放射性流量计

五、放射性示踪流量计测井,（一）、放射性示踪剂（二）、测井仪器（三）、测井方法,放射性示踪流量计测井适用于中低流量单井测量，一般在注水井中使用。在生产井中，由于流型变化复杂导致示踪剂浓度变化较大，分辩率会下降。可以在不能用涡轮流量计测量的井中使用。,存在的放射性同位素有千余种，但用于放射性示踪测井的只有几种。,成本较低，方便制作，使用安全；具有较高的放射性；特别是还要求有适当的半衰期。半衰期太短，不利于保存和运输，太长则可能影响以后的测井，甚至造成污染。放射性同位素的强度按其半衰期不断衰减，计算公式：,用于测井的同位素要求：,（一）、放射性示踪剂,如锡铟（113Sn-113mIn）同位素发生器产生的铟（113mIn）同位素其半衰期为99.8min，伽马辐射强度为0.393（65），这种放射性示踪剂由于半衰期短，可以大大减小对原油和仪器的污染。,浓度适当。(保证测量对象的伽马射线强度增大24倍)。放射性同位素要密度适当，有溶解性，溶于井内流体（溶于水、油或在油水混合流动的生产井中油水兼溶）。对放射性示踪剂的固相载体的吸附性、颗粒直径、表明活性和物理化学的稳定性还有特殊要求。,（一）、放射性示踪剂,五、放射性示踪流量计测井,（一）、放射性示踪剂（二）、测井仪器（三）、测井方法,例如：斯伦贝谢的TET喷射器外径为1.6875in，一个20cm3的容器，每次喷射0.5cm3，一次下井可以喷射40次；三个探测器，其中两个探测器间距为99in；探测器3记录流体中的自然伽马强度，根据水流方向确定位置；喷入井筒后启动一个或两个探测器，定点或连续测量，示踪流量剂通过监测峰值间的时间确定流体的流量，图中流动时间为18.5s。,五、放射性示踪流量计测井,（一）、放射性示踪剂（二）、测井仪器（三）、测井方法,分类(按施工方法和目的分)示踪剂喷射测井“示踪剂段塞损耗法”“示踪剂段塞速度法”示踪剂注入测井（即载体法）,方法:首先向井内流体中喷入可被井内流体带入地层的放射性示踪剂，示踪剂会在井内流体中形成示踪剂段塞。这个段塞会和井内流体一块流动；若段塞通过吸水层，段塞中的示踪剂也会随着流体一同进入地层。在从段塞形成到示踪剂全部被地层吸收的整个过程中，不断地把仪器下入示踪剂段塞的下面；然后以均匀的速度提升仪器，通过不断追踪示踪剂，测量井内示踪剂段塞的伽马射线强度，监测其损耗，并根据损耗量的变化来解释流量。,示踪剂段塞损耗法,解释方法：（1）面积法,条件:井筒内示踪剂混合均匀，且假设伽马射线的强度正比于井眼内示踪剂的量。依据:示踪曲线与基线所形成的钟形面积与流量大小成正比。例如:面积通过某一射孔层后减小25%，则认为射孔层内被注入了25的流体。注意:要避免对着吸水层测量示踪曲线.,示踪剂段塞损耗法,测井实例,示踪剂段塞损耗法,求示踪剂段塞对应的伽马强度曲线的双边与本底直线围成的近似三角形面积。用这一面积近似表示示踪剂段塞对应的钟形面积。面积三角形法与前面的面积法相比，存在一定的误差，因此只适合粗略了解流动剖面。,解释方法：（）面积三角形法,示踪剂段塞损耗法,Self和Dillinghan于1976年提出了该方法。方法与面积三角形法相似。将伽马射线测井曲线化解为三角形，基线为三角形的底边，波峰两侧为两腰。假设三角形的底和高之和与体积流量成正比。用面积法解释时，如果精度要求高，应采用积分法确定段塞面积，而用三角形法来确定面积可能引起较大误差。,解释方法：（3）Self法,示踪剂段塞损耗法,示踪剂的喷射示踪剂损耗法受示踪剂在井内的喷射情况的影响。示踪剂初喷射出来时，可能靠近仪器，也可能靠近井壁。由于刚喷射时示踪剂还未及与井内流体均匀混合（需要较长时间混合），所测的曲线的面积可能大于、也可能小于均匀混合的值研究表明示踪剂的喷射对测井质量的影响很大Hill等人研究认为，影响示踪剂喷射的因素有喷嘴尺寸、喷射速度、喷射时间和流体速度4个因素。