生产测井的解释及应用课件(PPT 90页).pptx

1、第1页，共90页。生产测井资料的解释及应用生产测井资料的解释及应用主讲人主讲人 郭新军郭新军第2页，共90页。前 言第3页，共90页。在油井投产后至报废止的整个生产过程中，凡采在油井投产后至报废止的整个生产过程中，凡采用地球物理测井工艺技术进行井下测量并录取资料的用地球物理测井工艺技术进行井下测量并录取资料的工作，统称为生产测井。这里提及的油井，是油田为工作，统称为生产测井。这里提及的油井，是油田为勘探和开采石油而钻各种井眼的统称。包括产油井、勘探和开采石油而钻各种井眼的统称。包括产油井、注入井、观察井和资料井。注入井、观察井和资料井。生产测井生产测井属于地理物理测井的一个分支。它是相对完井（

2、裸眼属于地理物理测井的一个分支。它是相对完井（裸眼井）测井而提出来的，两者在部分内容中，没有绝对井）测井而提出来的，两者在部分内容中，没有绝对的界限。对于一些特殊地层（如碳酸岩）中的井，它的界限。对于一些特殊地层（如碳酸岩）中的井，它不需下油层和技术套管，此时的生产测井则同样在裸不需下油层和技术套管，此时的生产测井则同样在裸眼井中进行。眼井中进行。前 言第4页，共90页。生产测井的任务是贯穿于油气田开发的全过程，适生产测井的任务是贯穿于油气田开发的全过程，适时进行动态监测。为不断认识油气层，了解注入或产出时进行动态监测。为不断认识油气层，了解注入或产出剖面、油层改造提供有关资料，并评价其效果。

3、也通过剖面、油层改造提供有关资料，并评价其效果。也通过监测井身的技术状况，为油水井大修提供依据，以保证监测井身的技术状况，为油水井大修提供依据，以保证油水井的正常生产，它是提高油气田最终采收率，科学油水井的正常生产，它是提高油气田最终采收率，科学经济合理地开发好油气田的重要手段，对于采取有效的经济合理地开发好油气田的重要手段，对于采取有效的增产措施，制订调整挖潜方案具有十分重要的意义。增产措施，制订调整挖潜方案具有十分重要的意义。前 言第5页，共90页。生产测井主要包括以下几种方法：生产测井主要包括以下几种方法：1井温测试井温测试 2放射性同位素示踪法测井放射性同位素示踪法测井 3产出剖面（产

4、出剖面（PLT生产组合测井）生产组合测井）4C/O比测井比测井 5热中子寿命测井热中子寿命测井 前 言第6页，共90页。一、井温测试一、井温测试第一节第一节 井下温度测试井下温度测试 井下温度是油田开发中的一项重要参数，测知井下温度是油田开发中的一项重要参数，测知井下温度可以帮助我们准确地分析地层压力、原油井下温度可以帮助我们准确地分析地层压力、原油性质等。性质等。在油田生产中，井下温度及其变化，一方面在油田生产中，井下温度及其变化，一方面为我们设计或选择井下工具和井下仪器提供重要为我们设计或选择井下工具和井下仪器提供重要依据，另一方面还可以用来定性地判断吸水层位、依据，另一方面还可以用来定性

5、地判断吸水层位、油井水淹层位和出气层位，解决生产中的问题。油井水淹层位和出气层位，解决生产中的问题。第7页，共90页。测点法是将仪器下入井内预定深度，测点法是将仪器下入井内预定深度，停留足够长时间后，取出仪器得到该点停留足够长时间后，取出仪器得到该点温度。所谓足够长时间是指必须超过仪温度。所谓足够长时间是指必须超过仪器的感温时间，若仪器在所测点停留时器的感温时间，若仪器在所测点停留时间少于感温时间，测得的温度值将偏低。间少于感温时间，测得的温度值将偏低。（一）测点法（一）测点法井下温度测试井下温度测试第8页，共90页。此种方法是在测点法基础上发展而来的。它在此种方法是在测点法基础上发展而来的。

6、它在井筒中某深度开始，每隔一定间隔测若干点。在现井筒中某深度开始，每隔一定间隔测若干点。在现场间隔一般选场间隔一般选100m。在测第一点时，停留时间必须。在测第一点时，停留时间必须大于感温时间，以后各点因温差变小，可以适当缩大于感温时间，以后各点因温差变小，可以适当缩短。短。测得各点温度后，将其整理在深度测得各点温度后，将其整理在深度温度直角温度直角坐标上，并将各点连成连续折线。这条折线显示了坐标上，并将各点连成连续折线。这条折线显示了温度在井筒中各测点深度上的变化，所以称之为井温度在井筒中各测点深度上的变化，所以称之为井温剖面（如下图）温剖面（如下图）（二）测井温剖面法（二）测井温剖面法井下

