同位素示踪注水剖面测井

1、放射性同位素示踪注水剖面测井放射性同位素示踪注水剖面测井目目 录录 同位素吸水剖面测井在我国已有五十多年的历史，其测同位素吸水剖面测井在我国已有五十多年的历史，其测井资料被广泛的应用于油田开发过程中。吸水剖面测井系列井资料被广泛的应用于油田开发过程中。吸水剖面测井系列在不断地发展和完善，从最初的两参数（同位素、磁定位）在不断地发展和完善，从最初的两参数（同位素、磁定位）到三参数数（同位素、磁定位、温度），再到五参数测井系到三参数数（同位素、磁定位、温度），再到五参数测井系列等。最近几年又发展了氧活化水流和相关流量等吸水剖面列等。最近几年又发展了氧活化水流和相关流量等吸水剖面测井方法。这些方法和

2、系列从不同的方面解决了注水井吸水测井方法。这些方法和系列从不同的方面解决了注水井吸水剖面测井存在的问题，都有其独到之处。剖面测井存在的问题，都有其独到之处。注入剖面注入剖面注水剖面注水剖面注聚剖面注聚剖面井温法测井井温法测井电磁流量测井电磁流量测井同位素示踪测井同位素示踪测井超声波流量测井超声波流量测井氧活化水流测井氧活化水流测井电磁流量测井电磁流量测井氧活化水流测井氧活化水流测井超声波流量测井超声波流量测井多参数组合测井多参数组合测井CCL+GR+TCCL+GR+TCCL+GR+T+CCL+GR+T+释释CCL+GR+T+F+PCCL+GR+T+F+PCCL+GR+T+FCCL+GR+T+F

3、电磁电磁CCL+GR+T+FCCL+GR+T+F超声超声CCL+GR+T+FCCL+GR+T+FATCATCCCL+GR+T+FCCL+GR+T+F电磁电磁CCL+GR+T+FCCL+GR+T+F超声超声CCL+GR+T+FCCL+GR+T+FATCATC套套管管油油管管图图1-1a 笼统注水笼统注水正正注注套套 管管油油 管管喇 叭 口套套 管管油油 管管喇 叭 口图图1-1b 笼统注水笼统注水反反注注 套套 管管油油 管管丝 堵套套 管管油油 管管丝 堵%1001iiniiss1、注水管柱结构、注水管柱结构（笼统注水） 1、注水管柱结构、注水管柱结构(偏心分注偏心分注) 图图1-2a 偏心

4、分注一级两段结构示意图偏心分注一级两段结构示意图 图图1-2b 偏心分注两级三段结构示意图偏心分注两级三段结构示意图 套管套管油管油管封隔器水嘴水嘴球座套管套管油管油管封隔器水嘴水嘴球座套套管管油油管管封隔器水嘴水嘴封隔器水嘴球座套套管管油油管管封隔器水嘴水嘴封隔器水嘴球座1、测井原理、测井原理 注水开发的油田需要测定注水井中各小层吸水量，掌握各小层的吸水能力，注水开发的油田需要测定注水井中各小层吸水量，掌握各小层的吸水能力，制定合理的分层配注方案，制定合理的分层配注方案，以防止单层突进或舌进等情况的出现以防止单层突进或舌进等情况的出现。用放射性同。用放射性同位素载体法可以在注水井中测定吸水剖

5、面。位素载体法可以在注水井中测定吸水剖面。 选用半衰期短的同位素选用半衰期短的同位素I I131131或或BaBa131131作为示踪剂，用粒径大于作为示踪剂，用粒径大于50m50m的骨质活的骨质活性炭或其他合成载体做固相载体，使其吸附上示踪元素，称为活化固相载体。性炭或其他合成载体做固相载体，使其吸附上示踪元素，称为活化固相载体。将活化固相载体放入水中，配制成均匀活化悬浮液。在正常注水条件下，注入将活化固相载体放入水中，配制成均匀活化悬浮液。在正常注水条件下，注入井中，在悬浮液向地层侵入时，水和固相活化载体分离，水进入地层而活化载井中，在悬浮液向地层侵入时，水和固相活化载体分离，水进入地层而

