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1、江汉石油学院1、生产测井中持率测量所面临的新问题2、高含水井，斜井水平井条件下测量持水率（1）脉冲中子能谱测井技术RST RMT RPM（2）一种新的测井仪器RST3、利用RST测量持率的研究（1）反演法及仪器灵敏度（2）一种改进的方法四点法4、实例5、软件介绍6、结论主要内容(1) 在高含水条件下，常规持水率仪分辨率下降，井筒持率难以 精确确定；(2) 在斜井中，受复杂流型与轻重两相流体密度差的影响，无论 仪器处在什么位置，均无法反映井筒中的整体流态，连续测量 的持水率资料难以有效解释；(3) 在水平井中，流体分布更加复杂，常规垂直井测井仪器的解 释关系式可信度降低。电容式：高含水 含量较低
2、的油相被含量较高且导电良好的水相屏蔽斜井、水平井 相分离、倾斜角度和流动状态生产测井中持率测量所面临的新问题脉冲中子伽马能谱技术 是一种综合测井技术，主要包括：非弹性伽马（C/O）测量技术俘获伽马（中子寿命）测量技术活化/能谱示踪等技术非弹性伽马（C/O）测量技术利用加速器中子源发射（如14 MeV）的脉冲中子，测量快中子 与 地层、井身和井内物质发生非弹性散射所产生的伽马能谱，该能谱 反映被碰撞物质的特性(种类，数量)。分析能谱，可确定油、气、 水信息。它是一种不受地层水矿化度、井斜影响，在套管井中有效 测定含油饱和度和井筒持率的测井技术。快中子的非弹弹性散射 中子与地层地相互作用 热中子的
3、扩散和被俘获快中子对对原子核的活化 RST：斯仑贝谢公司，90年代初， 脉冲中子能谱技术， Reservoir Saturation Tool，三相持率测井，RST主要测量方式：非弹性俘获方式（IC） 这种方式最重要的两条曲 线是碳氧比曲线：即远碳 氧比（FCOR）和近碳氧比 （NCOR），它们被用来计 算井筒中的持率。 因碳、氧元素的响应当量因碳、氧元素的响应当量 反映了油、水的信息，求反映了油、水的信息，求 持率时必须要用到碳氧比持率时必须要用到碳氧比 的信息。的信息。RST 111/16-in2 1/2in额定压力15 kpsi15 kpsi额定温度300oF150oC300oF150o
4、C仪器最大直径1.710 in.2.505 in.最小油管外径2 3/8-in. API3 1/2-in. API最小油管内径1.813 in.2.625 in.推荐最大套管直径7 5/8-in. API9 5/8-in. API推荐最大井眼直径10 in.12 1/4 in.仪器长度33.6 ft32.7 ft仪器重量143 lbm250 lbmRST的探测器电子线路 光电倍增管 远探头 近探头 屏蔽层 中子发生器 这种型号的仪器提高了两个探 头测量信号的对比度，但这是 以牺牲测井速度为代价的。它 的测井速度还不到直径为 111/16in的RST的测井速度的一 半。岩性孔隙度 (p.u)测速
5、 (ft/h)RST关井 111/16 inRST开井（ 2 1/2 in）GST关井（3 5/ 8 in）石灰岩16301011412507060砂岩163081833250110160RST改进了脉冲中子发生器中子猝发的形态，其形态基本 是方波。提高碳与氧伽马射线的差异 提高发射期间探测碳和氧的概率 减少俘获伽马射线的计数率 提高了计数率晶体性能对比晶体NalBGOGSO相对光输出 能量分辨率（能量662keV体积1cm3 ） 密度(g/cm3) 有效原子数 原始衰减常数（发光时） 是否易碎 是否吸湿 是否需要金属保温瓶100 6.5% 3.67 51 230 Yes Yes No13 9