7、温度测试井下温度测试第9页，共90页。井下温度测试井下温度测试井温剖面图井温剖面图第10页，共90页。二、井温资料的应用二、井温资料的应用 按层系、区域选择少数井位在关井后测得稳定按层系、区域选择少数井位在关井后测得稳定的地温数据，并将其绘制在深度的地温数据，并将其绘制在深度温度直角坐标温度直角坐标上，称为地温曲线。地温曲线呈一直线，用数学上，称为地温曲线。地温曲线呈一直线，用数学通式来表示：通式来表示：t=A+B*H 式中式中t地层温度，地层温度，；A地温曲线在坐标系中的截距；地温曲线在坐标系中的截距；B地温曲线的斜率；地温曲线的斜率；H深度，深度，m。（一）研究地温分布规律井下温度测试井下

8、温度测试第11页，共90页。井下温度测试井下温度测试地温曲线地温曲线第12页，共90页。在油层结蜡或套管严重结蜡的在油层结蜡或套管严重结蜡的油井中，常采取热洗措施。在热油井中，常采取热洗措施。在热洗前后进行井温测量，可以判断洗前后进行井温测量，可以判断可能结蜡层位。可能结蜡层位。（二）检查井底热洗措施效果（二）检查井底热洗措施效果井下温度测试井下温度测试第13页，共90页。例如在井下测压时，因温度不同会引例如在井下测压时，因温度不同会引起附加误差；高压物性取样分析化验时，起附加误差；高压物性取样分析化验时，需将样品加热到取样时的温度，这个温需将样品加热到取样时的温度，这个温度就靠实测井下温度值

9、来提供。度就靠实测井下温度值来提供。（三）对井下有关参数进行校正井下温度测试井下温度测试第14页，共90页。（四）研究油、气、水生产状况（四）研究油、气、水生产状况 井下温度测试井下温度测试第15页，共90页。1用井温剖面曲线判断注水井吸水层位 水井注入水的温度和吸水层温度是有差别的。若注水井注入水的温度和吸水层温度是有差别的。若注入冷水，水温在吸水层处温度显低值。因注入水冷却入冷水，水温在吸水层处温度显低值。因注入水冷却吸水层，使其温度降低，而且注水量越大，冷却程度吸水层，使其温度降低，而且注水量越大，冷却程度越大。若注热水，热水加热了吸水层，使其温度升高。越大。若注热水，热水加热了吸水层，

10、使其温度升高。同样，注入量越大，加热程度越大。这样，水就使吸同样，注入量越大，加热程度越大。这样，水就使吸水层偏离了正常温度变化规律，其偏离的程度与吸水水层偏离了正常温度变化规律，其偏离的程度与吸水层的注水量及注水强度度有关。（如图）层的注水量及注水强度度有关。（如图）井下温度测试井下温度测试第16页，共90页。井下温度测试井下温度测试注冷水井温曲线注冷水井温曲线第17页，共90页。井下温度测试井下温度测试注热水井温曲线注热水井温曲线第18页，共90页。井下温度测试井下温度测试第19页，共90页。3 3确定压裂裂缝形成部位确定压裂裂缝形成部位 油水井压裂后，通常是压开层进入压油水井压裂后，通常

11、是压开层进入压裂液最多，压裂液挤入油层后，将引起压裂液最多，压裂液挤入油层后，将引起压开层低温异常。开层低温异常。压裂前后各测一条井温曲线，二者对压裂前后各测一条井温曲线，二者对比，温度异常处，即为裂缝形成部位。比，温度异常处，即为裂缝形成部位。井下温度测试井下温度测试第20页，共90页。井下温度测试井下温度测试测定地层压裂裂缝测定地层压裂裂缝第21页，共90页。第二节第二节 放射性同位素示踪法测井放射性同位素示踪法测井 第22页，共90页。放射性同位素示踪法测井是一种利用放射性物质人为提高地层的伽玛射线强度，用来研究井的注入剖面和井身技术状况的方法。放射性同位素示踪法测井放射性同位素示踪法测

12、井第23页，共90页。基本方法是：用同位素释放器向井内注入被基本方法是：用同位素释放器向井内注入被同位素活化的物质，并在注入活化物质前、后分同位素活化的物质，并在注入活化物质前、后分别进行伽玛测井，对比两次结果，确定活化物质别进行伽玛测井，对比两次结果，确定活化物质在井内的分布状况。用以判断岩层特性、井身技在井内的分布状况。用以判断岩层特性、井身技术状况或油层动态。术状况或油层动态。对于注水开发的非均质多油层的油田，为了对于注水开发的非均质多油层的油田，为了充分发挥水驱的效果，防止注入水沿高渗透层单充分发挥水驱的效果，防止注入水沿高渗透层单层突进，必须时时了解注入井各小层的吸水状况，层突进，必

13、须时时了解注入井各小层的吸水状况，从而有针对性地采取措施，以提高注水开发效果。从而有针对性地采取措施，以提高注水开发效果。放射性同位素示踪法测井放射性同位素示踪法测井第24页，共90页。一、工作原理 是使用一次下井同位素释放器携带固相载体（是使用一次下井同位素释放器携带固相载体（GTP塑塑性微球混凝）的放射性同位素离子，在规定深度上释放，性微球混凝）的放射性同位素离子，在规定深度上释放，用井内注水形成活化悬浮液，吸水层同时也吸收活化悬浮用井内注水形成活化悬浮液，吸水层同时也吸收活化悬浮液。当载体颗粒直径大于地层孔隙直径时，悬浮液中的注液。当载体颗粒直径大于地层孔隙直径时，悬浮液中的注入水进入地