6、活化载体滤积在地层表面形成一活化层。体滤积在地层表面形成一活化层。 地层的吸水量与放射性载体在地层表面的滤积量成正比，与活化层造地层的吸水量与放射性载体在地层表面的滤积量成正比，与活化层造成的曲线异常面积的增量成正比。成的曲线异常面积的增量成正比。100%ssn1iiiin1iis2、示踪测井资料解释方法：、示踪测井资料解释方法： 1）计算相对吸水量：解释中，我们应用的是面积法，即在确定层位后，标明）计算相对吸水量：解释中，我们应用的是面积法，即在确定层位后，标明该层位自然伽马曲线与注入同位素所测伽玛曲线在该层位上所围面积。然后根该层位自然伽马曲线与注入同位素所测伽玛曲线在该层位上所围面积。然

7、后根据如下公式即可计算出各层相对吸水量。据如下公式即可计算出各层相对吸水量。 式中：式中：i为第为第i层相对吸水量。层相对吸水量。 Si为第为第i层放射性异常面积。层放射性异常面积。 为全部注水层放射性示踪面积总和。为全部注水层放射性示踪面积总和。 2）计算绝对日吸水量：假设该井日注量为）计算绝对日吸水量：假设该井日注量为Q，则计算分层绝对日吸水量，则计算分层绝对日吸水量Qi为：为： Qi=Qi 3）计算分层注水强度为：）计算分层注水强度为：Bi=Qi/hi 式中：式中：Bi为单层的吸水强度为单层的吸水强度 hi为单层的厚度为单层的厚度 n长度：长度：2080mm2080mmn外径：外径：26

8、26、3838、43mm43mmn耐温：耐温：150150n耐压：耐压：80MPa80MPa磁磁定定位位伽伽玛玛仪仪释释放放器器井井 温温适用于井下各种类型管柱的注水井。适用于井下各种类型管柱的注水井。 3 3、有关概念、有关概念1 1）自然伽玛测井：）自然伽玛测井：就是测量井剖面上各深度地层的自然伽玛射线强度的一种测井就是测量井剖面上各深度地层的自然伽玛射线强度的一种测井方法。探测范围是仪器附近以探测器为球心半径方法。探测范围是仪器附近以探测器为球心半径30-45cm30-45cm范围内岩石放射出的自范围内岩石放射出的自然伽马射线。然伽马射线。作用：作用：主要是划分岩性、判断储集层、进行地层

9、对比、求泥质含量和主要是划分岩性、判断储集层、进行地层对比、求泥质含量和作为各种曲线作为各种曲线深度取齐时的标准曲线深度取齐时的标准曲线2 2）磁定位测井：）磁定位测井：应用电磁感应原理应用电磁感应原理, ,系统主要由永久磁铁和测量线圈组成系统主要由永久磁铁和测量线圈组成, ,用来探用来探测井中套管与套管间节箍的位置测井中套管与套管间节箍的位置, ,其曲线主要用来解释套管节箍的实际井深其曲线主要用来解释套管节箍的实际井深, ,为为其它测量曲线提供位置依据。其它测量曲线提供位置依据。作用：作用：磁定位曲线在大部分测井资料中起到了校深作用，而且对于油套管柱结构及磁定位曲线在大部分测井资料中起到了校

10、深作用，而且对于油套管柱结构及工具的位置能够提供准确的定位，为调整井下工具位置、射孔位置、初步判断工具的位置能够提供准确的定位，为调整井下工具位置、射孔位置、初步判断套管腐蚀情况提供指导性建议。套管腐蚀情况提供指导性建议。 3 3）放射性涨落）放射性涨落：由于地层中的放射性核素的衰变是随机的且彼此独立：由于地层中的放射性核素的衰变是随机的且彼此独立, ,同时伽马射同时伽马射线被探测到也是偶然独立的线被探测到也是偶然独立的, ,使得每次测量结果不完全相同但结果满足统计规律使得每次测量结果不完全相同但结果满足统计规律, , 这种现象叫放射性涨落或统计起伏现象。这种现象叫放射性涨落或统计起伏现象。

