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1、PSSL 脉冲中子全谱饱和度测井技术,PSSL 脉冲中子 全谱饱和度测井技术,2,PSSL 脉冲中子全谱饱和度测井技术,简 介,在油田开发中后期，谱测井是在金属套管井中评价地层剩余油饱和度、岩性及油层水淹等级的一种有效手段。脉冲中子全谱饱和度测井仪集碳氧比能谱测井、碳氢比能谱测井、氯能谱测井、钆示踪能谱测井、中子寿命测井于一体，能在10%以上孔隙度和可变矿化度条件下，对套管、水泥环等介质外地层的剩余油饱和度进行测量，多种测井方法的交互使用，使得该仪器解释符合率大大提高。传统的方法存在的主要问题是：传统碳氧比能谱测井测量精度低，受地层孔隙度参数影响较大，一般在孔隙度大于25%以上才能进行定量解释
2、；传统中子寿命测井仪只能适应在矿化度在15万ppm以上才能进行定量解释；引进的RMT、RPM、PND、RST等各种饱和度测井仪器没有打破传统测量方法的限制，只是在仪器设计上进行了一些优化，没有质的飞跃。,3,PSSL 脉冲中子全谱饱和度测井技术,我国剩余油饱和度测量目前面临的难题,现有饱和度测井仪器的测量精度提升问题； 中低孔隙度条件下的剩余油饱和度测量； 中低矿化度条件下的剩余油饱和度测量； 中低渗透率条件下的剩余油饱和度测量； 井间剩余油饱和度分布； 长期生产作业地层受干扰后的剩余油饱和度测量。,主要技术指标,耐压：80MPa 耐温：150/4h 直径：90mm 中子管产额：1.5108n
3、/秒 仪器长度：5.5m 抗振能力：29.4m/s2,三维，0100Hz 探测器类型：BGO 推荐测速：50m/h 能量测量范围：0.66-8.5MeV 能量分辨率：优于12%（对137Cs） 全温范围内能量增益稳定性和线性：0.5% 测量精度：能谱模式：5%（在孔隙度为35%的饱和油砂和水砂中） 寿命模式：3%（在淡水和可变矿化度溶液中） 中子管寿命：300h（累计工作）,4,PSSL 脉冲中子全谱饱和度测井技术,主要功能,1、在报废井或大修井中对遗漏掉的油层和气层进行勘探和评价。 2、在淡水、低矿化度水或未知矿化度水的地层中，探测油气层和评价油气层。 3、在裸眼井测井和一般套管井所提供的资
4、料与储集层性能不一致的那些地方，用该方法评价其含油储集层。 4、在不能进行裸眼测井的新井中，探测油气层和评价油气层。 5、在淡水油气田中，确定油水界面。 6、评价油气产量和含油地层的开采情况。 7、在水驱油工程中，评价地层含油饱和度和淡水运移情况。 8、在化学、胶囊溶液、二氧化碳、蒸气和火驱油工程中评价地层含油饱和度。 9、确定地层中残余油饱和度。 10、区分套管外含水层和褐煤层，并评价其等级。 11、应用测井资料，寻找水层和潜力层，评价产层的水淹级别，认识油藏水淹规律，寻找出水层位，提高措施效果，为控水增油提供依据。 12、检验固井质量，寻找窜槽和漏失层位。 13、检查注灰、封堵效果。 14
5、、盐间油识别。,5,PSSL 脉冲中子全谱饱和度测井技术,主要特点,1、采用正演的设计思想，通过蒙特卡罗数值模拟计算来确定屏蔽体材料及其几何形状尺寸、探测器类型、长、短源距尺寸； 2、采取缩小晶体尺寸、增加抗堆垒电路等技术手段，解决了短源距谱的堆垒问题； 3、 根据新型BGO探测器的技术要求，通过提高采集速率、选择高速A/D转换芯片、快速采样保持电路和快速累加存储电路，提高了探测器的能谱及时间谱的采集和处理速度，较少了漏记，提高了仪器的测量精度； 4、 采用“硬件软化、软件优化”的设计思想，大量采用单片机和可编程集成芯片，在不增加硬件情况下，可完成C/O、C/O-、-Cap多种模式的数据采集及
6、控制； 5、该仪器采用井下自动稳峰与地面各种谱测井数据的预处理技术，大大改善了测井的原始数据质量，为精细解释奠定了基础。 6、对中发生器的各项参数进行优化控制，使得其具有中子产额高、中子产额稳定性好和使用寿命长等优点，有利于提高仪器的测量精度； 7、根据不同地区的不同的地质条件，采用不同的能谱处理方法和解释模型，使得仪器的适应性大大增强； 9、一次下井同时测量多种参数（C/O、C/H、Cl、Gd、等），从而提高剩余油饱和度测量精度，为油田二次、三次开发提供科学依据； 10、在优化碳氧比、碳氢比、氯能谱技术的基础上，重点研究钆谱测井方法，提高定量解释含水油饱和度的精确性，形成了自有知识产权的技术