14、层，微球载体滤积在井壁上，地层的吸水量与入水进入地层，微球载体滤积在井壁上，地层的吸水量与滤积在该段地层对应井壁上的同位素载体量和载体的放射滤积在该段地层对应井壁上的同位素载体量和载体的放射性强度三者之间成正比关系。通过对比同位素载体在地层性强度三者之间成正比关系。通过对比同位素载体在地层滤积前、后所测得的伽玛测井曲线，计算对应射孔层位上滤积前、后所测得的伽玛测井曲线，计算对应射孔层位上曲线叠合异常面积的大小，反映了该层的吸水能力，采用曲线叠合异常面积的大小，反映了该层的吸水能力，采用面积法解释各层的相对吸水量，从而可确定注入井的分层面积法解释各层的相对吸水量，从而可确定注入井的分层吸水剖面。

15、吸水剖面。放射性同位素示踪法测井放射性同位素示踪法测井第25页，共90页。二、放射性同位素的选择 目前我国各油区经常使用的放射性同位目前我国各油区经常使用的放射性同位素是素是131BaGTP微球，其分子式为微球，其分子式为BaCL3，半 衰 期半 衰 期 1 1.7 d，伽 玛 射 线 能 量，伽 玛 射 线 能 量0.1240.498Mev，微球直径，微球直径100300m，呈固态，密度呈固态，密度1.01.06g/cm3。放射性同位素示踪法测井放射性同位素示踪法测井第26页，共90页。常见放射性同位素物理特征表 放射性同位素示踪法测井放射性同位素示踪法测井名称分子式半衰期（d）伽玛射线能量

16、MeV59FeFeCl3451.101.2965Zn ZnCl22501.114110Ag AgNO32600.6571.382131I NaI8.050.080.72131BaBa(NO3)211.70.1240.498131Ba-GTP微球 BaCl311.70.1240.498第27页，共90页。三、放射性同位素示踪法测吸水剖面的解释及应用 放射性同位素示踪法测井放射性同位素示踪法测井第28页，共90页。（一）解释步骤：（一）解释步骤：绘图绘图测井曲线深度校正测井曲线深度校正绘制叠绘制叠合基线合基线绘制叠合曲线绘制叠合曲线绘制施工绘制施工管柱管柱吸水层位的划分（异常值若吸水层位的划分（异

17、常值若过泥岩段基线值过泥岩段基线值1.5倍，定为吸水层）倍，定为吸水层）相对吸水量解释相对吸水量解释 放射性同位素示踪法测井放射性同位素示踪法测井第29页，共90页。相对吸水量计算公式：相对吸水量计算公式：Bi=100%Bi某层相对吸水量，某层相对吸水量，%；Si某层吸水面积，某层吸水面积，cm2；全井吸水面积之和，全井吸水面积之和，cm2。niSiSi1放射性同位素示踪法测井放射性同位素示踪法测井niSi1第30页，共90页。（二）放射性同位素示踪法（二）放射性同位素示踪法影响资料解释精度分析影响资料解释精度分析 放射性同位素示踪法测井放射性同位素示踪法测井第31页，共90页。1 1微球颗粒

18、直径大小的影响微球颗粒直径大小的影响 测井施工使用的放射性同位素测井施工使用的放射性同位素131Ba微球，其直径在微球，其直径在100300m之间。而地层在长期注水冲刷以及不断地改之间。而地层在长期注水冲刷以及不断地改造中（如酸化、压裂），使地层的原生孔隙及裂缝增大，造中（如酸化、压裂），使地层的原生孔隙及裂缝增大，使得测井时微球不能可靠地吸附在井壁上，特别是当注使得测井时微球不能可靠地吸附在井壁上，特别是当注水量大、注水速度高时，微球被推进地层的深部，造成水量大、注水速度高时，微球被推进地层的深部，造成了渗透性好、吸水能力强的层位，所测得的放射性同位了渗透性好、吸水能力强的层位，所测得的放射

19、性同位素曲线幅度变小或无显示。素曲线幅度变小或无显示。因此测剖时，应区分区块的岩层特性制造和选用不同因此测剖时，应区分区块的岩层特性制造和选用不同粒度径的同位素微球进行施工。目前还没有针对同位素微粒度径的同位素微球进行施工。目前还没有针对同位素微球进入地层而造成的散失进行解释中的校正模型研究。采球进入地层而造成的散失进行解释中的校正模型研究。采用井温和同位素组合测井，这样较能正确反映地层的吸水用井温和同位素组合测井，这样较能正确反映地层的吸水能力。能力。放射性同位素示踪法测井放射性同位素示踪法测井第32页，共90页。2 2现场施工的影响现场施工的影响 目前应广泛使用井口防喷测井工艺，目前应广泛