11、这种与测量条件无关而与核衰变时具有的随机性相关的放射性涨落误差称这种与测量条件无关而与核衰变时具有的随机性相关的放射性涨落误差称为为统计误差。统计误差。现场涨落误差计算方法如下：现场涨落误差计算方法如下：式中：式中： 曲线涨落误差；曲线涨落误差； N2N2涨落曲线最高幅度值；涨落曲线最高幅度值； N1N1涨落曲线最低幅度值涨落曲线最低幅度值。选取原则：选取原则： 统计起伏曲线应在仪器停止运动的状态下在泥岩层进行记录，记录时统计起伏曲线应在仪器停止运动的状态下在泥岩层进行记录，记录时间不少于间不少于2min2min。统计起伏误差应在。统计起伏误差应在10%10%以内。以内。100%N1N2N1N

12、2100%2N1N22N1N24 4）重复误差）重复误差：相同条件下，用相同的设备、相同的工程操作人员、相同的环境下：相同条件下，用相同的设备、相同的工程操作人员、相同的环境下两次测量值的差异大小。两次测量值的差异大小。 重复性是测量精度的在线检查，是评估测量不确定性的最好的方法。重复性是测量精度的在线检查，是评估测量不确定性的最好的方法。测井中，常记录重复测量段以验证仪器响应的正确性。即，曲线异常需要重复。测井中，常记录重复测量段以验证仪器响应的正确性。即，曲线异常需要重复。 现场重复误差计算方法如下：现场重复误差计算方法如下： 式中：式中： 曲线重复误差；曲线重复误差； N1 N1 第一条

13、曲线平均值；第一条曲线平均值； N2 N2 第二条曲线平均值；第二条曲线平均值；选取原则：选取原则：重复曲线应大于重复曲线应大于50m50m，选择大于，选择大于3 3m的目的层计算重复误差，其相对误差为的目的层计算重复误差，其相对误差为10%10%。100%N2N1N25) 5) 放射性活度和放射性比度放射性活度和放射性比度 一定量的放射性核素，在单位时间里发生衰变的核数叫放射性活度，单位一定量的放射性核素，在单位时间里发生衰变的核数叫放射性活度，单位“贝贝可勒尔可勒尔”BqBq。1 mCi= 3.71 mCi= 3.710107 7核衰变核衰变/ s/ s1Bq = 1 1Bq = 1 次核

14、衰变次核衰变 / s/ s 放射性比度（比放射性、比活度、放射性浓度）是指放射性核素的放射性活度放射性比度（比放射性、比活度、放射性浓度）是指放射性核素的放射性活度与其质量之比，其单位是与其质量之比，其单位是 Bq / gBq / g6 6）横向比例）横向比例：在测井曲线图上，曲线幅度变化单位长度所代表的所测物理量数值。：在测井曲线图上，曲线幅度变化单位长度所代表的所测物理量数值。7 7）深度比例）深度比例：在测井曲线图上，沿深度方向单位长度与它所代表的实际井段距离的：在测井曲线图上，沿深度方向单位长度与它所代表的实际井段距离的比。比。 8 8）电缆零长）电缆零长：指从电缆鼻子内圈到第一个深度

15、记号间的长度：指从电缆鼻子内圈到第一个深度记号间的长度 仪器零长：指下井仪器套环内圈到记录点的长度。仪器零长：指下井仪器套环内圈到记录点的长度。 总零长：电缆零长总零长：电缆零长+ +仪器零长仪器零长- -记号高记号高( (磁性记号到补心的高度）磁性记号到补心的高度）流温流温曲线曲线磁定位磁定位 曲线曲线同位素同位素 曲线曲线通知单通知单施工记录施工记录施工设计施工设计1 1、原始资料、原始资料自然伽自然伽玛曲线玛曲线 现场操作员在学会仪器操作后，重要的是在了解井的基础信息和井下管柱现场操作员在学会仪器操作后，重要的是在了解井的基础信息和井下管柱结构的前提下，能根据实际施工地区井的不同注水压力

