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1、同位素沾污处理方法及效果分析摘要本文针对同位素的几种常见沾污类型，制定相应的解决办法，通过实际资料来分析是否可以通过改变投源位置、改变 微粒比重、利用冷球来减小同位素的沾污，以提高测试资料的准确性。刖言目前常用于进行吸水剖面动态监测的方法为放射性同位素示踪法，在测试过程中发现有的井沾污严重， 大部分的同位素源都会沾污到工具及管壁上，在资料的解释过程中难以分辨哪些是沾污，哪些是吸水层位， 影响了解释资料的准确度。本文利用改变投源位置、改变微粒比重、利用冷球来减小同位素的沾污，以提 高测试资料的准确度。沾污的形成及原理在同位素五参数测井中，沾污的来源有三种途径，第一种途径是同位素源与水混合时间过短
2、导致悬浮 液混合不均匀，不能按照水量进入到相应的配注层段中，容易在某一位置形成大片沾污。第二种途径是同 位素源通过配水器进入到油套环形空间里，由于同位素源的比重问题，不能够全部进入到吸水层位中，使 得一部分源会沉到封隔器及配水器上，形成沾污。第三种途径，油管与油管链接的接箍位置，丝扣处会有 一些微小的缝隙，同位素源会进入到缝隙里，会在接箍位置及封隔器上接头连接位置形成沾污，这三种途 径共同的造成了同位素的沾污。去除沾污的方法及效果根据测试过程中发现的问题，制定了下面三种减小沾污的方法，我们通过理论和实际来分析下面三种 方法减小沾污的效果怎样。1. 同位素比重对减小沾污的效果同位素微球释放后，将
3、在井内形成悬浮液，微球载体在注入水的携带下，除受到一个与注入水冲击外， 还受重力影响，产生沉降，沉降速度用斯托克斯公式表示为：V = D 2（ PP.）P 18旦式中vp一微球的沉降速度，m ；D一微球直径，m ；P s一微球密度，gCm3 ；P w一注入水的密度，gCCm3 ；一注入水的粘度，mPa S ；上式说明，微球在水中的沉降速度与微球直径及水的密度差成正比。直径是根据岩性选择的，直径选 定后，沉降速度主要取决于二者的密度差。密度差小，二者混合均匀，在井内产生的沾污也会随之降低。 在油套环形空间向上运动分配到注水层时，如果微球的密度大于水的密度，则产生自由沉降，上行困难， 造成下部的微
4、球载体的浓度大，上部浓度小，有可能使下部注水能力差的地层滤积过多的微球载体，而上 部注水能力强的地层反而未达到应有的滤积程度，甚至很少，因而无法确定注水层的注水状况。另外，沉 降速度过快，会造成下部示踪剂的堆积，示踪剂滤积在井壁上的量减少，因而会影响测井的质量。通常情 况下，示踪剂的颗粒密度为1.011.04g；cm3。表2给出了常用微球的沉降速度：表（1）常用同位素微球的沉降速度微球直径m100300300600600900沉降速度m/h371053102. 投源位置对减小沾污的效果投源位置将影响着同位素与水的混合时间，投源位置的选则对同素吸水剖面测井尤为重要：投源位置 过高注入时间过长，同
5、位素测井曲线幅度偏低，而且会丢失一些层位的吸水信息；投缘位置过低注入时间 过短同位素没有完全与水混合形成悬浮液，会导致某一处地方源特别大，而某一处可能没有源，严重影响 对吸水层位的解释。同位素示踪剂进入分层配注油管内，与以紊流方式流动的注入水形成悬浮液。在后续注入水的推进下， 进入配注层段，首先按配注层段配水嘴的大小，进行第一次分配，进入油管与套管环形空间；相继开始第 二次按配注层段中各层的吸水能力分配吸水量，将悬浮液推向地层。我们这里只需考虑同位素到达第一个 偏心配水器的时间，设油管内径截面积为S，注水密度为0，从同位素释放到注水层位的油管总长度为H （即释放位置），则有HXSXp=总长度为
6、H油管的储水量，假设每小时注水量为0公式同1.T=（HXSXp）三 Q上式中：大庆油田油管内径截面积S=0.00302m2，注水密度p=l,代入上式有：T=0.00302H1Q由布朗运动原理以及同位素测井长期积累经验可知从同位素释放到形成稳定的活化悬浊液至少需要 0.2小时1，所以：T=0.00302HQ0.2由上式可知：HN66Q表（2）为不同注入量的释放高度H与水流速度注入量m3/d244872水流速度m/h331662993释放高度m66132198我们根据总结出来的规律，根据不同注入量的井选择最佳的投源位置，让同位素能与水充分的混合形成稳定的悬浮液，使同位素源不会在某一处形成大片沾污而
7、导致某些吸水层位源量不足的情况，以提高资 料的准确度。对于油套环形空间内水流速度只需要将S改为油套环型空间横截面积S=0.00777m 2，表（3）为不同注入量的释放高度H与水流速度与沉降速度对照注入量（m：/d）24487296120144水流速度油管内331662993132416551986（m/h）环套空间内128256384512640768释放高度（m）66132198264330396常用微球100-300（ pm）373737373737沉降速度 300-600（ pm）105105105105105105(m/h)600-900( pm)310310310310310310（