20、使用井口防喷测井工艺，但有些井井口压力过高造成仪器下井困难，但有些井井口压力过高造成仪器下井困难，部分单位在井口放溢流，降低井口压力，部分单位在井口放溢流，降低井口压力，虽然可以加快施工速度，但破坏了正常注虽然可以加快施工速度，但破坏了正常注水情况下各层吸水的启动压力，造成层间水情况下各层吸水的启动压力，造成层间干扰，不能真实反映真实的吸水剖面情干扰，不能真实反映真实的吸水剖面情况。况。放射性同位素示踪法测井放射性同位素示踪法测井第33页，共90页。3 3污染影响污染影响 （1）油管接箍）油管接箍 （2）偏心配水器和封隔器）偏心配水器和封隔器 （3）油管外壁和套管内壁（如死油、）油管外壁和套管

21、内壁（如死油、管柱局部腐蚀）管柱局部腐蚀）出现污染影响后，解释必须进行污染出现污染影响后，解释必须进行污染校正。校正。放射性同位素示踪法测井放射性同位素示踪法测井第34页，共90页。（三）应用（三）应用 1定量测出分层水量定量测出分层水量 2定性判断套管漏失点如：文检定性判断套管漏失点如：文检2井（吸水剖面）井（吸水剖面）3可发现套管窜槽可发现套管窜槽(如文侧如文侧15-40井井)4利用水井注入剖面定性推测产出剖面利用水井注入剖面定性推测产出剖面 （1）吸水剖面基本反映了连通油井同期的产液剖面）吸水剖面基本反映了连通油井同期的产液剖面 （2）油井水淹层明显地对应着主力吸水层）油井水淹层明显地对

22、应着主力吸水层 （3）随着吸水剖面的变化，连通油井产出剖面也相应地）随着吸水剖面的变化，连通油井产出剖面也相应地变化。变化。放射性同位素示踪法测井放射性同位素示踪法测井第35页，共90页。第三节第三节 产出剖面测井资料的产出剖面测井资料的解释方法及应用解释方法及应用第36页，共90页。第37页，共90页。第38页，共90页。在油井生产过程中，其井内和在油井生产过程中，其井内和储层的流体变化是相当复杂的。储层的流体变化是相当复杂的。若想获得可靠的反映油井变化的若想获得可靠的反映油井变化的产出剖面结果，除了选择适当测产出剖面结果，除了选择适当测井仪器录取真实资料外，还必须井仪器录取真实资料外，还必

23、须建立起适应各种测井仪器的处理建立起适应各种测井仪器的处理井下不同流动特性的解释方法。井下不同流动特性的解释方法。产出剖面测井资料的解释方法及应用产出剖面测井资料的解释方法及应用第39页，共90页。生产测井解释就是从测井曲线中提生产测井解释就是从测井曲线中提取井内流体流动特性的定性或定量资料。取井内流体流动特性的定性或定量资料。依据流体力学的基本原理，井内流体流依据流体力学的基本原理，井内流体流动分析离不开对流速、流体密度、温度、动分析离不开对流速、流体密度、温度、压力以及各相介质分布型态等相对关系压力以及各相介质分布型态等相对关系的研究。的研究。产出剖面测井资料的解释方法及应用产出剖面测井资

24、料的解释方法及应用第40页，共90页。一、产出剖面测井解释基础方法一、产出剖面测井解释基础方法 递减法是各种测井解释方法的基递减法是各种测井解释方法的基础。即取得各个产液层之间的夹层位础。即取得各个产液层之间的夹层位置解释点资料，综合处理得出各解释置解释点资料，综合处理得出各解释点合层产出结果（合层产液量、合层点合层产出结果（合层产液量、合层产油量、合层产水量及合层产气量），产油量、合层产水量及合层产气量），然后逐层递减，即可得出分层的油、然后逐层递减，即可得出分层的油、气、水产出状况。气、水产出状况。产出剖面测井资料的解释方法及应用产出剖面测井资料的解释方法及应用第41页，共90页。产出剖面

25、测井资料的解释方法及应用产出剖面测井资料的解释方法及应用产液状态示意图产液状态示意图第42页，共90页。具体方法：以油水两相产出为例具体方法：以油水两相产出为例 设仪器测得的各点合层体积流量分设仪器测得的各点合层体积流量分别为别为Q1、Q2、Q3；合层持水率分别；合层持水率分别为为Yw1、Yw2、Yw3。产出剖面测井资料的解释方法及应用产出剖面测井资料的解释方法及应用第43页，共90页。1计算合层产水量计算合层产水量 第一层合层产水量第一层合层产水量 Qw1=Q1Yw1（m3/d）第二点合层产水量：第二点合层产水量：Qw2=Q2Yw2（m3/d）第三点合层产水量：第三点合层产水量：Qw3=Q3

