再次釋放測量的影響。同位素釋放量應(yīng)盡量控制釋放時間，避免釋放時間過長造成同位素成片狀分布。,3.3施工工藝研究,同位素示蹤劑追蹤測量：在釋放完同位素后應(yīng)在第一時間進行上、下測追蹤每次釋放后盡量將追蹤示蹤劑的過程記錄在一個文件上。分段記錄的應(yīng)減少兩個文件記錄的時間間隔。測速應(yīng)在可能情況下盡量提高測速，最高測速不得超過

10、5000m/h，避免因測速太快造成GR曲線的失真。如發(fā)生兩射孔層層間上、下測均未追蹤到示蹤劑峰值現(xiàn)象，應(yīng)再次釋放，直到追蹤到為止。如層間太近，可考慮合層解釋。,4.1刻度要求參照同位素吸水剖面測井驗收標(biāo)準(zhǔn)。4.2測速要求錄取自然伽馬基線和溫度曲線測速不得超過600m/h。（參照同位素測井驗收標(biāo)準(zhǔn)）追蹤曲線錄取應(yīng)控制測速在2500m/h以上，根據(jù)注水量大小可適當(dāng)提高測速，最高測速不得超過5000m/h。4.3深度比例控制自然

11、伽馬基線及溫度曲線測量深度比例為1:200或1:500。（參照同位素測井驗收標(biāo)準(zhǔn)）追蹤曲線深度比例為1:500。,四、測井資料驗收標(biāo)準(zhǔn)制定,4.4全井資料質(zhì)量控制,測量總流量與泵站流量誤差小于10%，若誤差較大，必須查明原因。在測量曲線過程中流量變化范圍控制在10%以內(nèi)，如超出標(biāo)準(zhǔn)則所測曲線無效。目的層位測量：A、每次釋放同位素示蹤劑后，錄取追蹤曲線應(yīng)盡量保證測量的連續(xù)性，一個文件的紀(jì)錄不得少于相同測量方向的3個峰值。B、紀(jì)錄峰

12、值幅度應(yīng)大于本底數(shù)值5倍以上，且紀(jì)錄峰值清晰可辨。在各吸水層間均要測得追蹤峰值，如未測到則應(yīng)重復(fù)測量。C、在同一井段內(nèi)兩次釋放時間間隔應(yīng)在3小時以上，避免上次釋放同位素對本次測量的影響。D、根據(jù)不同管柱條件采取不同的施工方法。,4.4全井資料質(zhì)量控制,籠統(tǒng)注水：油管口在吸水層以上或以下時按正常測井施工，如在吸水層中部時參照分層配注相關(guān)要求測量。分層配注：每個分層配注水器均進行單獨釋放測量，如分層配水器上下吸水層距離較遠時應(yīng)分兩次釋

13、放測量，兩次釋放時間間隔在1.5小時以上?？偭髁浚篈、原則上在分層吸水測取完成后進行，要求逆水流測量方向測取的總流量峰值必須達3個以上，必要時從井口開始測量。總流量測取時流量應(yīng)和正常測取分層注入量時的流量一致，誤差不得大于10%。若誤差較大，必須查明原因。B、總流量重復(fù)測量，若兩次重復(fù)測量流量相差較大，必須測量第三次，進一步確認，若三次重復(fù)測量流量差別較大必須查明原因。,五、解釋方法研究,流體速度法 靜止定點測

14、量法 追蹤法示蹤劑損耗法雙脈沖示蹤速度法,速度法是目前常用的方法，它可以克服損耗法的局限。測量時根據(jù)井況安裝儀器，在注入井中，探測器安裝在釋放器下部。為了防止同位素示蹤相關(guān)流量釋放器將示蹤劑釋放在井壁上，應(yīng)加裝扶正器，使儀器居中。速度法測量時，儀器停在兩個射孔層之間向井筒中釋放示蹤劑，然后測量示蹤劑在兩個點間的傳遞所需要的時間，一般指兩個探測器間或釋放器至探測器間的時間，由此確定每一個解釋層的視流速。根據(jù)測量方

15、式，速度法包括兩種方法，一種是靜止測量法；另一種是追蹤法 。,5.1.流體速度法,單探頭和雙探頭儀器都可以采用這一方法。測量時，儀器靜止停在夾層中，釋放示蹤劑。對于單探頭示蹤流量計，記錄釋放器至探頭示蹤劑的時間，可以得到流體視流速為： 式中L1----釋放器至探頭的距離； tl----示蹤劑隨流體通過這兩點間的時間。如果采用雙伽馬射線探頭，視流速va為： 式中L2--