16、、注水量等，合理选择结构的前提下，能根据实际施工地区井的不同注水压力、注水量等，合理选择同位素释放的深度及同位素测试的时间。同位素释放的深度及同位素测试的时间。 根据现场施工经验根据现场施工经验,131Ba - G TP 微球示踪剂在进入地层之前微球示踪剂在进入地层之前, 应在井筒内形成比较应在井筒内形成比较均匀的悬浮液体均匀的悬浮液体, 这一过程一般需要这一过程一般需要 610 min 才能完成。根据这个规律才能完成。根据这个规律, 对不同注水量对不同注水量的井进行分析的井进行分析, 得出如下经验。得出如下经验。对于注水量不大于对于注水量不大于 72 m3/ d 的注水井的注水井, 释放深度

17、应在注水层上部释放深度应在注水层上部 100200 m 处。处。对于注水量大于对于注水量大于 72 m3/ d, 小于小于 140 m3/ d 的注水井的注水井, 释放深度应在注水层上部释放深度应在注水层上部 200400 m 处。处。对于注水量大于对于注水量大于 140 m3/ d, 小于小于 200 m3/ d 的注水井的注水井, 释放深度应在注水层上部释放深度应在注水层上部 400500 m 处。处。 同位素曲线一般测试同位素曲线一般测试2条，每条间隔时间根据井况不同而定（射孔井段的厚条，每条间隔时间根据井况不同而定（射孔井段的厚度、释放深度、注入量等）度、释放深度、注入量等） 验收包括

18、验收包括5 5大部分：大部分：图头填写、测井深度及速度、原始图面要求、数字记录图头填写、测井深度及速度、原始图面要求、数字记录 、单项测井原始、单项测井原始资料质量要求资料质量要求 1 1、放射性同位素示踪注水剖面测井：、放射性同位素示踪注水剖面测井：1 1 ） 放射性同位素示踪剂释放前应测量自然伽马曲线作为基准曲线。放射性同位素示踪剂释放前应测量自然伽马曲线作为基准曲线。2 2 ） 自然伽马基线的测量井段是井底遇阻处至最上一个注水层顶界以上自然伽马基线的测量井段是井底遇阻处至最上一个注水层顶界以上50m50m。同位素示踪曲线测。同位素示踪曲线测量井段为井底遇阻处至最上一个吸水层（或漏失部位）

19、顶界以上量井段为井底遇阻处至最上一个吸水层（或漏失部位）顶界以上50m50m。3 3 ） 自然伽马基线和示踪测井必须与磁性定位同时测量。磁性定位曲线的质量符合相关规定。自然伽马基线和示踪测井必须与磁性定位同时测量。磁性定位曲线的质量符合相关规定。4 4） 自然伽马基线与示踪曲线应采用统一的横向比例。自然伽马基线与示踪曲线应采用统一的横向比例。5 5） 自然伽马基线数值应符合本地区规律。重复曲线应大于自然伽马基线数值应符合本地区规律。重复曲线应大于50m50m，选择大于，选择大于3m3m的目的层计算重复的目的层计算重复误差，其相对误差为误差，其相对误差为10%10%。统计起伏曲线应在仪器停止运动

20、的状态下在泥岩层进行记录，记。统计起伏曲线应在仪器停止运动的状态下在泥岩层进行记录，记录时间不少于录时间不少于2min2min。统计起伏误差应在。统计起伏误差应在10%10%以内。以内。6 6） 同位素示踪曲线应在示踪剂进入目的层段后及时进行测量，重复测量不少于两次。示踪曲线同位素示踪曲线应在示踪剂进入目的层段后及时进行测量，重复测量不少于两次。示踪曲线应分层明显。应分层明显。 资料验收执行标准资料验收执行标准 -Q/SY DG 1098-2010 生产测井原始资料质量要求生产测井原始资料质量要求7 7） 在未出现同位素漏失的情况下，最后两条示踪曲线形态应基本一致。在未出现同位素漏失的情况下，

21、最后两条示踪曲线形态应基本一致。8 8） 当目的层段没有同位素显示，且不存在井底和层上漏失现象时，必须测一条井当目的层段没有同位素显示，且不存在井底和层上漏失现象时，必须测一条井底至井口的示踪曲线（测速为底至井口的示踪曲线（测速为900m/h900m/h，深度比例为，深度比例为1:5001:500）发现非目的层段有同位）发现非目的层段有同位素异常，须按规定测速和深度比例进行记录。素异常，须按规定测速和深度比例进行记录。9 9） 在吸水层位、压裂层位、窜槽部位，示踪曲线应有较高的数值。在吸水层位、压裂层位、窜槽部位，示踪曲线应有较高的数值。2 2、磁性定位测井、磁性定位测井1 1） 磁性定位曲线

