碳氧比能谱测井解释中扩径影响校正方法研究

王艳萍　(中国石油集团长城钻探工程有限公司测井公司，辽宁 盘锦 124011)



碳氧比能谱测井解释中扩径影响校正方法研究

王艳萍(中国石油集团长城钻探工程有限公司测井公司，辽宁 盘锦 124011)

[摘要]碳氧比(C/O)能谱测井应用于套管井时，除受地层孔隙度影响，还会受到井径、套管尺寸、水泥环厚度等井眼条件的影响，使得在井径扩径处计算的剩余油饱和度(S(or))准确性降低。通过采用在同井选择受不利因素影响最小的纯泥岩层的R(COIR)(远C/O非弹计数率)和R(LIRI)(远Ca/Si非弹计数率)，分别做R(COIR)-(dh-db) (井眼直径与钻头直径的差)和R(LIRI)-(dh-db)的交会图，拟合得到R(COIR)、R(LIRI)受水泥环影响的校正值，得到准确的地层C/O、钙硅比(Ca/Si)参与S(or)的计算。该方法消除了C/O资料受井眼扩径和水泥环增厚的影响，提高了S(or)的计算精度，应用效果较好。

[关键词]C/O能谱测井；扩径影响；水泥环增厚；剩余油饱和度

碳氧比(C/O)能谱测井是通过测量14.1MeV的脉冲中子在地层中激发出的非弹性散射伽马射线、俘获伽马射线等的能谱，来分析和确定地层的岩性和含油饱和度的一种测井方法。它不受地层水矿化度影响，在套管中直接测量储层剩余油饱和度(Sor)，根据其大小还可以判断油层的水淹程度、划分油水层、确定油水界面以及进行潜力层挖潜等[1]。C/O能谱测井主要应用于套管井中，因此除受地层孔隙度影响外，井径、套管尺寸、水泥环厚度、井内流体性质等都对C/O测量有较为明显的影响。当井径发生明显扩径时，水泥环厚度明显增加，仪器的灵敏度下降；而伽马能谱记录了大量的水泥环信息，水泥环越厚，干扰计数越多，而真正来自地层的有用计数相对减少，这时根据C/O计算出的Sor的准确性就大大降低[2]。现有的环境校正方法的局限性在于其主要针对套管尺寸、持油率和地层水矿化度进行校正，并未考虑井径对C/O能谱测井的影响，所以针对受井径扩径影响的测井资料，基本利用经验值采用人工校正法，该校正方法不能保证C/O的解释精度。为此，笔者通过理论研究和试验得到了消除井径影响的校正方法，即选用受不利因素影响最小的纯泥岩层的RCOIR(远C/O非弹计数率)和RLIRI(远Ca/Si非弹计数率)，分别做RCOIR-(dh-db) (其中，dh为井眼直径,mm；db为钻头直径,mm)和RLIRI-(dh-db)的交会图，拟合得到RCOIR、RLIRI受水泥环影响的校正值，消除来自扩径和水泥环的影响。

1C/O能谱测井原理及井眼扩径影响

中子发生器发射14MeV的高能快中子，能穿透仪器外壳、井内流体、钢套管和水泥环等介质，与井眼和地层周围物质发生非弹性散射碰撞，释放非弹性散射伽马射线，RMT(reservoir monitoring tool)测井仪利用双BGO闪烁晶体探测并俘获上述伽马射线。利用本底能谱求出介质内C/O等一系列比值，通过对元素及元素的比值分析结果解决地质问题。

受C/O能谱测井仪器自身的探测深度范围(非弹模式20～31cm；俘获模式25～46cm)限制，在不同的井眼环境(不同井径、井内流体、水泥环厚度)下，对非弹性散射伽马的测量都会产生影响，实际测井时测得的伽马能谱非常复杂，包括仪器外壳、井眼流体、套管、固井水泥环和地层中各元素的贡献。因此，为获取地层真实的RCOIR、RLIRI进而准确求得地层的含油饱和度，必须对上述影响因素进行校正。

目前，C/O能谱测井主要用于套管井中。根据C/O能谱测井系统分别在套管直径为6、7.5、9in井眼中的试验测量结果发现，在同等条件下，井眼越大，测量效果越差。通过对不同地层和井眼条件下的C/O的研究得出，仪器受自身测量范围影响，测井时记录的RCOIR、RLIRI随井眼扩径、水泥环厚度的改变而改变，该干扰随着井眼扩径、水泥环厚度的增加而益加明显。这是因为水泥环正好处在快中子密度大、产生非弹性散射伽马射线多、距离探测器晶体近的位置上，所以测量的C/O包含了非弹性散射伽马射线产生的一个较大的本底干扰，水泥环越厚，干扰计数越多，仪器灵敏度下降，真正来自地层的有效计数就相对减少。不论井眼内充满水、地层孔隙中充满油或井眼内充满水、地层孔隙中充满水时，在井眼扩径、水泥环增厚的情况下，近探测器还是远探测器测得的C/O都随孔隙度的变化而减小；随水泥环厚度的增加，所测量的RCOIR随之降低而RLIRI随之增加。

2解释方法研究

2.1方法研究

通过统计几口井的C/O能谱测井数据，统计了同井内井径未扩径处的纯泥岩、纯水层段和未动用的纯油层段的RCOIR、RLIRI数据(见表1)。由表1可知，在同口井中，在井径未扩径的情况下，未动用的纯油层、纯水层、纯泥岩层段近、远探测器的RCOIR、RLIRI测量值基本接近，因此将井径正常时未动用的纯油层、水层、纯泥岩层段的RCOIR、RLIRI做为标准值，对井眼扩径、水泥环增厚条件下的RCOIR、RLIRI进行清除本底干扰校正处理。