7、及产品； 11、新型的测井中子发生器其中子管的使用寿命达到300小时，中子发生器的使用温度达到150度，实现了中子发生器的锐截止、宽频带工作方式； 12、实现了对所测各种能谱的漂移校正、滤波、归一化等预处理； 13、通过补偿，校正井眼影响； 14、仪器动态范围大，能在较低孔隙度（10%以上）和较低矿化度（1万ppm以上）的情况下应用； 15、采用纵向分辨率处理技术后，适用于薄层评价和厚层细分评价； 16、由于测前不需进行洗井、刮蜡等作业，为采油厂减少了作业施工成本； 17、碳氧比测井资料主要应用于在完井射孔前更准确地选择层位，为酸化、压裂、补孔确定潜力层，挖掘未动用储量，为堵水进行储层评价，在
8、水驱油田为调剖提供依据以及为油藏管理提供准确数据。,6,PSSL 脉冲中子全谱饱和度测井技术,碳氢比测井简介,碳氢比测井主要是依据快中子在地层中产生核反应过程中的非弹性散射、弹性散射、俘获反应和核反应整体效应理论，探测经非弹散射、俘获反应所产生的次生伽玛射线，进而反应地层中各元素的含量；采用直接探测地层流体性质和饱和度的方法，即探测地层流体中碳、氢等元素丰度，依据碳氢比值来求解含油或剩余油饱和度，可降低或减小孔隙度、矿化度的影响。由于地层中的流体是由水和油气组成，水由氢氧元素组成，油气属碳氢化合物；一般情况下纯砂岩中其骨架本身并不含碳、氢元素，也就是说氢来源于油气和水、碳来源于油气。若采用碳氢
9、原子密度比来测量流体，当含油饱和度一定时，无论孔隙度如何变化，其碳氢含量比值将保持基本不变。当含油饱和度降低时，其碳原子密度随之降低，而氢原子密度基本不变（油与水中的氢原子密度基本相等），其碳氢含量比值也将降低，也就是说碳氢含量比是含油饱和度一个变量的函数。但应考虑骨架中碳酸钙胶结物中的碳元素的影响。,1、适应范围由于本方法受孔隙度、矿化度影响较小，所以不仅适应于中-高孔、中-高渗、高低矿化度及低阻储层，也适于低孔、低渗、低矿化度储层，且新、老井及是否射孔的套管井均可使用。 2、主要用途1)评价储（产）层含油或剩余油饱和度及分布规律以及油层水淹程度。2)监测评价驱油速度、边底水动态和油水界面。
10、3)为油藏动态分析、调整开采方案及堵水等措施提供有效资料。4)老井复查及无射孔井段评价，射孔前使用可节约大量试油费用。,适应范围及主要用途,7,PSSL 脉冲中子全谱饱和度测井技术,碳氢比的主要特点,1. 由理论及实测资料表明该方法受物性、矿化度的影响较小，用于低-中-高孔、低-中-高渗、高-低矿化度及低阻储层，可取得较好的地质效果，其符合率大于85%以上。 2. 能较好的评价储（产）层含油或剩余油饱和度及油层水淹程度、边底水动态及驱油速度。 3用于新井可提供有效射孔井段，可节约大量不必要的试油费用。 4. 为油藏动态分析、储产层评价、采油方案的调整及堵水等措施提供有效资料。,蒙特卡罗模拟法验
11、证 碳氢峰积分比测井的可行性,测量条件：裸眼井，无下井仪器，油饱和砂岩地层、井眼注油，砂岩成分：SiO2占98.6，CaOAlSi占1.4。井眼半径10 cm，地层半径75 cm、厚度150 cm，脉冲中子源位于井轴上，距地层底面50 cm，中子能量14.1MeV,中子脉冲宽度10 s，重复频率20 kHz，坐标原点在地层顶面井轴上，Z轴与井轴重合、方向朝上。井轴上一确定点源距为40cm,孔隙度的间隔为：0%、5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%和40%。进行了以下计算，并用HCJPL程序作出中子-伽玛射线空间、能量、时间分布图及中子-伽玛能谱图。,8,PSSL 脉冲中子全谱饱
