同位素示踪测井

1、 地地 球球 物物 理理 测测 井井资源与环境学院资源与环境学院 桑桑 琴琴 20072007年年7 7月月第三章第三章 核测井（同位素示踪测井）核测井（同位素示踪测井）放射性同位素示踪测井放射性同位素示踪测井一、放射性同位素的选择和一般施工方法一、放射性同位素的选择和一般施工方法二、放射性同位素载体法测注水井的分层相对二、放射性同位素载体法测注水井的分层相对吸水量吸水量三、检查管外串槽、封堵和压裂效果三、检查管外串槽、封堵和压裂效果地球物理测井地球物理测井核测井核测井同位素示踪测井同位素示踪测井一、放射性同位素的选择和一般施工方法一、放射性同位素的选择和一般施工方法二、放射性同位素载体法测注

2、水井的分层二、放射性同位素载体法测注水井的分层相对吸水量相对吸水量三、检查管外串槽、封堵和压裂效果三、检查管外串槽、封堵和压裂效果地球物理测井地球物理测井核测井核测井同位素示踪测井同位素示踪测井 用固相载体吸附放射性同位素的离子，与水配成活化悬用固相载体吸附放射性同位素的离子，与水配成活化悬浮液。在正常注水条件下，将活化悬浮液注入井中。在向地浮液。在正常注水条件下，将活化悬浮液注入井中。在向地层中挤压悬浮液时，水和固相载体分离，水进入地层而活化层中挤压悬浮液时，水和固相载体分离，水进入地层而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滤积在地层表面，形成一活化层。在合理选用示踪

3、剂和载体，并正确施工的条件下，地层的吸水量与放射性载体在载体，并正确施工的条件下，地层的吸水量与放射性载体在地层表面的滤积量成正比。对足够厚的地层来说（忽略层厚地层表面的滤积量成正比。对足够厚的地层来说（忽略层厚影响），地层的吸水量近似地与活化层造成的曲线异常面积影响），地层的吸水量近似地与活化层造成的曲线异常面积的增量成正比。的增量成正比。 生产中常选用放射性同位素生产中常选用放射性同位素ZnZn6565, Ag, Ag110110 和和I I131131做示踪元做示踪元素，用粒径大于素，用粒径大于5050微米的医用骨质活性碳做固相载体。放射微米的医用骨质活性碳做固相载体。放射性同位素均匀牢

4、固地吸附在固相载体上，与水配制成活化悬性同位素均匀牢固地吸附在固相载体上，与水配制成活化悬浮液。浮液。 原理：原理：地球物理测井地球物理测井核测井核测井同位素示踪测井同位素示踪测井 设活化载体均匀地滤积在射孔井段的地层表面上，且单设活化载体均匀地滤积在射孔井段的地层表面上，且单位面积上附着的放射性同位素为位面积上附着的放射性同位素为q q克，每克放射性同位素平均克，每克放射性同位素平均每秒钟发射每秒钟发射a a个伽马光子，那么个伽马光子，那么dsds面积元在井轴上位于地层中面积元在井轴上位于地层中点的点的O O点造成的伽马射线强度应为：点造成的伽马射线强度应为：积分得：积分得：令令x=H/2r

5、x=H/2r0 0和和a=a=r r0 0, ,且用且用F(x,a)F(x,a)表示上式中的积分表示上式中的积分, ,则则dzdrZreaqrdJrZr2020)/(10)/(14200dtteaqJrHtr02020211),(axaqFJ 地球物理测井地球物理测井核测井核测井同位素示踪测井同位素示踪测井 设设rr0 0=1=1，用，用f(tf(t）表示上式中的被积函数，则）表示上式中的被积函数，则f(t)f(t)与与t t的关系可用左下图表示的关系可用左下图表示: : 如果用辛卜生数值积分法计算如果用辛卜生数值积分法计算F (xF (x，1)1)，所得数据画，所得数据画成曲线如图右所示成曲

