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1、同位素示踪相关流量 测井方法研究,中油测井华北事业部,目录,测井原理简介 仪器的研制与开发 测井施工工艺研究 测井资料验收标准制定 解释方法研究 测井实例分析 颗粒同位素相关流量测井方法探索,同位素示踪相关流量测量原理示意图,通过特殊方法配置的放射性示踪剂由释放器释放到井筒中，示踪剂呈聚集的形式随井液流动。通过自然伽马探测器时，探测器会有明显的异常显示，在时间、幅度的坐标系里会有明显的波形变化。通过记录同位素峰值的时间和位置，可以计算出两峰值之间流体的流速，也就可以计算出该处流体的流量。,一、测井原理简介,相关流量释放器机械及电路设计,2.1下井仪器研制,二、仪器的研制与开发,同位素示踪相关流
2、量释放器主要包括电路部分、马达、滚珠丝杠、储液筒、推拉杆、释放嘴等几大部分。此仪器的机械设计难度在于储液筒与推拉杆之间的密封问题。 由于此仪器要与伽马、井温、磁定位三参数遥测组合仪配接使用。因此其工作电压必须与此组合仪分开。吸水剖面三参数组合仪正常工作时缆头电压大于+55V，为了避免相互影响相关流量释放器设计工作于负电压下。而常用的马达工作电压为50V左右。因此相关流量释放器需工作在-50V以上。而且还有释放、吸液两种状态，因此在电路设计上选用电磁继电器来控制相关流量释放器的释放和吸液。,仪器结构示意图及主要技术指标,a 释放电压为：-50V，电流约为100mA； b 吸液电压为：-70V，电
3、流约为100mA； c 释放与吸液转换电压约为：-58-60V； d 释放与吸液时间约为：20-30s； e 耐压：60MPa； f 耐温：150。 g 流量范围及精度为3-200m3/d和7%。,仪器结构示意图,主要技术指标,相关流量测井仪从上至下依次为马笼头、扶正器、加重、释放器、扶正器、磁定位、温度、近伽马探测器、远伽马探测器。,2.2地面系统测井软件的改进,测井软件由原来的上测、下测功能增加了时间+深度驱动的测井程序； 增加了一条深度曲线和时间轴。在测井施工过程中可以方便的计算出伽马曲线峰值的深度和时间； 为了在现场直观识别伽马曲线峰值，软件改变原设定的固定1500m/h的出图速度为6
4、00m/h 、1500m/h档的出图速度，曲线形状明显改观； 增加了实时功能，在测井过程中用鼠标任意点击曲线某点可以实时显示曲线所在位置的深度及测量时间。,测井软件界面改进图,3.1放射性示踪液的研制,载体必须满足以下几点要求： 载体要有较强的吸附性，能够牢固吸附放射性同位素离子，在高压清水冲洗情况下不发生离散现象； 载体要有合适的比重和较好的悬浮性；保证在水中不发生明显的沉降和上浮。 载体要有足够的耐压强度。,三、测井施工工艺研究,3.2放射性示踪液的研制,利用特殊聚合物与食用碱按一定比例混合制成了胶状液体做为同位素载体，与同位素131Ba或131I均匀混合，制成各项指标达到测井要求的同位素
5、示踪剂。 技术指标： 比重：1.0-1.02g/cm3； 静水中的下沉速度：5mm/s， 同位素脱附率：10%。 适用范围： 测量注入量3m3/d以上的注水井。测井成功率达到了97%。,3.3施工工艺研究,施工按以下步骤逐步进行： 对于笼统注水井测井之前最好能提前关井，可提高测井时效。 正确连接地面防喷管线，把同位素示踪剂吸入到释放器中，将仪器放入防喷管，下放仪器。 当仪器下到离测量井段以上50m时停车，用600m/h速度下放测井，记录关井静温。 仪器下到遇阻位置后，上测自然伽马基线进行深度校正。打开注水阀门，待注水稳定后，在规定位置释放同位素，通过上下追踪同位素的峰值。计量溢流液收集筒中液体
