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,一、概述,二、示踪测井基本原理及相关概念,四、原始资料的验收,目 录,五、测井资料解释流程,六、测井资料应用,八、建议,七、放射性同位素示踪测井影响因素分析,三、测井原始资料,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。,一、概述,一、概述,图1-1a 笼统注水正注,图

2、1-1b 笼统注水反注,一、概述,1、注水管柱结构（笼统注水）,1、注水管柱结构(偏心分注),图1-2a 偏心分注一级两段结构示意图,图1-2b 偏心分注两级三段结构示意图,一、概述,1、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，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。用放射性同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I131或Ba131作为示踪剂，用粒径大于50m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。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

3、地层侵入时，水和固相活化载体分离，水进入地层而活化载体滤积在地层表面形成一活化层。 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。,二、示踪测井基本原理及相关概念,2、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。然后根据如下公式即可计算出各层相对吸水量。 式中：i为第i层相对吸水量。 Si为第i层放射性异常面积。 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Q，则计算分层绝对日吸水量Qi为： Qi=Qi 3）计算分

4、层注水强度为：Bi=Qi/hi 式中：Bi为单层的吸水强度 hi为单层的厚度,二、示踪测井基本原理及相关概念,仪器指标,长度：2080mm 外径：26、38、43mm 耐温：150 耐压：80MPa,选井条件 适用于井下各种类型管柱的注水井。,二、示踪测井基本原理及相关概念,3、有关概念 1）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方法。探测范围是仪器附近以探测器为球心半径30-45cm范围内岩石放射出的自然伽马射线。 作用：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深度取齐时的标准曲线 2）磁定位测井：应用电磁感应原理,系统主要由永久磁铁和

5、测量线圈组成,用来探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,为其它测量曲线提供位置依据。 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。,二、示踪测井基本原理及相关概念,3）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,同时伽马射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, 这种现象叫放射性涨落或统计起伏现象。 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统计误差。 现场涨落误差计算

6、方法如下： 式中： 曲线涨落误差； N2涨落曲线最高幅度值； N1涨落曲线最低幅度值。 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，记录时间不少于2min。统计起伏误差应在10%以内。,二、示踪测井基本原理及相关概念,4）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。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： 式中： 曲线重复误差； N1 第一条曲线平均值； N2 第二条曲线平均值； 选取原则： 重复曲线应大于5

7、0m，选择大于3m的目的层计算重复误差，其相对误差为10%。,二、示踪测井基本原理及相关概念,二、示踪测井基本原理及相关概念,5) 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“贝可勒尔”Bq。 1 mCi= 3.7107核衰变/ s 1Bq = 1 次核衰变 / 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与其质量之比，其单位是 Bq / g 6）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。 7）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比。 8）电缆零长：指从电缆鼻

8、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。 总零长：电缆零长+仪器零长-记号高(磁性记号到补心的高度）,放射性同位素示踪测井原始资料组成,流温 曲线,磁定位 曲线,同位素 曲线,通知单 施工记录 施工设计,1、原始资料,自然伽 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。 根据现场施工经验,131Ba - G TP 微球示踪剂在进入地层之前, 应在井筒内形成比较均匀的悬浮液体, 这一过程一般需要 610 min 才能完成。根据这个

9、规律, 对不同注水量的井进行分析, 得出如下经验。 对于注水量不大于 72 m3/ d 的注水井, 释放深度应在注水层上部 100200 m 处。 对于注水量大于 72 m3/ d, 小于 140 m3/ d 的注水井, 释放深度应在注水层上部 200 400 m 处。 对于注水量大于 140 m3/ d, 小于 200 m3/ d 的注水井, 释放深度应在注水层上部 400 500 m 处。 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（射孔井段的厚度、释放深度、注入量等）,三、测井原始资料,验收包括5大部分：图头填写、测井深度及速度、原始图面要求、数字记录 、单项测井原始资料质量要

10、求 1、放射性同位素示踪注水剖面测井： 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。 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50m。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）顶界以上50m。 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。 4） 自然伽马基线与示踪曲线应采用统一的横向比例。 5） 自然伽马基线数值应符合本地区规律。重复曲线应大于50m，选择大于3m的目的层计算重复误差，其相对误差为10%。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2min。统计

11、起伏误差应在10%以内。 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。示踪曲线应分层明显。,四、原始资料的验收,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,四、原始资料的验收,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。 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，必须测一条井底至井口的示踪曲线（测速为900m/h，深度比例为1:500）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。 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。 2、磁性定位测井 1）

12、 磁性定位曲线应连续记录， 接箍信号峰显示清楚， 且不应出现畸形峰，干扰信号幅度小于接箍信号幅度的1/3。 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。 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。,1、掌握井的基础信息： 解释前，要仔细阅读通知单、测试设计，了解本次施工的目的、注水井的管柱结构（包括喇叭口深度、目前人工井底、封隔器位置、偏心配水器位置、和配水嘴尺寸等资料） 、射孔数据、同时要了解日注量、注入方式（正注或反注）、注入压力、同位素释放深度、对应注入层的生产井的情况、地层连通情况等。在测井曲线方面，要了解在该井中测得的综合测井图、

