脉冲中子氧活化测井在工程监测中的应用

王 波，李 丽，武清钊

（胜利石油管理局 测井公司，山东 东营257096）

脉冲中子氧活化测井是近几年逐渐发展成熟的一项生产测井技术，不仅能够检查固井质量、套管破损变形，为井下作业提供措施依据，而且可以通过测量油水井油管内外、不同方向的各种水流状态，在各类油水井中验窜、找漏，在高含水井中寻找出水位置。该技术配套其他合理的施工工艺，能节约成本、缩短施工周期，在不同的井况条件下取得良好的应用效果［1］。

1 氧活化测井技术

氧活化测井是一种测量水流速度的测井方法。常用于同位素测井难度大（稠油、沾污重、大孔道、测量井段长等）的井的注入剖面测量中，但实际应用中发现在一些工程监测方面也发挥了重要作用，如可用于检查管外窜槽、管柱漏失位置和出水井段等。

1．1 基本原理

中子发生器发射高能14MeV快中子，与井筒内水溶液中的氧元素发生活化反应，同时释放出能量为6．13MeV的伽马射线。伽马射线具有强穿透能力，可穿过油管、套管甚至水泥环反映随水流动的活化氧伽马信号，如果仪器周围有水流动，通过解析测得的伽马时间谱来计算相应的水流速度，并在已知流动截面面积时进一步计算出水流量。

1．2 测井仪器

氧活化测井仪器由单中子管发展到双中子管等。单中子管发射仪器只能测量一个方向的水流，测量另一方向水流需要将仪器起出井口后更换中子管和探测器的位置；双中子管发射仪器一次下井可以完成2个方向水流的测量，应用效果较好。

图1是氧活化双中子管测量仪器的示意图。该仪器由遥测短节、上中子发生器、下中子发生器和D1、D2、D3、D4探测器组成。测量下水流时，上中子发生器工作；测量上水流时，下中子发生器工作。D1、D2、D3、D4探测器用来探测垂直水流的速度。

图1 仪器示意图

该仪器最大外径43mm，长度6．86m，可耐压80MPa，耐温135℃，在油管中水流测量的范围为5～400m3／d，测量误差≤±8%，在套管中，测量范围为10～50m3／d时，测量误差≤±8%；测量范围为50～400m3／d，测量误差≤±5%；测量范围为400～600m3／d时，测量误差≤±10%；测量范围为600～1 200m3／d，测量误差≤±12%。

2 配套施工工艺

2．1 模拟抽油机

该工艺主要是为了解决环空产出剖面测井问题，施工过程中，测试仪器通过作业过程中下入的特殊抽吸管柱到达地层，利用通井机上提、下放油管来模拟抽油机的生产状况，进行分层产液量、产液性质的测试，取得了良好效果。该工艺可以进行直井、水平井以及大斜度井的产液剖面测井施工。

2．2 气举法

该工艺是为解决低产量生产井流体流速较低、地层不能正常出液的问题而设计的，常用于研究分层产液性质、寻找出水井段的测井施工。

2．3 水平井

目前采用的“水力输送法”、“双管柱法”、“湿接头对接法”、“连续油管输送”等水平井施工工艺在注入剖面、硼中子、储层评价、变密度等水平井测井项目中得到了广泛的应用。2008年以后陆续购置电子牵引爬行仪，目前已形成较成熟的水平井施工工艺，可以完成不同类型水平井的测井施工，很大程度上解决了水平井动态监测问题［2］。

3 应用实例

3．1 验窜

3．1．1 在生产井中确定管外窜槽

图2为冀东油田的庙XX－15井测井实例，测前日产液85m3，含水率98．2%，为了找到该井出水原因，为下步措施提供依据，采用气举工艺诱喷成功后进行氧活化测井。左图为没有水流流动时的氧活化测井资料，图中D1探头资料表明活化后的探测计数呈指数规律衰减，没有明显的峰值显示。右图D4、D3探头下水流出现明显的峰值，说明在此深度点、射孔层以上存在着下水流，射孔层段产水主要来自上面的水层，证实管外窜槽。根据以上解释结果，该井补挤水泥封堵出水层后日产液20m3，日产油17m3，获得了很好的应用效果。