6、.3% 7.13 75 300 No No Yes20 8.0% 6.71 59 56(nsec) Slightly No No这种新材料的晶体具有如下优点： （1）能量输出理想。（2）密度高，提高了伽马射线的探测敏感度。（3）衰变常数快，显著的提高了计数率。（4）该闪烁晶体可以工作在150以上，而且不需要金属保温瓶 。RST使用了一种 高灵敏度的光电 被增管，以补偿 GSO晶体的光输 出较低的缺点。 在该测量方式下，对比常规碳氧测井仪器：相同： 不受矿化度和井斜影响不同： 1通过减小仪器直径，实现了过油管测量。 2通过对伽马探测器（主要是光电倍增管和晶体）和中子 发生器的技术改进，提高了计数
7、率和分辨率，降低了统计误 差，提高了测量精度，并改善了仪器对测井环境（主要是温 度和压力）的赖受性。 3测井速度普遍提高。 4适用于中高孔隙度（一般可以大于10%）的任何地层。其他公司的过油管脉冲中子仪康谱乐PND-S其他公司的过油管脉冲中子仪哈里伯顿- RMT其他公司的过油管脉冲中子仪阿特拉斯RPM公司斯仑贝谢 哈里伯顿 阿特拉斯 康谱乐仪器RST RMT RPM PND- S直径 mm43/ 63 54 43 43晶体GSO BGO NaI NaI模式3 3 5 2仪器GST PSG MSI直径89 86 89晶体BGO BGO NaI其他公司的过油管脉冲中子仪共同点（1） 都属于脉冲中子
8、能谱测井类仪器。（2）主要测量方式为非弹性俘获测量方式，利用该方式获得碳和氧的信息，进行油、气、水评价。（3） 可综合多种测量技术（中子寿命、碳氧比等）提取更多的地层信息。（4） 可以在低矿化度、斜井、水平井中测量。（5） 采用多探测器，提高了仪器的分辨率。（6） 仪器直径小，可以过套管测量。（7） 是目前过套管储层评价仪器中分辨率、灵敏度、精度、准确度等性能较理想的仪器。（8） 测速快。RST、RMT、PND-S和RPM的比较主要区别（1） 伽马探测器的晶体不同。（2） 同种测量方式的时序各不相同。（3） 测量曲线不同。（4） 解释模型不同。RST、RMT、PND-S和RPM的比较RST双探
9、测器解释模型碳、氧元素的含量是岩石骨架、孔隙、井眼贡献的总和：碳、氧元素的含量是岩石骨架、孔隙、井眼贡献的总和：（1 ）（2 ）（3 ）仪器响应灵敏度：NF(1,2,3)：近（远）探测器测得的含碳量对 岩石骨架、地层油、井内油的灵敏度.NF(4,5,6)：近（远）探测器测得的含氧量对 岩石骨架、地层水、井内水的灵敏度.G1：灵敏度，反映地层和井内充满水时的值.G2：灵敏度，反映井内充满水，当地层中油 代替水后NICR(近远计数率比)值的变化.G3：灵敏度，反映地层充满水，当井内油代 替水NICR值的变化.G4：灵敏度，反映地层充满水，当井内气代 替水NICR值的变化.中间变量中间变量RST反演
10、模型说明说明 如果已知如果已知NiNi、FiFi、GjGj（i=1.i=1., j=1. , j=1. 4 4）再利用测量值，可得出中间变量再利用测量值，可得出中间变量A A 、B B、C C、D D、E E、HH。据反演模型，可据反演模型，可 以反演出持率。以反演出持率。 可见，在反演的过程中，能否预先有可见，在反演的过程中，能否预先有 效获取效获取NiNi、FiFi、GjGj，是反演法成功的是反演法成功的 先决条件。先决条件。确定仪器响应灵敏度确定仪器响应灵敏度NiNi、FiFi、GiGi通过实验室刻度井通过实验室刻度井6666种环境种环境 组合确定，有一定的难度。特别是存在组合确定，有一
11、定的难度。特别是存在 压力和安全性等技术难题，气的实际情压力和安全性等技术难题，气的实际情 况在实验室中无法测量，要由蒙特卡罗况在实验室中无法测量，要由蒙特卡罗 模型来模拟气的响应。还要建立空气井模型来模拟气的响应。还要建立空气井 将模拟输出标准化将模拟输出标准化。反演法求取持率的困难反演法求取持率的困难目前的做法是： （）在实验室中对各种测井环境下油、水的响 应进行实测； （）用蒙特卡罗方法对实测情况进行模拟，以 实测结果为参照，建立蒙特卡罗仿真模型； （）用蒙特卡罗仿真模型来模拟气的响应； （）最后根据测量和模拟建立相应的典型测井 环境数据库。对于属于非典型测井环境，其仪器灵敏度不 包括在