6、的体积，计算溢流量。 追踪测井完后，用600m/h的速度上测，记录下井内的流温和同位素曲线，观察示踪剂总体分布情况。 将仪器安全提至防喷管内，拆除防喷装置，清除废弃物品，使井场恢复原状。,3.3施工工艺研究,示踪剂的释放：根据井身结构按以下原则进行： 释放同位素示踪剂应靠近喇叭口、水咀等分水点。 按水流分流位置自下而上逐点释放并进行追踪。 射孔层在有关口，应尽量分开测量，掌握由下而上的原则控制释放点。 在同一释放点进行多次释放，释放时间间隔应观察前次释放同位素的运移情况后，按两次追踪相互不影响的原则控制，原则上两次间隔应大于1.5小时。这样可避免前次释放的示踪剂对再次释放测量的影响。 同位素释
7、放量应尽量控制释放时间，避免释放时间过长造成同位素成片状分布。,3.3施工工艺研究,同位素示踪剂追踪测量： 在释放完同位素后应在第一时间进行上、下测追踪 每次释放后尽量将追踪示踪剂的过程记录在一个文件上。分段记录的应减少两个文件记录的时间间隔。 测速应在可能情况下尽量提高测速，最高测速不得超过5000m/h，避免因测速太快造成GR曲线的失真。 如发生两射孔层层间上、下测均未追踪到示踪剂峰值现象，应再次释放，直到追踪到为止。如层间太近，可考虑合层解释。,4.1刻度要求 参照同位素吸水剖面测井验收标准。 4.2测速要求 录取自然伽马基线和温度曲线测速不得超过600m/h。（参照同位素测井验收标准）
8、 追踪曲线录取应控制测速在2500m/h以上，根据注水量大小可适当提高测速，最高测速不得超过5000m/h。 4.3深度比例控制 自然伽马基线及温度曲线测量深度比例为1:200或1:500。（参照同位素测井验收标准） 追踪曲线深度比例为1:500。,四、测井资料验收标准制定,4.4全井资料质量控制,测量总流量与泵站流量误差小于10%，若误差较大，必须查明原因。在测量曲线过程中流量变化范围控制在10%以内，如超出标准则所测曲线无效。 目的层位测量： A、每次释放同位素示踪剂后，录取追踪曲线应尽量保证测量的连续性，一个文件的纪录不得少于相同测量方向的3个峰值。 B、纪录峰值幅度应大于本底数值5倍以
9、上，且纪录峰值清晰可辨。在各吸水层间均要测得追踪峰值，如未测到则应重复测量。 C、在同一井段内两次释放时间间隔应在3小时以上，避免上次释放同位素对本次测量的影响。 D、根据不同管柱条件采取不同的施工方法。,4.4全井资料质量控制,笼统注水：油管口在吸水层以上或以下时按正常测井施工，如在吸水层中部时参照分层配注相关要求测量。 分层配注：每个分层配注水器均进行单独释放测量，如分层配水器上下吸水层距离较远时应分两次释放测量，两次释放时间间隔在1.5小时以上。 总流量： A、原则上在分层吸水测取完成后进行，要求逆水流测量方向测取的总流量峰值必须达3个以上，必要时从井口开始测量。总流量测取时流量应和正常
10、测取分层注入量时的流量一致，误差不得大于10%。若误差较大，必须查明原因。 B、总流量重复测量，若两次重复测量流量相差较大，必须测量第三次，进一步确认，若三次重复测量流量差别较大必须查明原因。,五、解释方法研究,流体速度法 静止定点测量法 追踪法 示踪剂损耗法 双脉冲示踪速度法,速度法是目前常用的方法，它可以克服损耗法的局限。测量时根据井况安装仪器，在注入井中，探测器安装在释放器下部。为了防止同位素示踪相关流量释放器将示踪剂释放在井壁上，应加装扶正器，使仪器居中。 速度法测量时，仪器停在两个射孔层之间向井筒中释放示踪剂，然后测量示踪剂在两个点间的传递所需要的时间，一般指两个探测器间或释放器至探
11、测器间的时间，由此确定每一个解释层的视流速。根据测量方式，速度法包括两种方法，一种是静止测量法；另一种是追踪法 。,5.1.流体速度法,单探头和双探头仪器都可以采用这一方法。测量时，仪器静止停在夹层中，释放示踪剂。对于单探头示踪流量计，记录释放器至探头示踪剂的时间，可以得到流体视流速为： 式中L1-释放器至探头的距离； tl-示踪剂随流体通过这两点间的时间。 如果采用双伽马射线探头，视流速va为： 式中L2-两个探头间的距离； t2-示踪剂峰通过两个探头所用的时间。,5.1.1.静止测量法,双探测器 示踪相关静止法测井示意图,同位素示踪相关流量测井解释方法是，从测井图上读出相邻两条曲线峰值的间