26、Yw3（m3/d）产出剖面测井资料的解释方法及应用产出剖面测井资料的解释方法及应用第44页，共90页。2计算合层产油量计算合层产油量 第 一 点 合 层 产 油 量：第 一 点 合 层 产 油 量：Q01=Q1（1-Yw1）（）（m3/d）第二点合层产油量：第二点合层产油量：Q02=Q2（1-Yw2）第三点合层产油量：第三点合层产油量：Q03=Q2（1-Yw3）产出剖面测井资料的解释方法及应用产出剖面测井资料的解释方法及应用第45页，共90页。在计算合层参数的基础上，应用层层在计算合层参数的基础上，应用层层依次递减的方法，求得分层产油量、依次递减的方法，求得分层产油量、产水量。产水量。第一层的

27、分层产水量第一层的分层产水量=测点测点1的合的合层产水量层产水量-测点测点2的合层产水量，以的合层产水量，以下各点以此类推。下各点以此类推。第一层的分层产油量第一层的分层产油量=测点测点1的合层的合层产油量产油量-测点测点2的合层产油量，以下的合层产油量，以下各层以此类推。各层以此类推。产出剖面测井资料的解释方法及应用产出剖面测井资料的解释方法及应用第46页，共90页。以上是油水两相产出状况，对于油气水以上是油水两相产出状况，对于油气水三相产出油井，确定持水率，持油率或三相产出油井，确定持水率，持油率或持气率后，在求得合层产油、气、水的持气率后，在求得合层产油、气、水的基础上，也可同样用减法求

28、油气水各层基础上，也可同样用减法求油气水各层产出量。产出量。递减解释方法是获得产出剖面的基本递减解释方法是获得产出剖面的基本算法，但所需解释参数的取得，如流量、算法，但所需解释参数的取得，如流量、持水率、持油率等，却依不同井况，选持水率、持油率等，却依不同井况，选择不同测井方法而变得复杂多样化。择不同测井方法而变得复杂多样化。产出剖面测井资料的解释方法及应用产出剖面测井资料的解释方法及应用第47页，共90页。二、产出剖面测井资料的应用二、产出剖面测井资料的应用产出剖面测井资料的解释方法及应用产出剖面测井资料的解释方法及应用第48页，共90页。1根据产出剖面资料选择压裂层，根据产出剖面资料选择压

29、裂层，针对性强，避免选层的盲目性；针对性强，避免选层的盲目性；2利用井温剖面资料结合放射性同利用井温剖面资料结合放射性同位素示踪技术及其它测井资料定性判位素示踪技术及其它测井资料定性判断压裂效果和预测裂缝形成部位。断压裂效果和预测裂缝形成部位。产出剖面测井资料的解释方法及应用产出剖面测井资料的解释方法及应用第49页，共90页。井温法主要是根据在压裂液进入压裂地井温法主要是根据在压裂液进入压裂地层所引起的地温场的变化来判断压裂效层所引起的地温场的变化来判断压裂效果。果。而放射性示踪法是利用向压裂层段加入而放射性示踪法是利用向压裂层段加入示踪砂，通过测量压前自然伽玛曲线和压示踪砂，通过测量压前自然

30、伽玛曲线和压后放射性同位素曲线来观察压裂效果。后放射性同位素曲线来观察压裂效果。产出剖面测井资料的解释方法及应用产出剖面测井资料的解释方法及应用第50页，共90页。3压裂效果的定量检测。用涡轮产量压裂效果的定量检测。用涡轮产量计可达到此目的。计可达到此目的。4可找准高含水井的高含水层，实施可找准高含水井的高含水层，实施堵水。堵水。5利用产出剖面资料，采取堵、压结利用产出剖面资料，采取堵、压结合的增产措施，达到改造油层及解决层合的增产措施，达到改造油层及解决层间干扰的双重目的。间干扰的双重目的。产出剖面测井资料的解释方法及应用产出剖面测井资料的解释方法及应用第51页，共90页。第四节第四节 C/

31、O C/O测井测井第52页，共90页。一、测井基本原理一、测井基本原理C/OC/O测井测井第53页，共90页。C/O测井又叫非弹性散射伽玛能测井又叫非弹性散射伽玛能谱测井，是利用脉冲中子源向地层发谱测井，是利用脉冲中子源向地层发射射14Mev高能快中子，测量这些快中高能快中子，测量这些快中子与地层物质的核素发生非弹性散射子与地层物质的核素发生非弹性散射放出的伽玛射线能谱的一种测井方法。放出的伽玛射线能谱的一种测井方法。C/OC/O测井测井第54页，共90页。由于快中子与地层中不同核素发生非由于快中子与地层中不同核素发生非弹性散射放出具有不同特征能量的伽玛弹性散射放出具有不同特征能量的伽玛射线，

32、例如硅（射线，例如硅（Si）、钙（）、钙（Ca），碳），碳（C）、氧（）、氧（O）的非弹性散射伽玛射线）的非弹性散射伽玛射线能量分别为能量分别为1.78Mev、3.75Mev、4.43Mev、6.19Mev。对非弹性散射伽玛射线的强度，。对非弹性散射伽玛射线的强度，就可以确定地层中存在某种核素和它们就可以确定地层中存在某种核素和它们各自的浓度。各自的浓度。C/OC/O测井测井第55页，共90页。14Mev的高能快中子打入地层后，在的高能快中子打入地层后，在10-810-7s时间间隔内，主要发生非弹性散射，时间间隔内，主要发生非弹性散射，发射非弹性散射伽玛射线，而后经过弹性散发射非弹性散射伽玛射