图2 庙XX－15井氧活化水流时间谱

3．1．2 在注水井中验证管外窜槽

图3为孤北XX井的氧活化测井图。该井是一口光油管笼统注水井，共有1个射孔注水层（3 105．6～3 122．3m）。测井施工时油套环空注水，油注关闭。测量结果显示：3 105．6～3 108．3、3 118．4～3 122．3m射孔井段日注入量分别为4．4、11．5m3。本井测量的总日注入量为53．2m3，氧活化测井资料显示，在射孔层段以下存在着下水流，射孔井段日吸水量为15．9m3，剩余的37．3m3注入水自射孔层进入后继续向下流动，与下部水层窜通。

图3 孤北XX井的氧活化测井图

3．2 找漏

氧活化仪器直径小，可以在不动管柱的情况下寻找漏失点。图4为史XX井氧活化测井成果图。该井是注水井，射孔井段是3 123．6～3 264．0m，底筛堵位于3 268m。该井正常注水时，压力由21 MPa突降至5MPa，怀疑可能在非射孔井段发生漏失，用氧活化测井方法进行全井找漏。测井结果显示：在1 962．5m处测得油套空间仍有上水流，流量为63m3／d（井口的注入量为120m3／d），在1 960m测得油套空间无上水流，由此认为1 960～1 962．5m是套管漏失部位。

图4 史XX井氧活化测井成果图

3．3 找水

3．3．1 气举工艺诱喷产液找水

高XX－平27井为冀东油田一口水平井，共下三段筛管完井（图5）。测前日产液180m3，含水率98．8%，采用氧活化测井寻找该井主要出水位置。采用气举工艺诱喷产液，在液量稳定在180m3／d左右时进行测井。

图5 高XX－平27井氧活化测井成果图

具体施工过程如下：下气举管柱至井底，利用水力输送工艺将测井仪器下到井底。气举时液体从地层产出，经由环套空间至井底油管喇叭口进入油管，从井口产出。利用氧活化仪器测量油套空间下水流，从而获得分段产液量。

图5解释结果显示，该井主要的出水位置在第二段筛管内，产水量约占本井产水量的55%，直观地显示了该井的主要出水位置。

3．3．2 采用模拟抽油机工艺产液找水

营XX－平4井是一口筛管完井水平井，筛管井段1 520．22～1 730．35m。该井投产后一直全水，为了寻找出水部位，挖掘本井的生产潜力，进行氧活化测井。测井施工采用模拟抽油机进行提抽液［3］，采用爬行器技术将氧活化仪器送至阻位1 727．6m。图6测井结果显示：该井1 718．9m 以下产液量为35．6m3／d，与井口计量结果相符，表明该井出水位置在1 718．9m以下，即井底部位出水。

图6 营XX－平4井氧活化测井成果图

4 结束语

脉冲中子氧活化测井可以测量油水井的油管内、油套空间的水流情况，配合配套的施工工艺，可以较好地解决各类油水井生产过程中的工程问题，为油田开发提供有价值的措施依据；测量过程中，生产或者注入情况应尽量与测前的日常计量数据接近，尽可能反映真实的注入、产出情况；资料解释过程中还应充分考虑井内流体的流动状态，分析各种影响因素，才能得到准确的解释结果。

［1］ 褚冠求，常文莉，王海龙，等．氧活化测井在油套分注及工程问题井中的应用［J］．测井技术，2006，30（5）：454－456．

［2］ 刘清友，李维国．Sondex水平井井下爬行工具介绍［J］．国外测井技术，2008，23（5）：57－59．

［3］ 韩修廷，李晓东，李举辉，等．多井抽油中心系统及其特性分析［J］．中国石油大学学报：自然科学版，2012，36（1）：85－88，100．