表1　同井、同性储层C/O能谱测井资料统计表

注：套管尺寸139.73mm；钻头直径241.3mm；地层水矿化度2870～3100mg/L；仪器类型为RMTE；泥浆性质为水基泥浆。

在同一口井内，选择受不利因素影响最小的纯泥岩层的RCOIR、RLIRI，分别做RCOIR-(dh-db)和RLIRI-(dh-db)交会图，拟合得到RCOIR、RLIRI受水泥环影响的校正值：

DCOIR=KCOIR×(dh-db)

(1)

DLIRI=KLIRI×(dh-db)

(2)

则：

RCOIR,c=RCOIR+DCOIR

(3)

RLIRI,c=RLIRI-DLIRI

(4)

式中：DCOIR﹑KCOIR分别为RCOIR的降低值(/1)和校正系数(/mm-1)；DLIRI﹑KLIRI分别为RLIRI的增加值(/1)和校正系数(/mm-1)；RCOIR,c、RLIRI,c分别为RCOIR、RLIRI的校正值,1。

2.2软件实现

在DPP平台处理界面上实现C/O能谱测井资料解释全过程，扩径影响校正解释处理过程分步完成：①利用交会图处理模块，需校正井根据各自情况选择做不同的交会图，具体分析后拟合得到RCOIR、RLIRI受水泥环影响的KCOIR、KLIRI。②在曲线编辑处理界面，编辑所需的校正公式，计算井径曲线、钻头直径与井眼直径差值。③在曲线编辑处理界面，设置校正条件；如果为井径缩径情况，设置为“不校”。④在曲线编辑处理界面，输入KCOIR、KLIRI、DCOIR、DLIRI完成扩径影响校正。⑤在成果计算运行界面，利用RCOIR,c、RLIRI,c参与Sor的计算。

3应用实例

图1　A井校正处理前、后对比图

A井套管外径139.7 mm，钻头尺寸24.13cm，水泥性质水基，最大井斜13.67°，平均地层压力12MPa。该井在完井后20d进行C/O能谱测试，生产井段1453.5～1454.7m，C/O能谱测量井段1310～1490m，未进行射孔作业。生产动态数据：投产生产8.8d，含水率74.2%，日产油34t，日产水98m3，累计产水0.098×104m3，累计产油0.034×104t。

在A井的C/O测试资料解释图(图1)上，1425.0～1428.5m处显示RCOIR明显降低，RLIRI变大，求得的Sor较低，通过与井径曲线对比，此处井径明显扩径，数值达到38.80cm左右；对该井段的RCOIR、RLIRI进行了消除井径扩径影响校正，求出了合理的Sor,c。A井校正处理前、后数据对比见表2。

表2　A井校正处理前、后数据对比表

4结论与认识

1)根据C/O能谱测井对地层岩性的区分能力，对比同井内井径未扩径处的纯泥岩与井径扩径处C/O测量值进行消除扩径影响校正。扩径影响校正的方法能有效地消除RCOIR、RLIRI受到的井眼扩径、水泥环增厚的影响，得到真正来自地层的有效计数率，用于确定合理的Sor。

2)因仪器自身的探测深度范围所限，在特殊情况下，井径扩径范围达到40mm 以上将无法达到满意的校正结果。

3)C/O能谱测井解释中扩径影响校正方法在受井径扩径影响的资料解释中发挥了不可替代的作用，并对其他井眼条件影响校正起到了良好的借鉴作用。

[参考文献]

[1]刘宏伟，郭冀义，杨景海.碳氧比能谱测井数据处理与解释方法[M].北京：石油工业出版社，2012.

[2]郭海敏，戴家才.套管井地层参数测井[M]. 北京：石油工业出版社，2007.

[3]郭海敏.生产测井导论[M].第2版.北京:石油工业出版社，2010.

[编辑]龚丹

1Borehole Enlargement Effect Correction Method Used in C/O Ratio Spectrometry Logging Interpretation

Wang Yanping

(Author’sAddress:WirelineLoggingCompany，GreatWallDrillingCompany，CNPC，Panjin124011，Liaoning，China)

Abstract:When C/O Ratio Spectrometry Logging (C/O logging) was used in casing wells, in addition to the influence of formation porosity，it was also affected by well diameter, casing size，cement sheath thickness etc, therefore, the precision of residual oil saturation calculation was reduced in hole enlargement.A method was introduced by determining the R(COIR) and R(LIRI) of mudstone，utilizing the R(COIR)-(dh-db) cross-plot and R(LIRI)-(dh-db) cross-plot to match the impact of cement sheath，thus to obtain the real formation calcium silicon element ratio and carbon oxygen element ratio.With this method the impact of borehole enlargement and cement sheath thickening is eliminated, the accuracy of residual oil saturation calculation is improved and better application effect is obtained.

Key words:C/O logging；borehole enlargement compact；cement sheath thickening；residual oil saturation

[文献标志码]A

[文章编号]1673-1409(2016)11-0001-03

[中图分类号]P631.84

[作者简介]王艳萍(1973-)，女，工程师，从事测井技术解释工作，849016046@qq.com。

[收稿日期]2015-07-15

[引著格式]王艳萍.碳氧比能谱测井解释中扩径影响校正方法研究[J].长江大学学报(自科版) ,2016,13(11):1～3.