,精度影响因素分析,示踪剂段塞损耗法,示踪剂混合均匀程度由于测井结果的精度取决于伽马强度曲线及井筒内示踪剂的平均浓度，所以损耗法需要示踪剂与井筒内流体充分混合均匀。示踪剂均匀混合需要较长时间，混合不均匀只影响最初的几次测量，由于流动剖面的确定是以初始面积为标准的，所以会产生误差。,精度影响因素分析,深度分辨率示踪剂在完成一次测井时约移动612m的距离。因此深度分辨率较低，尤其是一旦示踪剂段塞的部分巧好对着吸水层，解释结果会出现较大的误差。,仪器运动与段塞运动的相对速度在伽马射线强度相同（峰值相同）时，仪器运动测量造成三角形的底边减小，三角形面积随着减小，而且测井速度越大，面积越小，严重影响测井精度。为了消除仪器运动的影响，通常把仪器下至示踪剂下面，静止测量。一个测点完成后，再重复上述过程，直至示踪剂消失。可以校正仪器运动带来的误差但是由于示踪剂段塞一般会在1520分钟消失，所以会减少测点个数。,精度影响因素分析,1示踪剂段塞损耗法2示踪剂段塞速度法,（三）、测井方法,示踪剂段塞速度法两种类型:单段塞速度法（仪器发射一个段塞）测量方式：静止测量法（单、双探测器）追踪测量法（单、双探测器）双段塞速度法,（a）静止测量法方法:在稳定水流时，仪器停靠在每个测量点，喷射示踪剂后，记录放射性示踪剂通过两个探测器的时间。一般按逆流方向测量每个测点，在射孔井段的底部和每个射孔层位之间至少选取一个测点，顶部则应该至少选取两个测点。适用:当井内流体流速较快时，可以采用定点静止测量方式。,单段塞速度法,解释方法对于单探测器示踪流量计，喷射器与探测器1的距离为L1，仪器记录示踪剂从喷射到其到达探测器的时间T1，可以得到流体视流速：,对于双探测器示踪流量计，两个探测器间的距离为L2，两个探测器探测到伽马射线强度曲线的峰值的时间间隔为，流体速度为：,确定对应解释层的流量,单段塞速度法（a）静止测量法,示踪剂段塞速度法两种类型:单段塞速度法（仪器发射一个段塞）测量方式：静止测量法（单、双探测器）追踪测量法（单、双探测器）双段塞速度法,（1）单探测器追踪测量及其解释方法由于喷射示踪剂的时间是变化的，因此比较难以精确确定喷射示踪剂到达探测器的时间T，采用多次追踪测量取平均值的方法。,在一个解释层中至少进行3次测量。设两次测量到峰值的时间间隔（段塞位移所需的时间）为T，在时间间隔内示踪剂段塞的位移（两个伽马峰值对应的深度差）为H，视流体速度为：,为了减小测量误差，追踪了N次，采用平均法计算视流体速度：,单段塞速度法（b）追踪测量法,（2）双探测器追踪测量及其解释方法由于单探测器仪器追踪时，不能准确记录起止时间，所以可以采用双探测器仪器追踪测量。测量时，放慢测速，上行或下行连续测量一次，根据电缆速度和两个探测器之间的距离就能计算出流体速度。,单段塞速度法（b）追踪测量法,这种方式一般用于流速较慢，仪器分辨率较低时，让仪器以一个稳定的速度迎上示踪剂。,设:,用虚线和实线表示两个探测器各自测量的伽马射线峰值，两个探测器的距离为L。,在生产井中下行测量逆流测量,视流体速度:,一方面测量的同时，示踪剂段塞也在随流体流动，应结合解释层厚度选择足够快的测量速度测量完成多次追踪测量；另一方面，如果测速太快，示踪剂段塞的位移太短，可能影响测量精度，故测量速度又不能太快。还要注意解释层不能太短，太短会出现在解释层内测不到第二个峰值的现象。,生产井中上行顺流测量，视流体速度:,注意,要选择适当的仪器测量速度,单段塞速度法（b）追踪测量法,确定时间差和深度差的方法取两个示踪段塞的峰确定的时间差tp-p和对应的深度差；取两个示踪段塞前缘到达的时间差tl-1和对应的深度差；取两个示踪段塞的峰的切线交点间的时间差t上和对应的深度差；取两个示踪段塞确定的基线（将伽马原始曲线视为直线）和与切线交点之间的时间差t下和对应的深度差。,如何读取两个峰间对应的时间差和深度差将直接影响视流体通速度的解释精度,单段塞速度法（b）追踪测量法,Hill等人的试验表明tp-p与t上相近，平均误差为1.08。