33、线，而后经过弹性散射减速变为热中子，被俘获产生俘获伽玛射射减速变为热中子，被俘获产生俘获伽玛射线。这个过程发生快中子射入地层后的线。这个过程发生快中子射入地层后的10-410-3s时间间隔里。时间间隔里。C/OC/O测井测井第56页，共90页。非弹性散射伽玛能谱测井，根据不同非弹性散射伽玛能谱测井，根据不同核反应的时间分布，按照时间先后仪器开核反应的时间分布，按照时间先后仪器开有脉冲门，俘获门等测量门，分别接收非有脉冲门，俘获门等测量门，分别接收非弹性散射伽玛射线和俘获伽玛射线。利用弹性散射伽玛射线和俘获伽玛射线。利用多道脉冲幅度分析器进行伽玛能谱分析，多道脉冲幅度分析器进行伽玛能谱分析，分别

34、测量不同能量的非弹性散射伽玛射线分别测量不同能量的非弹性散射伽玛射线强度和俘获伽玛射线强度。强度和俘获伽玛射线强度。C/OC/O测井测井第57页，共90页。最有意义的是仪器探测的伽玛射线能量最有意义的是仪器探测的伽玛射线能量所指示出的碳和氧原子数目的相对比值。所指示出的碳和氧原子数目的相对比值。骨架碳骨架碳+孔隙空间碳孔隙空间碳+井眼碳井眼碳COR=-骨架氧骨架氧+孔隙空间氧孔隙空间氧+井眼氧井眼氧C/OC/O测井测井第58页，共90页。通过代入岩石物理参数并假定通过代入岩石物理参数并假定Sw+So=1，可，可将上式写成下面的形式：将上式写成下面的形式：C(1-)+C（1-Sw）+BcCOR=

35、A-C（1-）+CSw+BoC/OC/O测井测井第59页，共90页。式中：式中：COR=碳碳/氧比值，归一化到实验室数据库的数氧比值，归一化到实验室数据库的数值值 A=0.75，是，是Roscot和和Grau计算出的常数计算出的常数 C骨架中碳原子的含量骨架中碳原子的含量 C油气中碳原子的含量油气中碳原子的含量 C骨架中氧原子的含量骨架中氧原子的含量 C水中氧原子的含量水中氧原子的含量 Bo井眼氧含量井眼氧含量 Bc井眼碳含量井眼碳含量 Sw含水饱和度含水饱和度 孔隙度孔隙度C/OC/O测井测井第60页，共90页。二、二、C/OC/O测井的应用测井的应用C/OC/O测井测井第61页，共90页。

36、1 1、确定含油饱和度、确定含油饱和度SoSo不同的含油饱和度，碳氧比能谱测不同的含油饱和度，碳氧比能谱测井得的井得的C/O是不同的。是不同的。根据根据C/O，可确定，可确定So。C/OC/O测井测井第62页，共90页。从左图理论计算的从左图理论计算的C/O与与孔隙度和含油饱和度关系孔隙度和含油饱和度关系曲线中可以看出，只有在曲线中可以看出，只有在孔隙度较大的情况下，由孔隙度较大的情况下，由C/O确定的确定的So才是比较可才是比较可靠的。靠的。岩性不同的地层，岩性不同的地层，其其C/O和和So有不同的关有不同的关系曲线，石灰岩的系曲线，石灰岩的C/O比砂岩的高。比砂岩的高。C/OC/O测井测井

37、简单简单C/OC/O实验室刻度曲线实验室刻度曲线第63页，共90页。2 2、利用、利用C/OC/O测井曲线值划分水淹层测井曲线值划分水淹层 含油砂岩和含水砂岩的含油砂岩和含水砂岩的C/O的相的相对差别在对差别在28%以上，油层水淹以上，油层水淹后，水淹部分后，水淹部分C/O明显下降。如明显下降。如65-17井。井。C/OC/O测井测井第64页，共90页。3 3、以、以Si/CaSi/Ca定性指示岩性定性指示岩性 它反映骨架中它反映骨架中CaCO3含量的多少；含量的多少；并反映骨架含碳量的多少可作为并反映骨架含碳量的多少可作为C/O测井解释的参数。测井解释的参数。C/OC/O测井测井第65页，共

38、90页。4 4、确定孔隙度指数和泥质指数、确定孔隙度指数和泥质指数 中子与不同的核素产生的俘获伽玛射中子与不同的核素产生的俘获伽玛射线能量也是不同的，因此，由俘获门接线能量也是不同的，因此，由俘获门接收并作能量分析，所记录的氢、钙、硅收并作能量分析，所记录的氢、钙、硅以及时铁的俘获伽玛射线的计数率，可以及时铁的俘获伽玛射线的计数率，可用来计算出孔隙度指数和泥质指数。用来计算出孔隙度指数和泥质指数。C/OC/O测井测井第66页，共90页。氢的俘获伽玛计数率氢的俘获伽玛计数率孔隙度指数孔隙度指数=（钙（钙+硅）俘获伽玛计数率硅）俘获伽玛计数率 铁的俘获伽玛计数率铁的俘获伽玛计数率泥质指数泥质指数=

