脉冲中子氧活化测井图谱的峰位识别方法与应用

李超

（中石油大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司第九大队，黑龙江 大庆 163853）

脉冲中子氧活化测井是一种测量水流速度的一种新型注入剖面的测井技术，测井的过程不使用任何放射性示踪剂，克服了示踪剂的沾污聚堆和地层漏失的影响，也不受井内液体黏度和地层孔隙度大小的影响，准确给出各层的分层吸水的情况。对于氧活化实际测井图谱曲线来说，其峰位特征往往不是理想的正态分布形态，解释时需要正确实别判断这些峰位，使解释计算结果更精确，与实际情况更接近。在测井工艺上，脉冲中子氧活化测井仪可以直接测得油管内，油套环形空间内和套管内的向上向下2个方向的水流量，甚至可以测到套管外近地层的纵向水流速度用来判断窜层。与目前油田注入剖面测井的其他方法相比具有明显的优越性，在油田开发动态分析和方案等方面起了到重要的作用。为了精确计算水溶液的流动速度，笔者对脉冲测井图谱的峰位识别技巧提出了经验性的方法。

1 脉冲中子氧活化测井原理

脉冲中子氧活化测井仪器由中子发生器、γ射线探测器、电子线路等部分组成。测井时，首先由中子发生器发射14.1MeV的快中子，快中子与水中的氧核16O发生反应。而16N要以7.13s的半衰期进行β衰变，同时放射出能量为6.13MeV的γ射线。通过对16N衰变时产生的γ射线进行探测，就可以知道仪器外部16O的分布状况。16O是水分子的一部分，通过监测16O的流动就可以得到流体的流速剖面，再利用水流的流通截面积，得到注入井的流量剖面。针对井内同时可能存在的上下水流选择不同的测量模式，分次下井测量。活化后的水在流经3个不同源距的探测器时，测量其时间谱，得到 “峰位时间”，再结合源距就可以计算水流速度υ:

υ＝L／Δt （L是源距（为定量），Δt是活化和探测之间的平均时间）根据流动速度可计算出流量［1］。

2 注水井测井图谱峰位的判断识别

2.1 油套环形空间和油管内流量信号的识别

大庆地区通常都是正注井，油管内水流速度大于油套空间水流速度，也大于电缆的移动速度，一般情况下流量大于150m3／d时，计算流量以远探测器为准；流量在50～150m3／d之间，计算流量以中探测器为准；流量低于50m3／d时，计算流量以近探测器为准。图1是仪器在945m时的测井图谱，图谱中的远探测器测出的双峰不太明显，中探测器和近探测器都测出了明显的双峰。图2是仪器在1050m时的测井图谱，图1中的双峰变成图2中的单峰，油套内的流量消失，全部都是油管内的流量，从而判断图1从左向右第1个峰是油管峰，第2个峰是油套环形空间峰。通常情况下油管内7m3／d以下，油套环形空间10m3／d以下，时间谱中很难看到有峰位出现了。

图1 注水井945m测井图谱

图2 注水井1050m测井图谱

2.2 油套环形空间与油管峰图谱曲线的判断识别

图3是某油田75井1165m处测得的图谱，在图3中可以看到明显的双峰，前面的能量较集中的阴影部分是油管内水流的响应，后面的能量较弱的阴影部分是油套环形空间中水流的响应。在仪器外部同时有2种同向流速时 （油管内和油套环形空间内），测井图谱就显示为双峰。

对于实际测井来说，其峰位特征往往不是理想的正态分布形态，解释时如果不能正确识别判断这些峰位，就会使解释计算结果出现错误，与实际情况不符合。在有些图谱上可以看到明显的异常干扰（多数显示为一个能量集中的尖峰），这时不能用自动计算峰位功能来计算峰位，而应用手工选取峰位，选取时人为将这些干扰去掉，图4是2013年测得的某油田21井的一个时间图谱，自动计算峰位是66道 （6.6s），认为手工选取在60道 （6s）更为合理，去掉了后面的异常干扰尖峰对自动计算造成的影响。

图3 某油田75井注水井1165m测井图谱

图4 某油田21井一个有干扰的图谱

图5 手工确定油套管环形空间峰位

在对中子氧活化的解释时，测井峰位值一般情况下均使用计算机计算自动给出结果。峰位值越清楚解释精度越高。图3是比较清晰的图谱，很容易区分油管峰与油套环形空间峰，但是油套环形空间峰位值不明显的选取还需要手工进行，机器读值会造成较大误差。如图3中的环空峰，手工选取应在74道 （7.4s），而不是自动计算得到的60道 （6s），如图5所示。自动计算峰位只适用于没有异常干扰的单峰，不适合双峰，计算原则是计算阴影面积的半幅点处所对应的时间值，在出现双峰时它算得的峰位往往在油管峰和环空峰之间。这种情况下用手工计算解释，方可给出合理的结果。

3 实际应用

某油田13井是一口全井日注仅有15m3／d，分3个配注层段的水井。图6是该井的管柱深度和射孔层位。测试时先在油管内测得全井实际注水15.6m3／d，全部进入第1级偏心。由于中子发生器的产额偏低，在第1级偏心以下测不到环形空间内的水流速。应用 “相对速度”测量法 （通过适当移动测井仪器，来加大仪器与流体之间的相对速度，使仪器能够探测到加大了的相对速度，称为 “相对速度”测量法），在1446m以62m／h速度上提仪器，测得双峰图谱，计算出进入第1级偏心的水全部下行。在1465m处以62m／h速度上提仪器，测得双峰 （见图7），图7中第1个峰位是仪器上提速度与流体速度叠加后的效应，而第2个峰位是仪器上提所产生的效应。计算出1465m处下水流量为14.3m3／d。在1491m以69m／h速度上提仪器，得到双峰，计算出1491m处下水流量为9.3m3／d。

表1是该井的解释结果，可以看出3号层绝对吸水量为1.3m3／d，占全井相对产液的8.33%，5号层绝对吸水量为5.0m3／d，占全井相对产液的32.05%，10号层绝对吸水量为9.3m3／d，占全井相对产液的59.62%，该井在测试时已在油管内将全井实际注水全部进入第1级偏心，10号层的吸水显示正说明了该井第2级封隔器下漏失。14－16号层的吸水量为0，说明该井第3级封隔器正常。由此可见脉冲中子氧活化测井在验证封隔器密封效果及找漏井等方面卓有成效。

图6 某油田13井管柱情况

图7 1465m处以62m／h速度上提测得的图谱

表1 某油田13井测井解释成果表

4 结论与建议

1）正确判断识别测井图谱的峰位，是准确计算井内流体的流动速度的前提条件。

2）测量低注井吸液剖面时，建议应用 “相对速度”测量法，但应详细记录每个深度点的仪器移动速度和方向，以便在资料解释时消除仪器移动速度的影响。

3）中子氧活化测井峰位值一般情况下均使用计算机计算自动给出结果。峰位值越清楚解释精度越高。但是当峰值小，峰位值不明显时，机器读值会造成较大误差。这种情况下用手工选取峰位计算解释，方可给出合理的结果。

［1］吴锡令 .生产测井原理 ［M］.北京:石油工业出版社，1997 .