22、应连续记录，磁性定位曲线应连续记录， 接箍信号峰显示清楚，接箍信号峰显示清楚， 且不应出现畸形峰，干扰且不应出现畸形峰，干扰信号幅度小于接箍信号幅度的信号幅度小于接箍信号幅度的1/31/3。2 2） 目的层段不应缺失接箍信号，非目的层段不应连续缺失两个以上接箍信号。目的层段不应缺失接箍信号，非目的层段不应连续缺失两个以上接箍信号。3 3）检查井下管柱、工具深度时，油管接箍、井下工具曲线特征应清晰可辨。）检查井下管柱、工具深度时，油管接箍、井下工具曲线特征应清晰可辨。 3、放射性同位素资料解释流程图、放射性同位素资料解释流程图开开 始始深度较正深度较正曲线叠合处理曲线叠合处理读数据文件读数据文件

23、N绘制成果表、成果图绘制成果表、成果图计算各层吸水量、注入强度计算各层吸水量、注入强度是否合适是否合适计算注水层部位同位素异常面积计算注水层部位同位素异常面积污染校正污染校正污染校正污染校正NY结结 束束4、为什么要进行深度校正？、为什么要进行深度校正？1 12 2深度校正的方法？深度校正的方法？5 5、曲线选择原则？、曲线选择原则？存在沾污资料解释流程框图7、解释成果图、解释成果图=图头图头+成果曲线成果曲线+成果数据表成果数据表日注水量m3吸水强度m3/d.m吸水分级200153101521011002001035102511005251注：测井解释成果表中分级说明测井解释成果表测井解释成

24、果表1）划分注水井的注入剖面，揭示注水地层的非均质性）划分注水井的注入剖面，揭示注水地层的非均质性 笼统注水条件下，放射性同位素示踪测井资料，反映了某一压力条件下，地层的自然笼统注水条件下，放射性同位素示踪测井资料，反映了某一压力条件下，地层的自然吸水状况，显示出各个吸水层段之间的层间矛盾，并揭示出各注水层段的内部矛盾，反映吸水状况，显示出各个吸水层段之间的层间矛盾，并揭示出各注水层段的内部矛盾，反映了地层在纵向上的非均质性。为采油厂调剖提供可靠依据并在调剖前后分别测井可检查调了地层在纵向上的非均质性。为采油厂调剖提供可靠依据并在调剖前后分别测井可检查调剖效果。剖效果。 窜 槽 段2）检查水井

25、管外窜槽情况）检查水井管外窜槽情况 由于固井质量差，或固井完井时的强烈震动，以及增产、增注工程施工等，造成套管由于固井质量差，或固井完井时的强烈震动，以及增产、增注工程施工等，造成套管外水泥环的破裂，使储层间相互窜通，即形成窜槽。油水井管外窜槽的存在，对油田分层外水泥环的破裂，使储层间相互窜通，即形成窜槽。油水井管外窜槽的存在，对油田分层注、采开发管理极为不利。因此，凡是怀疑油水井存在管外窜槽的井段，都应及时检查、注、采开发管理极为不利。因此，凡是怀疑油水井存在管外窜槽的井段，都应及时检查、验证窜槽井段（简称验窜）。示踪注水剖面测井就是一种行之有效的方法。验证窜槽井段（简称验窜）。示踪注水剖面

26、测井就是一种行之有效的方法。同位素曲线流温曲线 3）检查套管或油管漏失部位）检查套管或油管漏失部位 由于长期受腐蚀或作业中机械损失等因素影响，部分水井会出现由于长期受腐蚀或作业中机械损失等因素影响，部分水井会出现套管漏失现象，使大量注入水外流，不仅造成无效注水，而且有的会套管漏失现象，使大量注入水外流，不仅造成无效注水，而且有的会造成环境污染。因此要及时寻找、发现漏失部位，采取相应补漏、修造成环境污染。因此要及时寻找、发现漏失部位，采取相应补漏、修井措施，确保油田开发生产正常进行。井措施，确保油田开发生产正常进行。 4）检查油层封堵效果）检查油层封堵效果 当发生管外窜槽、套管破裂漏失或误射孔时