39、（钙（钙+硅）俘获伽玛计数率硅）俘获伽玛计数率C/OC/O测井测井这里的钙这里的钙+硅反映骨架，氢反映孔隙，铁反映泥质（因为硅反映骨架，氢反映孔隙，铁反映泥质（因为泥质中含铁量较高）。泥质中含铁量较高）。第67页，共90页。第五节 中子寿命测井 第68页，共90页。中子寿命测井也叫热中子衰减时中子寿命测井也叫热中子衰减时间测井（间测井（TDTTDT），它是通过测量热中子），它是通过测量热中子在地层中的寿命，研究地层对热中子在地层中的寿命，研究地层对热中子的俘获性质，从而认识地层的一种中的俘获性质，从而认识地层的一种中子测井方法。子测井方法。中子寿命测井中子寿命测井 第69页，共90页。一、基本

40、原理一、基本原理 中子寿命测井中子寿命测井 第70页，共90页。由井下仪器的脉冲中子源在井内向地由井下仪器的脉冲中子源在井内向地层发射层发射14MeV14MeV的快中子，经过和地层的的快中子，经过和地层的原子核发生非弹性散射和弹性散射逐原子核发生非弹性散射和弹性散射逐渐减速成为热中子，直到被俘获产生渐减速成为热中子，直到被俘获产生俘获伽玛射线。俘获伽玛射线。中子寿命测井中子寿命测井 第71页，共90页。我们已知热中子寿命的长短和物质的我们已知热中子寿命的长短和物质的宏观俘获截面有关，地层介质的宏观俘获宏观俘获截面有关，地层介质的宏观俘获截面大，热中子将迅速被俘获，热中子寿截面大，热中子将迅速被

41、俘获，热中子寿命就短。岩石的宏观俘获截面是岩石中各命就短。岩石的宏观俘获截面是岩石中各个核素的微观俘获截面的总和。个核素的微观俘获截面的总和。中子寿命测井中子寿命测井 第72页，共90页。在沉积岩石中，除硼之外，氯核素的微观俘在沉积岩石中，除硼之外，氯核素的微观俘获截面比其它核素的大得多。所以岩石宏观俘获获截面比其它核素的大得多。所以岩石宏观俘获截面的大小主要取决于氯的含量，即主要取决于截面的大小主要取决于氯的含量，即主要取决于地层水的矿化度。地层水的含盐量越大，则俘获地层水的矿化度。地层水的含盐量越大，则俘获截面越大，热中子寿命就越短。所以记录热中子截面越大，热中子寿命就越短。所以记录热中子

42、寿命或岩石的宏观俘获截面能反映地层中含氯量寿命或岩石的宏观俘获截面能反映地层中含氯量的多少，盐水层比油层的含氯量大，因此盐水层的多少，盐水层比油层的含氯量大，因此盐水层有比油层宏观俘获截面大得多和热中子寿命小得有比油层宏观俘获截面大得多和热中子寿命小得多的特点。多的特点。中子寿命测井中子寿命测井 第73页，共90页。快中子变成为热中子以后，热中子开始向周围快中子变成为热中子以后，热中子开始向周围扩散。在地层内的扩散中，地层中某点的热中扩散。在地层内的扩散中，地层中某点的热中子密度子密度N N按指数规律依下式随时间衰减。按指数规律依下式随时间衰减。中子寿命测井中子寿命测井 /TNoeN式中式中N

43、 N0 0-开始衰减时的热中子密度；开始衰减时的热中子密度；N-N-经过时间经过时间T T的热中子密度；的热中子密度；-岩石的热中子寿命岩石的热中子寿命 s;s;第74页，共90页。因为在任何时刻存在的俘获伽玛射线的强因为在任何时刻存在的俘获伽玛射线的强度都是与仪器周围的热中子密度成正比，度都是与仪器周围的热中子密度成正比，所以测量俘获伽玛射线强度或热中子的密所以测量俘获伽玛射线强度或热中子的密度，都可以求得地层的热中子寿命或岩石度，都可以求得地层的热中子寿命或岩石的宏观俘获截面。的宏观俘获截面。中子寿命测井中子寿命测井 第75页，共90页。在两次发射脉冲中子之间，在俘获伽玛在两次发射脉冲中子

44、之间，在俘获伽玛射线强度随时间按指数规律衰减的时间范围射线强度随时间按指数规律衰减的时间范围内，选取两个适当的延迟时间内，选取两个适当的延迟时间T T1 1和和T T2 2。分别在。分别在T T1 1和和T T2 2时间段内（时间段内（T T1 1和和T T2 2测量时间门）测量测量时间门）测量热中子被俘获所放出来的俘获伽玛射线的热中子被俘获所放出来的俘获伽玛射线的强度，按照上述公式，强度，按照上述公式，T T1 1时间和时间和T T2 2时刻的俘时刻的俘获伽玛射线计数率分别为：获伽玛射线计数率分别为：中子寿命测井中子寿命测井 第76页，共90页。/011TeNN/022TeNN将式除以式则得