12、数据库中，可以结合实时测井环境参数， 利用典型测井环境数据库，用插值的方法得到实 时测井环境下的仪器灵敏度。确定灵敏度的方法(1)随机数方法本方法依据灵敏度具体涵义，由已知数据NCOR 、FCOR、 、S0来求取灵敏度。1. 假设系数为（01）之间的随机数,附加 约束条件进行反演计算.2.对所求得的S0值进行限制,使之符合各层段 平均值范围,从而得到一组符合条件的N、F值.3.由概率分布获取符合条件最多的系数，确定 为该层段的灵敏度.该方法的优点是可在仅已知灵敏度系数范围 的条件下对其进行大致确定（非典型测井环境下 ，确定非数据库灵敏度）。(2)利用交会图借助于FCOR和NCOR的交会图，利用
13、多元线性回归方法，对灵敏度N1N6， F1F6进行求解。确定灵敏度的方法RST随机数法确定灵敏度的程序流程框图RST反演持率的程序流程框图获得仪器灵敏度的工作量巨大，且有相当大的难度。 因此，有必要找到一种不依赖仪器灵敏度的利用 RST测井资料确定持率的新方法。四点法就是在 这种背景下提出的。四点法的提出背景四点法的内涵所谓四点法是利用构成四点图的四个特殊测量数据 点之间的物理和几何关系，运用插值理论，结合实际的 测量值NCOR、FCOR（近探测器碳氧比、远探测器碳氧比 ）和孔隙度等资料，快速、准确、直接地计算出持率（ 或饱和度）。它比反演法更便捷、更直接、更有效，是 一种不依赖仪器灵敏度的求
14、取持率的新方法。测得的数据点在四边形区域内测得的数据点在四边形区域内Shut inFlowingLab data 43 p.u.Lab data 17 p.u.Carbon/oxygen ratio (near)0.80.70.60.50.40.30.20.10-0.200.20.40.60.81Carbon/oxygen ratio (far)四点图利用四点图获得持率的基本方法：1）获得刻度井中探测器测得的四组特殊值， 在座标图上产生四个基点并构成四点图。 2）利用四个基点之间的物理和几何关系，运 用插值理论，并结合实际测井值，直接精确 计算出持率。四点法的模型四点法的模型再由四基点的几 何
15、关系， 最后得 到持水率：由四基点的物理关 系，得到任一点的 持水率：四点动态查值图可针对不同的地层、深度，实现动态查值可针对不同的地层、深度，实现动态查值通过建立各种地层环境下的四点图的数据库， 实现动态查值。动态查值充分体现了四点法的 优点，即：简单、快捷、直接。实 例四点法（1）四点法实例一用四点法处理1号井测井资 料，把得到的持率与反演法 获得的持率进行对比，发现 两种方法计算的持率值基本 一样。 四点法（2）四点法实例二在利用四点法获取持率的同时，也可以用类似的 方法获取饱和度。利用四点法对2号井进行处理 ，获得了持率和含油饱和度。其解释结果见下表 。井段 （米）孔 隙 度渗透率 （mD）So （ ELAN ）So (反演 法)So （四点 法）Yo (四点法)结论12377-23910 1240570450.51050弱水淹22396-24000 1360580440.42057顶部中 水淹， 底部弱 水淹32421-24270 1120440320.38061弱水淹42432-24410 1340340250.52048油水同 层 （未射 孔）52444-24510 1340390310.44055油水同 层 （未射 孔）对1号井和2号井的处理结果进行分析，认为1号井用四点法处理 的结果