12、和度测井技术,井轴确定点谱峰积分及比,表2 模拟的各孔隙度中子-伽玛能谱几个峰积分及其比值,表3 模拟的各孔隙度中子-伽玛能谱几个峰积分及其比值,9,PSSL 脉冲中子全谱饱和度测井技术,蒙特卡洛计算结论,（1）井轴中子-伽玛能谱，峰积分C/O随孔隙度变化的关系曲线几乎是直线上升；峰积分C/H随孔隙度变化的关系曲线，孔隙度20%时，几乎是直线上升，因此，在20%低孔地层，用C/H有望求得含油饱和度；H/Si峰积分随孔隙度变化的关系曲线，总趋势是先缓慢下降，孔隙度15%为最低点，然后又上升，几乎与H峰积分随孔隙度的变化相似。 （2）井壁中子-伽玛能谱峰积分C/O值随孔隙度的增大而几乎线性增大；峰
13、积分C/H随孔隙度变化的关系曲线，当孔隙度20%时，总趋势也是上升的，几乎是直线上升，当孔隙度20%时，峰积分C/H值几乎是直线下降,因此，在20%低孔地层，用C/H有望求得含油饱和度；H/Si峰积分随孔隙度变化的关系曲线，孔隙度从05%是下降的，孔隙度大于5%后，变化几乎线性上升，孔隙度大于30%后，又有下降，这是因为H伽玛峰随孔隙度的增大，总趋势是先下降而又上升。,钆示踪中子伽马谱测井,钆示踪中子伽马能谱测井的核心技术是在井点或井间监测中用钆代替氚(或硼)做示踪剂，将井口采样单一检测扩展为测井与井口采样相结合的综合检测，将监测目标从测定地层含水体积改变为测定地层可动水体积，为估算剩余油饱和
14、度和三次采油潜力提供依据。与现有的井间示踪方法相比，在厚层细分、薄层评价以及用一种示踪剂实现多层检测等方面具有优势。同时，该方法用能谱测量代替了传统的中子寿命测井强度测量方法，在单井测量中，可以实现定量解释。,10,PSSL 脉冲中子全谱饱和度测井技术,钆示踪中子伽马谱测井的优点,现有的用于井间监测的核示踪方法，采用氚化物做示踪剂。氚是半衰期很长的放射性核素，它的使用受到环保要求和施工安全的限制。钆是非放射性物质，对环境和人员无损。其主要优点如下： 1、示踪剂容易检测 2、井口和井下检测相结合 3、注水井和采油井连续剖面井间对比 4、便于多井分析 5、定位准确，分层细 6、能在未射孔段测量 7
15、、可灵活选用多种中子测井和监测方法 8、示踪剂矿物资源丰富 9、施工安全 10、有利于环境保护 11、与现有的井间示踪方法相比，在准确确定注入和产出层位、厚层细分、薄层评价、未射孔井段监测及用一种示踪剂同时实现多层检测等方面具有优势。,钆示踪中子伽马谱测井的优点,钆的能谱有别于地层的原有元素，用中子伽马谱测井能使方法更加有效。注钆前后测到的伽马能谱，均可以氢为限分成两部分。对于本底谱，能量较高的谱段包含地层骨架元素和水中氯的贡献，而不包含氢的贡献。对于注钆后的谱，两个谱段都增加了钆的贡献。对这两个谱做简单剥谱处理，则可得到注前和注后的“纯”氢的贡献，两者的差异包含着很有用的信息。若用脉冲中子源
16、，则可测量中子的宏观俘获截面，大体上可借用硼中子测-渗-测技术研究水淹等级。,11,PSSL 脉冲中子全谱饱和度测井技术,钆示踪井间监测施工工艺,1、用钆水溶性示踪剂（包括钆的氯化物、络合物等）代替氚水做示踪剂。 2、用可动水体积代替含水体积。 3、从注水井注入钆示踪剂，用中子测井（中子中子、中子伽马、中子伽马能谱或中子寿命）测注水剖面，分小层算出钆示踪剂注入量，监视初始示踪段塞形成过程； 4、在采油井井口采样与井下检测相结合，用中子测井测产出剖面，分小层算出钆示踪剂采出量和钆示踪可动水孔隙度；（程序：地面检测；发现钆后仪器下到井内较浅深度进行检测；浓度升高后仪器下到目的层段进行测井；峰值过后井下停测地面检测仍继续；低于取样检测限后停测。 ） 5、对注水井、生产井中子测井剖面做井间对比，分小层明确注采对应关系； 6、注入、产出剖面测井与井口采样分析相结合，做井间监测数据综合处理，分小层确定水驱方向、速度及水量分配，结合其它相关资料估算剩余油空间分布。在解释原理中引入下述概念：大孔通道可动水占优势，当水推进速度很大时可忽略束缚水对示踪剂推进的影响；而当束缚水饱和度较高时，对水溶性示踪剂，可动水是流动相而束缚水是固定相，在两相间示踪剂是可分配的，推进速度将会滞后，峰值浓度会被压低，异常宽度会加长。,