tl-1与t下相近，平均误差为1.03。,Taylor等人认为tp-p代表了流动的平均时间，由此求取的视流体速度可以视为平均速度。而示踪剂段塞前缘的流体速度是以最大流速运动的，因此用tl-1与t下计算视流体速度时必须用速度剖面校正系数校正。可以近似估算Cv=tl-1/tp-p,油套环形空间约0.86,单段塞速度法（2）追踪测量法,示踪剂段塞速度法两种类型:单段塞速度法（仪器发射一个段塞）测量方式：静止测量法（单、双探测器）追踪测量法（单、双探测器）双段塞速度法,可以克服速度法对井径的条件要求较高的局限性，并且其精度又比示踪剂损耗法高，但是为了确保解释精度，它需要有良好的峰值，这是它的不足之处。,双段塞法的优缺点:,2.双段塞速度法,示踪剂喷射情况套管管径变化示踪剂段塞速度法解释流量的基础是井筒的横截面积不变和两个探测器间的流量不变(即在两个探测器间没有漏失。井径变化未知的井，不能采取速度法（如裸眼井完井）。主要是井径突然扩大，流通出现喷射现象，对测量有影响。如果通过井径测井测得了井径的变化，需要注意为了测得真实的平均流速，喷射器下部的探测器应离开扩径口有足够距离。,3.段塞速度法精度影响因素分析,两个探测器之间的流体漏失如果示踪剂在双探测器示踪流量计的两个探头间存在漏失，测量结果会存在一些误差。例如到两个探测器间距L，其中点处有一半的流体漏失的情况，可以证明示踪剂的运移时间是无漏失情况的1.5倍。,3.段塞速度法精度影响因素分析,示踪剂喷射测井“示踪剂段塞损耗法”“示踪剂段塞速度法”示踪剂注入测井（即载体法）,（三）、测井方法,共同点:都使用放射性材料,伽马探测器记录,区别:仪器结构和方法及探测对象前者主要探测井筒内流体的伽马射线强度后者探测滤积伽马射线或注入流体去向。,在注水井正常注水将放射性同位素示踪剂注入到井内，随着注入水的流入，示踪剂滤积在注水层的岩石表面上然后用探测器测量自然伽马的强度，通过分析自然伽马射线强度曲线上的幅值变化得出各个注水层的注入量。,示踪剂注入测井,19501970年，主要采用井温法定性确定注水剖面，之后采用涡轮流量计和放射性同位素示踪测井测注水剖面。,放射性示踪测井测注入剖面的方法：,注入剖面技术,显著特点：由于这种放射性示踪测井的是利用固相载体吸附放射性同位素与水配制成活化悬浮液，从井口注入井内，再用伽马探测器测量，所以称这种放射性示踪测井为示踪剂注入测井或载体法测井。比较:示踪剂喷射测井和示踪剂注入测井（即载体法）这两种方法的基本组成都包括放射性材料的使用和伽马探测器的记录，但在仪器结构和具体测量和解释方法上有区别，而且前者关注井筒内流体的伽马射线强度，后者关注吸水层滤积伽马射线强度。,（四）、示踪剂注入测井,单井的放射性示踪测井主要是通过向井内加入示踪剂来监视井下流体流动状态，确定流动剖面，观察单井的技术状况，诊断完井问题，评价地层处理效果，揭示层间矛盾和油层纵向上的非均质性；多井放射性示踪测井又称井间示踪监测，它利用放射性示踪剂监测注入流体在各井之间地层内的运移和分布，从而了解油层横向上的连同情况和非均质性以研究注入开发机理，为调整开发方案和三次采油提供依据。,对于有井下有配注机械装置的注入井和裸眼井完井的条件，由于井下有封隔器阻挡或者由于井径难以准确得到，无论是涡轮流量计还是示踪剂喷射法都难以测量井下的流动剖面。这时可以采用示踪剂注入测井法。,1.单井示踪剂注入剖面测井放射性示踪测井分类：单井的放射性示踪测井多井的放射性示踪测井,用化学微球或骨质活性碳吸附放射性同位素的离子，与水配制成活化悬浮液。施工前，仪器下井用伽马探测器先测一条自然伽马曲线。在正常注水条件下，将活性悬浮液注入井中。在向地层挤悬浮液时，水和固相载体分离，水进入地层，活化载体滤积在地层表面，形成一活化层。在合理选用示踪剂和载体，并正确施工的条件下，地层的吸水量与活化载体的滤积量成正比待注入活化悬浮液