16、--兩個探頭間的距離； t2----示蹤劑峰通過兩個探頭所用的時間。,5.1.1.靜止測量法,雙探測器示蹤相關(guān)靜止法測井示意圖,同位素示蹤相關(guān)流量測井解釋方法是，從測井圖上讀出相鄰兩條曲線峰值的間距 △ H1、 △ H 2、 △ H3……，與對應(yīng)的時間間隔△ tl、 △ t2、 △ t3……相除，得到各個視流速，即： 式中△ H---兩次測量示蹤劑位移的距離(峰值的深度差)；

17、 △ t---示蹤劑位移所需的時； N--- △ t、△ H 的取值次數(shù)。,5.1.2.追蹤法,5.1.2.1.單探頭追蹤法,,5.1.2.2.雙探頭追蹤法,雙探頭一次追蹤示意圖,在單探頭連續(xù)追蹤時，若不能準(zhǔn)確記錄出起止時間，利用雙探頭放慢測速上行或下行連續(xù)測量一次，根據(jù)電纜速度和兩探頭之間的距離就能計算出流體速度。上(下)行測量追蹤原理示意圖，虛線、實線分別為探頭G1、G2測量的峰值。下行時

18、(與流動方向一致)計算視流速的公式為：,上行時(與流速反向)計算視流速的公式為： 式中△ H----兩個峰值間的距離； v1 ----電纜速度; L----兩個探頭間的距離。,雙探頭示蹤流量測井圖,視流速va確定后，即可確定各解釋層的流量Qi 式中D------套管內(nèi)徑； d------儀器外徑； Cv------速度剖面校正

19、系數(shù)，Cv的確定取決于峰值的確定及示蹤劑在流體中的分布狀態(tài)。,如何讀取兩個峰間的H及t值將直接影響va的精度，常見的確定深度位移(△ H)及時間差(t)的方法如圖所示。常用方法是讀取兩個伽馬峰值之間的時間差tp-p及相應(yīng)的深度差。 △ tp-p代表了流動的平均時間，由此求取的視流速可視為平均速度(vm)，即此時認為Cv為1.0； △ t上表示兩個峰間切線交點間的時間差； △ t下表示伽馬基線(伽馬原始曲線視為直線)與切線交點間的時間差；

20、 △ tl-l表示示蹤劑前緣到達的時間，該點是伽馬射線開始偏離伽馬基線，即峰值曲線與伽馬基線的交點。在注水井中， △ tp- p與△ t上相近，平均誤差為1.08%； △ tl-l與△ t下相近。平均誤差為1.03%。計算表明用tl-l計算流量的相對誤差為2.9%，用△ tp-p計算流量的平均誤差為2.6%。,5.1.2.3.峰值的讀取方法及Cv的確定,各種時差示意圖,速度分析方法的基礎(chǔ)是井筒的橫截面積不變和兩個探頭間的流量不變，即在兩

21、個探頭間沒有漏失。井徑變化未知時，不能采用速度法(如裸眼完井)。如果通過井徑測井測得了井徑變化曲線，則仍然可以采用這一方法。 若井筒突然擴大，流體從小徑井段流向擴徑井段時會發(fā)生釋放效應(yīng)。流體剛進入擴徑井段時，流速仍然很高，而從擴徑井段流向直徑變小的井段時，示蹤相關(guān)流量測井則不受影響。,5.1.3.影晌示蹤相關(guān)流量計測量精度的因素,5.1.3.1.套管管徑變化,示蹤劑速度超過測量速度的百分比圖,采用雙探頭示蹤相關(guān)流量計時，如果測量時兩個

22、探頭間存在漏失，則會存在一些誤差。下圖是可能存在的兩種漏失情況。,5.1.3.2.兩個探頭間存在流體損失,由于兩探測器有流體損失而導(dǎo)致速度推測深度誤差,示蹤劑的三種釋放軌跡,5.1.3.3.示蹤劑釋放,速度法和示蹤劑損耗測井都受示蹤劑在井內(nèi)釋放情況的影響。研究表明，影響示蹤劑釋放的因素有四個： a、 釋放速度； b、 釋放時間； c、 釋放口尺寸； d、 流體速度。因此，