6、线如图右所示: :对于厚度对于厚度H3dH3d的地层的地层F (xF (x，a)a)为一常为一常数；而当地层厚度减小时，这一因子将减小。特别是当地数；而当地层厚度减小时，这一因子将减小。特别是当地层厚度小于井径的一倍半时，层厚度小于井径的一倍半时，F F值将急剧下降。值将急剧下降。 地球物理测井地球物理测井核测井核测井同位素示踪测井同位素示踪测井 设设F(x,1)F(x,1)的最大值与的最大值与F(x,1)F(x,1)的比值为的比值为a a，则，则a a被定义为地层被定义为地层厚度校正系数，它随厚度的变化规律如右图。厚度校正系数，它随厚度的变化规律如右图。将将 两边同时乘以两边同时乘以a(x)

7、a(x)，则有：，则有：因因F(x, a)F(x, a)a(x)a(x)的积是常数，所以的积是常数，所以式中式中k k是常数。是常数。),(axaqFJ )(),()(xaaxaqFxaJ)(xakJq地球物理测井地球物理测井核测井核测井同位素示踪测井同位素示踪测井 上式说明，单位截面积的吸水量若与上式说明，单位截面积的吸水量若与q q成正比，那么它成正比，那么它就和地层中点的伽马射线强度就和地层中点的伽马射线强度J Jy y与厚度校正系数的乘积成与厚度校正系数的乘积成正比。又考虑到注水井的套管内径对同一口井是相等的，正比。又考虑到注水井的套管内径对同一口井是相等的，因而射开地层单位厚度的吸水

8、量也与因而射开地层单位厚度的吸水量也与J Jy y a a成正比。成正比。 设第设第i i个地层的吸水量为个地层的吸水量为Q Qi i，则，则总吸水量为总吸水量为 ：相对吸水量为相对吸水量为 ：%1001niiiiiiiiHJHaJQQBiiiiHaBJQiiiiHaJBQQ地球物理测井地球物理测井核测井核测井同位素示踪测井同位素示踪测井上式的近似公式为：上式的近似公式为：式中式中S Si i是吸水层是吸水层i i的异常面积增量，的异常面积增量，即即J Jy1y1与与J Jy2y2叠合后包围的面积。叠合后包围的面积。 %1001niiiiSSB地球物理测井地球物理测井核测井核测井同位素示踪测井

9、同位素示踪测井放射性同位素示踪测井放射性同位素示踪测井一、放射性同位素的选择和一般施工方法一、放射性同位素的选择和一般施工方法二、放射性同位素载体法测注水井的分层相对二、放射性同位素载体法测注水井的分层相对吸水量吸水量三、检查管外串槽、封堵和压裂效果三、检查管外串槽、封堵和压裂效果地球物理测井地球物理测井核测井核测井同位素示踪测井同位素示踪测井 由于固井质量差，或固井后由于射孔及其它工程施工使由于固井质量差，或固井后由于射孔及其它工程施工使水泥环破裂，可造成层间串通，即形成串槽。这对采油和水泥环破裂，可造成层间串通，即形成串槽。这对采油和注水均有不良影响，所以应及时测定并采取堵串措施。放注水均

10、有不良影响，所以应及时测定并采取堵串措施。放射性示踪法是查串的有效方法之一。施工时先测一条自然射性示踪法是查串的有效方法之一。施工时先测一条自然伽马参考曲线。而后用伽马参考曲线。而后用Z Zn n6565或或AgAg110110配成浓度为配成浓度为0.5-10.5-1毫居里毫居里/ /米米3 3的活化液，并将其压入找串层段。再测一条示踪曲线，的活化液，并将其压入找串层段。再测一条示踪曲线，与先测得的参考线比较、则可查出示踪液的通道，找出串与先测得的参考线比较、则可查出示踪液的通道，找出串槽位置。槽位置。地球物理测井地球物理测井核测井核测井同位素示踪测井同位素示踪测井 在下列几种情况下需要二次注水泥进行封堵：（在下列几种情况下需要二次注水泥进行封堵：（1 1）串槽；（串槽；