27、，需注水泥及时封堵。当发生管外窜槽、套管破裂漏失或误射孔时，需注水泥及时封堵。施工时，如果在水泥中混入少量放射性同位素做示踪剂（活化水泥），施工时，如果在水泥中混入少量放射性同位素做示踪剂（活化水泥），那么，由封堵前后的伽马测井资料，进行叠合分析，就可以确定活化那么，由封堵前后的伽马测井资料，进行叠合分析，就可以确定活化水泥是否挤入了需要封堵部位，评价封堵效果。水泥是否挤入了需要封堵部位，评价封堵效果。5）检查井下管柱技术状况）检查井下管柱技术状况 井下工具在井下是否符合设计深度要求，工作状态是否良好，是能否达到分层井下工具在井下是否符合设计深度要求，工作状态是否良好，是能否达到分层配注目的的

28、关键所在。利用同位素示踪测井曲线及磁定位曲线，不仅可以认识井下分配注目的的关键所在。利用同位素示踪测井曲线及磁定位曲线，不仅可以认识井下分层配注状况，还可以检查井下管柱结构、井下配注工具的工作状况、射孔位置、初步层配注状况，还可以检查井下管柱结构、井下配注工具的工作状况、射孔位置、初步判断套管腐蚀情况等。判断套管腐蚀情况等。射孔位置偏心配水器封隔器同位素沾污同位素沾污测井施工方式测井施工方式 注水井井况注水井井况1 1同位素释放深度同位素释放深度及释放时间及释放时间2 2同位素分配时间同位素分配时间的影响的影响 1 1、伽马本底高、伽马本底高2 2管柱腐蚀、井况恶化管柱腐蚀、井况恶化3 3管柱

29、结构不合理管柱结构不合理 1 1同位素污染影响因素同位素污染影响因素(1) (1) 管柱的清洁、腐蚀程度管柱的清洁、腐蚀程度 (2) (2) 地层污染地层污染 (3) (3) 同位素微球类型选择不当同位素微球类型选择不当 (4) (4) 同位素用量过大同位素用量过大 2 2同位素微球比重的影响同位素微球比重的影响 例例1:1:在现场测试中，所测两条同位素曲线常出现不符合标准中在现场测试中，所测两条同位素曲线常出现不符合标准中“最后两条示踪曲线形态应基最后两条示踪曲线形态应基本一致本一致”这一条的规定。造成曲线形态不一致的主要原因：这一条的规定。造成曲线形态不一致的主要原因： 1. 1. 测量时

30、间短测量时间短 2. 2. 同位素释放深度选择不当同位素释放深度选择不当 3. 3. 同位素用量选择不当同位素用量选择不当第一条同位素曲线第二条同位素曲线例例2:2:同位素沉淀的影响：同位素沉淀的影响： 分析：分析：1.1.通过流温曲线判断通过流温曲线判断: :流温曲线在流温曲线在1090.81090.8米处出现大拐点米处出现大拐点, , 另另外外11261126米流温读值：米流温读值：55 55 该处静温：该处静温：0.0384x1126+12=55.240.0384x1126+12=55.24已接近地温已接近地温. .2.2.由测试曲线深度判断由测试曲线深度判断: :GRGR曲线在曲线在11281128米遇阻米遇阻同位素曲线在同位素曲线在1128-11321128-1132米有异常米有异常幅度幅度, ,正好对应正好对应1010号层号层, ,但为沉但为沉淀沾污淀沾污. .涨落现象涨落现象第三条第三条同位素同位素第一条第一条同位素同位素第二条第二条同位素同位素例例3 3：高渗透层的存在：高渗透层的存在例例4 4、曲线形态的改变、曲线形态的改变 测井速度测井速度v v和记录仪中电路的积分时间常数和记录仪中电路的积分时间常数的影响的影响 v v越大，曲