23、控制好釋放時間、釋放速度及釋放口尺寸可以有效提高同位素示蹤相關(guān)流量測井的質(zhì)量。,示蹤劑消耗測井示意圖,5.2示蹤劑損耗法,示蹤劑隨注入流體依次進入各射孔層。每進入一次，示蹤劑隨進入量 (吸入量)的多少損失一些，井筒流體的放射性強度因此隨之減弱。記錄井筒內(nèi)的伽馬射線強度，直至示蹤劑停止或消失，測井曲線如圖所示。圖中顯示，隨著示蹤劑向井底或最后一個射孔層頂(底)部的移動及流失，伽馬射線強度依次減弱。,5.2.1.面積法,面積法解釋示意圖,在

24、追蹤過程中，由于所用的活化液并非原來的同位素顆粒，可隨流體進入到地層深處，伽馬探測器在層間追蹤測得的異常幅值為剩余的活化液強度，因而在管徑不發(fā)生不可知變化的情況下，根據(jù)各層間追蹤的異常幅值利用同位素示蹤相關(guān)流量測井的面積差值法進行相對吸水量的計算。面積法的依據(jù)是示蹤相關(guān)流量曲線與自然伽馬基線所形成面積與流量大小成正比關(guān)系，若該面積通過某一射孔層減少30%，則認為射孔層內(nèi)進入了30%的流體。,5.1.2.面積三角法,對示蹤劑損耗測井進行

25、快速直觀解釋的另一種方法叫面積三角形法，即求示蹤劑曲線的雙邊與底部直線組成的三角形的面積，用這一面積近似表示示蹤劑的面積。與前面的面積比較，發(fā)現(xiàn)有一定的誤差，因此面積三角法只適用于粗略了解流動剖面。這里就不再更多的介紹 。,5.1.3.示蹤損耗法測量的局限,測井結(jié)果取決于測得的曲線面積依賴于測量時示蹤劑是靠近儀器，還是靠近井壁。盡管混合不均只影響最初的幾次測量，但由于流動剖面是以初始面積為標(biāo)準(zhǔn)，因此會產(chǎn)生誤差。深度分辨率差是第二個局限

26、。示蹤劑在完成一次測井時約要移動一定的距離。因此深度分辨率較低，一旦示蹤劑的部分恰好對著吸水層，則解釋結(jié)果會出現(xiàn)較大誤差。 第三個局限是測井速度的影響。如圖所示，當(dāng)示蹤劑從上向下運動，儀器自下而上運動時所測的示蹤劑長度比實際長度短，即二者的面積不同。,儀器運動引起的示蹤劑變形,井徑發(fā)生變化時，速度法的誤差較大，為了克服這一局限，我們提出了雙脈沖速度法。測井時，在全流量層釋放兩個同位素示蹤劑。釋放可用兩個釋放器，也可以用一個釋放器先發(fā)射

27、一個示蹤劑，隨后再發(fā)射第二個，隨后用伽馬射線探測器穿過這些示蹤劑確定兩脈沖間的間距。然后用類似示蹤劑損耗法進行測井。隨著兩個示蹤劑沿井筒下行，所測得的兩個示蹤劑脈沖間的距離是深度的函數(shù)。井內(nèi)任意點的流量可表示為： 式中Q0、L0----總流量的體積流量和初始峰間距； Aw0、Awi----總流量和任意深度的套管截面； Qi、Li----任意深度的流量和間距。,5.3.雙脈沖示蹤速度法的研

28、究,,雙脈沖同位素示蹤相關(guān)流量測井,六、測井實例分析,以西37-8x井為實例，該井為籠統(tǒng)注水井，油管口在所有射孔層以下，該井同位素污染嚴(yán)重，受同位素測井方法的限制，用同位素測井無法了解本井的吸水情況。后改測同位素示蹤相關(guān)流量方法測井，從流量曲線反映，各吸水層上下流量變化明顯，同位素沾污對該測井方法無影響。如圖所示，為該井相關(guān)流量成果圖。,西柳10-46井同位素測井和相關(guān)流量測井對比。如圖6-3所示，同位素測井反映該井存在較嚴(yán)重的同位素污

29、染，在第19、20號層有明顯的同位素異常顯示，但在相關(guān)流量測井時發(fā)現(xiàn)在這兩層上下流量無明顯的變化，分析認為：這兩層上的同位素異常是由于同位素在上移過程中，同位素在射孔孔眼上沾掛或路徑沾污導(dǎo)致的。另外，在第17層下部同位素異常并未正對層位，在處理時只能當(dāng)沾污處理，造成相對吸水量降低；相關(guān)流量測井明顯反映該層流量變化較大，為本井主要吸水層。第16號層同位素測井異常幅度較低，按此計算第16層吸水量較少；相關(guān)流量測井反映該層吸水量比同位素測井