8、2）实际效果:同位素示踪剂进入分层配注油管内，与以紊流方式流动的注入水形成悬浮液。在后续注入水的推进下，进入配注层段，首先按配注层段配水嘴的大小，进行第一次分配，进入油管与套管环形空间；相继开始第二次按配注层段中各层的吸水能力分配吸水量，将悬浮液推向地层。如下图所示:在图中我们可以看出每一个配水层段可以看成 是一个独立的吸水单元，由于同位素颗粒沉降速度 的存在，水嘴的位置有位于独立单元顶端的，也有 位于中部和底端的，所以水嘴位置对测井质量影响 至关重要，水嘴位于层位顶端的对测井有利，因为 此时沉降速度与环套空间的水流速度一致，水嘴位 于吸水层位下部的则相反，沉降速度与水流速度相 反，在表（3）
9、中我们可以看出在环套空间内沉降速 度会增加同位素颗粒到达层位的时间，当流量小水 流速度会小于沉降速度，同位素颗粒无法到达吸水 层位，从而漏掉吸水层位的吸水显示，这种情况同 位素源多会集中在配水器偏上的位置，形成沾污。另外当前井下管柱配接时，只考虑封隔器位置， 对于配水器只要在层位之间，很少考虑其位置，通 过上面分析我们可以看出配水器最好位于配注层段 上封隔器之下，这样可以杜绝因沉降速度造成的吸 水层位丢失。在测井时，可以采用分层段测井的办法，投源后，立即对上部配水器进行同位素跟踪曲线的测量，由于基线上有流量曲线，所以可以把每一个配水层段 单独看成是一个独立的单元，进行单独的测试，可以避免因为投
10、源后测下部比较长的低注入量井段，而错 过了上面层段投源后的吸水信息。另一种方法就是更换合适比重的同位素源，降低同位素在水中的沉降速 度，使得源上反效果更好。3. 冷球对于减小沾污的效果（1）实验原理冷球的概念：通过筛选具有一定直径的能够携带放射性同位素的微粒，称为冷球，其本身并无放射性。我们考虑到工具对同位素颗粒具有一定的吸附能力，这种吸附能力有一定的饱和度，我们利用冷球让 其先与工具先进行接触，让其吸附颗粒的能力达到一定的饱和程度，然后再投入正常测试的同位素源，这 样工具吸附的能力就会大大减少，让更多的同位素源随水，附着到孔壁上，使得小的吸水层位能够显示， 以便提高测试资料的准确度。（2）.
11、实验方法及实际效果本次实验一共选取了 5 口井，如表1：表1选取5 口井的基本情况井号注入量压力同位素强度级数南 1-60-水 61690 m3/d13.3 MPa14.8MBq4南 2-20-水 615130 m3/d13.4 MPa18.5MBq4南 3-41-632299 m3/d11.3 MPa33.3MBq5南 5-1-72170 m3/d11.2 MPa14.8MBq3萨高 164-493190 m3/d11.4 MPa22.2MBq6在测井过程中，首先要控制每口井的溢流量，保证井内的压力与原始的压力相符，这样能够保证一些 小层能够正常的吸水，不会由于压力变化而影响层位吸水效果。冷
12、球的量与同位素的量是1:1的用量，先 利用井下仪器录取自然伽马曲线，然后上提到同位素投源的位置，释放冷球，与工具进行接触，让工具的 吸附能力达到一定的饱和，然后在相同位置再释放同位素源，在按照正常的同位素方法进行测试。我们把 测试的结果跟以前所测试的资料进行对比分析，来看看冷球是否能够减少沾污，达到预期的效果。从解释成果图我们主要是分析利用冷球后是否能让更多的源进入到最后几级的配注层段中，使得一些薄层 能够反映出吸水情况，提高资料的准确度。（1）下图为南1-60-水616这口井的解释成果图对比图，图a为上次测试成果图，图b为投入冷球的测试 成果图。图a （以前）图1南1-60-水616对比图上
13、图为南1-60-水616的两次测试成果图，图a为以前测试的资料，图b为本次测试的资料，两次测试 间隔4个月，这口井跟上次相比注入量、压力、配注级数、工具深度均一样，第三级本次多测出了 S215层 位吸水，第四级测出了 S34俩个层位吸水，绝对注入量分别为3.74m3/d、5.3m3/d、3.7m3/d。通过两个成 果图对比我们可以很明显看出在最后两级没有用冷球的资料最后两级有3个小层吸水无显示，而用了冷球 的资料能够测出3个吸水层位。我们从成果表中可以看出各级的同位素吸入量和相对流量的误差较小。（以前）（冷球）图2南3-41-632对比图从对比图上可以看出主要是第六级的吸水层位有所不同，第六级
14、中的G110、G111、G112三个吸水层位在上次测试中无吸水显示，而利用冷球后这三个层位均都显示为吸水，绝对注入量分别为4.37m3/d、4.04m3/d、1.37m3/d、3.07m3/d,从成果表来看各级吸水量和同位素量偏差较小。图a （以前）图b （冷球）注入制面枇成果表注入师果表（以前）（冷球）图3南2-20-水615对比图该井上次测试最后一级遇阻，最后两级所剩流量为9m3/d,本次测试最后两级所剩流量为7.6m3/d,该井 总的注入量和压力2次均相同，我们主要看一下最后两级的小层吸水情况，本次测试最后两级S33层吸入 量为分别为5.6m3/d。可以看出利用冷球的方法可以使吸水量在5 m3/d左右的层位都可以显示，从成果表 来看各级吸水量和同位素量偏差较小。（4）下图为南5-1-721这口井对比图：HEW(jiVcd(nV(DAW M乎径（1）司渤础、 ft）Sl-S2163S轴28.44鼠制Si 86S310-PW2D1121622ESM-S2363631454L 93心C113-C213254&轴517.62113731(47920172128网2S.25找71S24仙23.K31.32（以前）（冷球）图4南5-1-721对比图这口井与上次测试吸水情况大致相同，从图上来看这口井的部分小层并没有吸水显示，所以分析