12、距 H1、 H 2、 H3，与对应的时间间隔 tl、 t2、 t3相除，得到各个视流速，即： 式中 H-两次测量示踪剂位移的距离(峰值的深度差)； t-示踪剂位移所需的时； N- t、 H 的取值次数。,5.1.2.追踪法,5.1.2.1.单探头追踪法,5.1.2.2.双探头追踪法,双探头一次追踪示意图,在单探头连续追踪时，若不能准确记录出起止时间，利用双探头放慢测速上行或下行连续测量一次，根据电缆速度和两探头之间的距离就能计算出流体速度。上(下)行测量追踪原理示意图，虚线、实线分别为探头G1、G2测量的峰值。下行时(与流动方向一致)计算视流速的公式为：,上行时(与流速反向)计算视流速的公式为
13、： 式中 H-两个峰值间的距离； v1 -电缆速度; L-两个探头间的距离。,双探头示踪流量测井图,视流速va确定后，即可确定各解释层的流量Qi 式中D-套管内径； d-仪器外径； Cv-速度剖面校正系数，Cv的确定取决于峰值的确定及示踪剂在流体中的分布状态。,如何读取两个峰间的H及t值将直接影响va的精度，常见的确定深度位移( H)及时间差(t)的方法如图所示。常用方法是读取两个伽马峰值之间的时间差tp-p及相应的深度差。 tp-p代表了流动的平均时间，由此求取的视流速可视为平均速度(vm)，即此时认为Cv为1.0； t上表示两个峰间切线交点间的时间差； t下表示伽马基线(伽马原始曲线视为直
14、线)与切线交点间的时间差； tl-l表示示踪剂前缘到达的时间，该点是伽马射线开始偏离伽马基线，即峰值曲线与伽马基线的交点。在注水井中， tp- p与 t上相均误差为1.08%； tl-l与 t下相均误差为1.03%。计算表明用tl-l计算流量的相对误差为2.9%，用 tp-p计算流量的平均误差为2.6%。,5.1.2.3.峰值的读取方法及Cv的确定,各种时差示意图,速度分析方法的基础是井筒的横截面积不变和两个探头间的流量不变，即在两个探头间没有漏失。井径变化未知时，不能采用速度法(如裸眼完井)。如果通过井径测井测得了井径变化曲线，则仍然可以采用这一方法。 若井筒突然扩大，流体从小径井段流向扩径
15、井段时会发生释放效应。流体刚进入扩径井段时，流速仍然很高，而从扩径井段流向直径变小的井段时，示踪相关流量测井则不受影响。,5.1.3.影晌示踪相关流量计测量精度的因素,5.1.3.1.套管管径变化,示踪剂速度超过测量速度的百分比图,采用双探头示踪相关流量计时，如果测量时两个探头间存在漏失，则会存在一些误差。下图是可能存在的两种漏失情况。,5.1.3.2.两个探头间存在流体损失,由于两探测器有流体损失而导致速度推测深度误差,示踪剂的三种释放轨迹,5.1.3.3.示踪剂释放,速度法和示踪剂损耗测井都受示踪剂在井内释放情况的影响。研究表明，影响示踪剂释放的因素有四个： a、 释放速度； b、 释放时
16、间； c、 释放口尺寸； d、 流体速度。 因此，控制好释放时间、释放速度及释放口尺寸可以有效提高同位素示踪相关流量测井的质量。,示踪剂消耗测井示意图,5.2示踪剂损耗法,示踪剂随注入流体依次进入各射孔层。每进入一次，示踪剂随进入量 (吸入量)的多少损失一些，井筒流体的放射性强度因此随之减弱。记录井筒内的伽马射线强度，直至示踪剂停止或消失，测井曲线如图所示。图中显示，随着示踪剂向井底或最后一个射孔层顶(底)部的移动及流失，伽马射线强度依次减弱。,5.2.1.面积法,面积法解释示意图,在追踪过程中，由于所用的活化液并非原来的同位素颗粒，可随流体进入到地层深处，伽马探测器在层间追踪测得的异常幅值为剩余的活化液强度，因而在管径不发生不可知变化的情况下，根据各层间追踪的异常幅值利用同位素示踪相关流量测井的面积差值法进行相对吸水量的计算。 面积法的依据是示踪相关流量曲线与自然伽马基线所形成面积与流量大小成正比关系，若