30、反映的吸水量大，分析認為是由于同位素進層或同位素路徑沾污太大，造成同位素?zé)o法按其吸水量分配到層。由此反映利用相關(guān)流量測井在同位素污染嚴(yán)重或同位素進層的井，可更真實的反映吸水情況。,西223井同位素測井和相關(guān)流量測井對比。如圖所示，同位素測井反映該井存在較嚴(yán)重的同位素污染和下沉現(xiàn)象，在補1層有明顯的同位素異常顯示，相對吸水量81.25%，但相關(guān)流量測井計算出來的該層相對吸水量16.86%，分析認為：這兩層上的同位素異常是由于同位素在移動過

31、程中，同位素在射孔孔眼上沾掛或路徑沾污導(dǎo)致的。由此反映在同位素污染嚴(yán)重的井利用同位素示蹤相關(guān)流量測井可更真實的反映吸水情況。,七、顆粒同位素相關(guān)流量測井方法探索,測井時一次性釋放同位素顆粒，按相關(guān)流量測井方法的測量方式進行追蹤測量。待同位素運移基本達到穩(wěn)定后再連續(xù)測量同位素及井溫曲線。由于顆粒狀同位素釋放方式及釋放后形成的懸濁液井段比較長，因而，這里追蹤主要是通過動態(tài)跟蹤測量同位素運移前沿實現(xiàn)對速度的追蹤。,顆粒同位素相關(guān)流量測井特點

32、,綜合了同位素測井和相關(guān)流量測井優(yōu)勢，可以對井內(nèi)流體的流動狀態(tài)實施動態(tài)監(jiān)測，兩種測井方法相互驗證，提高了資料的準(zhǔn)確性。可準(zhǔn)確判斷油管內(nèi)的流速，對測井施工及資料解釋起到指導(dǎo)作用。對同位素測井粘污校正起到指導(dǎo)作用。結(jié)合同位素及井溫曲線可準(zhǔn)確判斷單層的吸水情況。避免同位素進層和粘污造成的影響。,間169井全井段對應(yīng)層位處有較強的同位素粘污，對層位劃分影響較大，通過相關(guān)流量追蹤測井證實，下部同位素異常均為路徑粘污，因而提高了資料質(zhì)量。

33、該井通過流溫資料分析，主要吸水層也是在18號層。,楚29-70井 本井除部分油管接箍粘污外，并無其它粘污現(xiàn)象。 相關(guān)流量測井與同位素處理剖面基本一致，根據(jù)同位素曲線反映，在本井第12號層有同位素進層現(xiàn)象。 由此說明相關(guān)流量測井資料真實可信。,泉241-29井該井在油管內(nèi)通過相關(guān)流量測井計算的流量約為12m3/d，井口流量45m3/d，由此推斷釋放點以上油套之間有竄通現(xiàn)象或本井在測井時注水本來就不大。通過同位

34、素曲線和相關(guān)流量曲線反映，本井自釋放點以下注入水均到第20層內(nèi)。,強2-2井該井底部有明顯的同位素粘污，影響了下部41號層的解釋，通過相關(guān)流量方法計算證實，在粘污段以上，其流量與油管內(nèi)的流量基本相同，證明該層并不吸水。,上部同位素粘污較小，通過相關(guān)流量證實，不影響同位素正常解釋。,文119-8井通過流溫和靜溫曲線可以清楚反映該井主要吸水層為第10號層，但該井下部同位素污染已經(jīng)嚴(yán)重影響到同位素的解釋，通過加入相關(guān)流量方法的驗證，有效地

35、解決了其路徑粘污的問題。該井第14、15兩層的吸水量是通過相關(guān)流量的峰值追蹤法計算得來，再返推到同位素測井剖面中。,顆粒同位素相關(guān)流量測井局限性,由于同位素釋放為一次性釋放，不能進行多次釋放。對資料驗證不利對層間距離太近的井，由于不能及時追蹤到層間的峰值，分層能力受到限制，但可用同位素曲線進行補償。對分層配注的井受流動狀態(tài)的影響，應(yīng)用效果受到局限。對油管內(nèi)粘污的井效果受管內(nèi)粘污的影響，對峰值判斷造成影響。對注水量較低且大部層位距