45、到将式除以式则得到中子寿命测井中子寿命测井 211212lglg)(4343.0ln21NNTTTTNN第77页，共90页。T T1 1和和T T2 2是已知的，测量得到是已知的，测量得到N N1 1、N N2 2，再由，再由中子寿命测井仪的专用计算线路，计算中子寿命测井仪的专用计算线路，计算得到热中子寿命得到热中子寿命T T线宏观俘获截面线宏观俘获截面。沿。沿井身测量则会得到井身测量则会得到或或的测井曲线。的测井曲线。中子寿命测井中子寿命测井 第78页，共90页。二、中子寿命测井的应用二、中子寿命测井的应用 中子寿命测井中子寿命测井 第79页，共90页。1 1、划分油水层、划分油水层 矿化度

46、较高的水层有比油层大的矿化度较高的水层有比油层大的俘获截面（或较小的中子寿命），可俘获截面（或较小的中子寿命），可用中子寿命测井曲线，划分油层和盐用中子寿命测井曲线，划分油层和盐水层。水层。中子寿命测井中子寿命测井 第80页，共90页。2 2、观察油水和气水界面的变化、观察油水和气水界面的变化 油层在采油过程中含水饱和度不断变化，油层在采油过程中含水饱和度不断变化，油水界面向上移动。在地层水矿化度较大的油水界面向上移动。在地层水矿化度较大的情况下，利用不同测的宏观俘获截面情况下，利用不同测的宏观俘获截面线中线中的寿命的寿命曲线，可以了解油水界面或气水界面曲线，可以了解油水界面或气水界面向上移动

47、的速度，井身曲浅到深，向上移动的速度，井身曲浅到深，曲线在油曲线在油水或气水界面处由高值变为低值。水或气水界面处由高值变为低值。中子寿命测井中子寿命测井 第81页，共90页。3 3、求含水饱和度（、求含水饱和度（S Sw w）在地层孔隙度比较大，且地层水矿化度在地层孔隙度比较大，且地层水矿化度比较高的情况下，可以由中子寿命测井比较高的情况下，可以由中子寿命测井的宏观俘获截面的宏观俘获截面求含水饱和度求含水饱和度Sw。中子寿命测井中子寿命测井 第82页，共90页。纯地层情况下的地层宏观俘获截面为：纯地层情况下的地层宏观俘获截面为：中子寿命测井中子寿命测井 nwwwmaSS)1()1(整理得：整理

48、得：)()(hwhmamawS第83页，共90页。式中式中ma岩石骨架的宏观俘获截面，根据岩性可岩石骨架的宏观俘获截面，根据岩性可查表或计算求得；查表或计算求得；10-3 cm-1或或C.U.孔隙度，由孔隙度测井求得。孔隙度，由孔隙度测井求得。W地层水宏观俘获截面，知道地层水的地层水宏观俘获截面，知道地层水的温度与所含盐的成份和浓度，可以查图版或计温度与所含盐的成份和浓度，可以查图版或计算求得；算求得；h油、气的宏观俘获截面，可查图版求得。油、气的宏观俘获截面，可查图版求得。中子寿命测井中子寿命测井 第84页，共90页。上述参数均可查得，故中子寿命测上述参数均可查得，故中子寿命测井测得三值，就

49、可用上述公式求得井测得三值，就可用上述公式求得纯地层的含水饱和度纯地层的含水饱和度Sw。中子寿命测井中子寿命测井 第85页，共90页。含泥质地层用下式求含水饱和度含泥质地层用下式求含水饱和度Sw 式中式中Vsh、sh分别为泥质的体积百分含分别为泥质的体积百分含量和泥质的宏观俘获截面量和泥质的宏观俘获截面 中子寿命测井中子寿命测井 )()()(hwmahma)()(hwmashshVSwSw=第86页，共90页。4 4、选井的条件、选井的条件 中子寿命测井应用的优越条件可认为中子寿命测井应用的优越条件可认为地层水总矿化度在地层水总矿化度在1515万万PPmPPm、孔隙度在、孔隙度在15%15%以

50、上，即总矿化度与孔隙乘积大于以上，即总矿化度与孔隙乘积大于2.22.2时，可单独使用资料进行含水饱和度时，可单独使用资料进行含水饱和度解释。解释。中子寿命测井中子寿命测井 第87页，共90页。对于低矿化度或水淹严重地层，采用硼对于低矿化度或水淹严重地层，采用硼中子寿命测井，用中子寿命测井，用“测测-注注-测测”方法。其地方法。其地质条件要求目的层厚度在质条件要求目的层厚度在1-40m1-40m，孔隙度大于，孔隙度大于11%11%，渗透率在，渗透率在50501010-1-1mm2 2以上。应用例子：以上。应用例子：文文101-54101-54井。井。中子寿命测井中子寿命测井 第88页，共90页。