13、固井质量图、放射性测井图等图件。 小队上交的资料：原始测井图、施工设计、通知单、电子数据 2、解释软件：生产测井解释平台 2.71（WATCH),五、测井资料解释流程,生产测井解释平台 2.71（WATCH),五、测井资料解释流程,3、放射性同位素资料解释流程图,4、为什么要进行深度校正？,钻井完井之后，首先要进行裸眼井完井组合测井，确定地层岩性剖面和油层深度，无论其深度精度如何，都是油田确认的深度。以后再进行的射孔、井下作业、动态测井等都要统一到这个深度上。注入剖面测井和裸眼井完井相比，注入剖面作业是在不同的时间、使用不用的电缆，在套管和油管的井中进行测井的，因此与完井测井之间存在深度误差。

14、另外，还由于放射性仪使用RC线路产生的滞后现象也会造成深度误差。所以必须对注入剖面测井曲线进行深度校正，使其和钻井完井测井深度统一起来，达到正确解释注水层位的目的。,五、测井资料解释流程,（1）利用自然伽马测井曲线校正深度 下套管前、后所测的自然伽马曲线图均能反映地层的岩性剖面，所以两次所测自然伽马曲线进行相关对比，可以用来进行示踪曲线的校正。 H=H1-H2 H-曲线深度校正值，m； H1-钻井完井测井曲线上某一标志层界面深度，m； H2-注入剖面测井自然伽马曲线上相对应标志层界面深度，m;,深度校正的方法？,五、测井资料解释流程,（2）利用磁定位测井曲线校正深度 磁定位测井曲线表示出套管接

15、箍深度。有些注水井，油管管柱喇叭口位于注水井段顶部或中部，都可以测出一段套管接箍显示的磁定位曲线。这样，当注水井段自然伽马基线发生异常不易进行深度校正时，可以用套管接箍曲线进行深度校正。 （3）当自然伽马曲线不易校深时，可结合综合测井图中的其它曲线进行综合判断。（如SP、AC、电阻率曲线等）,五、测井资料解释流程,5、曲线选择原则？,在示踪注水剖面测井施工中，采用时间推移测井技术，即在注入微球示踪剂之后，在不同时间测量多条放射性示踪测井曲线。要求测井原始资料重复性好，分层明显。但由于注不量、注水压力、测量时间、注水层位层位地质以及注水井井况恶化引起示踪沾污等因素的影响，常常使示踪曲线出现各种异

16、常情况。所以在测井资料定量解释时，选用合理的示踪曲线至关重要。选用原则如下： （1）当有多条示踪曲线时，应选用射孔层位对应示踪曲线异常、重复性较好的示踪曲线，此条曲线在非射孔层位应与自然伽马基线重合较好。,五、测井资料解释流程,（2）当示踪曲线重复性较差时，可视情况而定。对于大注入量、高强注水强度的注水井、注水井段较短时，可选用先测量的示踪曲线。当注水量大，注水井段较长时，有时可能出现注入水先流经的井段分配好之后，后流经的井段还未分配好，等后续流经的井段也分配好之后 ，先分配井段示踪剂可能进入冲刷带推进到离井筒较远的部位，影响示踪曲线的真实性，所以当用一条示踪曲线难以上下兼顾解释时，可酌情使用

17、两条示踪曲线进行解释。 （3）不用使用示踪沾污严重的测井曲线。应选用注水井段内沾污较轻的测井曲线、并要进行曲线沾污校正。 （4）当在套管漏失，管外窜槽等特殊情况时，要注意测全漏失井段示踪曲线，把特殊情况显示包括在内。,五、测井资料解释流程,6、资料解释： 1）无沾污、直接分层解释 2）存在沾污，进行沾污校正后分层解释 根据长期测井现场经验和资料分析可得出，由于131Ba-GTP微球示踪剂表面活性欠佳、密度偏大，以及注入水质不洁、管柱不光洁等因素，使示踪剂没有随水流渗滤到地层表面，而是沾滞在井筒某些部位，造成在示踪测井曲线上产生一些与注水量无关的假异常，通常把这种现象称之为“沾污”。,五、测井资

18、料解释流程,沾污类型,五、测井资料解释流程,存在沾污资料解释流程框图,7、解释成果图=图头+成果曲线+成果数据表,五、测井资料解释流程,注：测井解释成果表中分级说明,五、测井资料解释流程,测井解释成果表,1）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剖效果。,六、测井资料应用,2）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

19、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。,六、测井资料应用,3）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、修井措施，确保油田开发生产正常进行。 4）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，需注水泥及时封堵。施工时，如果在水泥中混入少

20、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，就可以确定活化水泥是否挤入了需要封堵部位，评价封堵效果。,六、测井资料应用,5）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、初步判断套管腐蚀情况等。,射孔位置,偏心配水器,封隔器,六、测井资料应用,放射性同位素示踪测井影响因素,同位素沾污,测井施工方式,注水井井况,1同位素释放深度及释放时间 2同位素分配时间的影响,1、伽马本底高 2管柱腐蚀、井况恶化 3管柱结构不合理,1同位素污染影响因素 (1) 管柱的清洁、腐蚀程度 (2) 地层污染 (3) 同位素微球类型选择不当 (4) 同位素用量过大 2同位素微球比重的影响,七、放射性同位素示踪测井影响因素分析,例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“最后两条示踪曲线形态应基本一致”这一条的规定。造成曲线形态不一致的主要原因： 1. 测量时间短 2. 同位素释放深度选择不当 3. 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,七、放射性同位素示踪测井影响因素分析,例2:同位素沉淀的影响：,分析： 1.通过流温曲