不同管柱尺寸下氧活化水流量测井仪测量范围探讨

牛 朋 (中海油服油田技术事业部资料解释中心，北京 101149)

姜 伟 (中国海洋总公司工程技术部，北京 100010)

李新城 (中石油塔里木分油田勘探开发研究院测井中心，新疆 库尔勒 841000)

李小凡 (中海石油(中国)东海西湖石油天然气作业公司作业部，上海 200023)

李良文 (中石油华北油田分公司二连分公司，内蒙古 锡林郭勒 026000)

不同管柱尺寸下氧活化水流量测井仪测量范围探讨

牛 朋 (中海油服油田技术事业部资料解释中心，北京 101149)

姜 伟 (中国海洋总公司工程技术部，北京 100010)

李新城 (中石油塔里木分油田勘探开发研究院测井中心，新疆 库尔勒 841000)

李小凡 (中海石油(中国)东海西湖石油天然气作业公司作业部，上海 200023)

李良文 (中石油华北油田分公司二连分公司，内蒙古 锡林郭勒 026000)

为了分析在过大、过小环空流量下氧活化水流量测井时间谱峰没有响应的问题，对不同管柱尺寸氧活化水流量测井仪测量范围进行了研究。根据中子爆发时间内氧活化水流量测量长度与源距的关系，确定了∅38mm测井仪在∅76mm和∅62mm油管氧活化水流量测量上限：最大源距为4.124m时分别为1212.3m3/d和671.6m3/d，最大源距为2.124m时分别为624.4m3/d和345.9m3/d。将16N衰变规律与实测资料相结合，确定∅38mm氧活化水流测井仪在∅76mm和∅62mm油管氧活化水流量测量的下限：最小源距为0.378m时分别为10.82m3/d和5.99m3/d，最小源距为0.96m时分别为27.48m3/d和15.22m3/d；当环空注入量超出流量测量上限或未达到流量测量下限时，无法进行细层划分。

氧活化水流量测井仪；注水井；环空测量

氧活化水流量测井技术不受井下粘度、矿化度等因素影响，通过油管探测油管外环空水流，能确定分层注水管柱和笼统注水管柱射孔层的吸入量，与传统的五参数测井技术相比有着明显优势[1]。但在实际测井过程中，受到管柱结构、注入量等诸多因素影响，氧活化水流量测井仪测量范围不明确导致施工设计不完善、部分注水井流量难以细分。为此，笔者对不同管柱尺寸下氧活化水流量测井仪(以下简称测井仪)测量范围进行了探讨。

1 测井仪流量测量上限的确定

图1 氧活化水流流动示意图

根据中子爆发时间内氧活化水流量测量长度与源距关系确定测井仪流量测量上限。氧活化水流流动示意图如图1所示，深色矩形区域代表中子爆发时间Tb内被活化的水流，其长度计算公式如下：

LTb=Vw×Tb

(1)

式中，LTb为被活化的水流长度，m；Vw为氧活化水流运动的平均速度，m/s。

时间为N时，氧活化水流中心点C到达仪器探头R处，此时测井仪响应为最大值，即代表渡越时间(氧活化水流量测量时间谱上的波峰)位置，此时被活化后的水流长度为LN：

LN=L+Vw×Tb/2

(2)

结合式(1)和式(2)有：

Vw×N=Vw×T+Vw×Tb/2

(3)

即可得出：

T=N-Tb/2

(4)

式中，N为氧活化水流到达测井仪探头R处的时间，s；T为瞬时时间，s；L为测井仪的源距，m。

由于氧活化水流速的不断变化，中子爆发时间内氧活化水流长度增加，氧活化水流中心点C到达探头R处的时间会相应改变，对应的氧活化水流量时间谱峰也会出现差异。下面分3种情况讨论渡越时间的变化情况。

1.1N-Tb/2=0

当N-Tb/2=0时，即L/Vw-Tb/2=0，则测井仪所能探测到最大氧活化水流流速为2L/Tb，这意味着中子爆发时间内氧活化水流中心点C恰好到达探头R处，在氧活化水流量测井时间谱上表现为N时刻的氧活化水流谱峰。

1.2N-Tb/2<0

图2 Vw>2L/Tb情况下氧活化水流流动示意图

当N-Tb/2<0时，即L/Vw-Tb/2<0，则Vw>2L/Tb，即实际流速大于测井仪所能测到的最大流速，意味着中子爆发时间内氧活化水流中心点(C)点已经越过探头R处(见图2)，这时测井仪不能测得完整的氧活化水流量时间谱，无法进行流量计算。

1.3N-Tb/2>0

图3 Vw<2L/Tb情况下氧活化水流流动示意图

当N-Tb/2>0时，即L/Vw-Tb/2>0，则Vw<2L/Tb，即实际流速小于测井仪所能测到的最大流速。此时测井仪能够测得完整的氧活化水流时间谱，通过计算能够得到准确的渡越时间(见图3)。

在实际测井过程中，现场通常拟用2s的中子爆发时间，即Tb=2s，据此可以得出不同管柱尺寸下测井仪流量测量上限(见表1)。

2 测井仪流量测量下限的确定

表1 不同管柱尺寸下测井仪流量测量上限

被活化的水流如果流速过小，当16N衰变得到的伽马射线在未达到探头前已衰减完，此时探测不到氧活化水流谱峰，因此有必要确定氧活化水流量测井仪测量下限。通过对16N衰变规律与实测资料的结合研究得出其流量下限。

16N元素的平均寿命与半衰期的关系为[4]：

τ=1.44T1/2=10.27(s)

(5)

式中，τ为16N元素的平均寿命，s；T1/2为16N半衰期，T1/2=7.13s。

表2 不同管柱尺寸下测井仪流量测量下限

因此，氧活化水流速度下限关系式为：

vmin=Lmin/τ

(6)

式中，vmin为氧活化水流最小流速,m/s;Lmin为测量仪的最小源距，m。

测井仪的最小源距为0.378m，从而得到它所能测的最小流速为0.037m/s。不同管柱尺寸下测井仪流量测量下限如表2所示。

3 应用实例分析

3.1某油田A12井环空注入量超出流量测量上限，无法进行细层划分

A12井为一口设计注入井，向周围产出井提供注水，生产管柱为配水器分层配注管柱，环空为油管-筛管环空，油管外径为88.9mm，内径为76.0mm，筛管外径为127.0mm，内径为106.5mm。为调整油田区块注入制度，合理、有效开发目的层系，该井于2012年5月进行首次氧活化测井作业，根据解释结果调整后，又于2012年7月进行第2次氧活化水流量测量作业，以期寻找最合理注入制度。下面结合2次测井资料对主要吸水层3～4号层进行流量分析。

表3 A12井3～4号层解释结果对比

5月份进行第1次氧活化水流量测量作业，该井井口记录注入量为377.8m3/d，3～4号层吸入289.0m3/d的注入量，根据氧活化水流量测量测得的测点进行计算[5]，将3～4号层详细划分各吸入量。7月份进行第2次氧活化水流量测量作业，井口记录注入量为932.1m3/d，但3～4号层所有射孔层层间氧活化水流测点均无环空峰出现，无法得到各射孔层注入量，只能由该测量段油管内上下水流之差得出3～4号层总的吸入量为543.2m3/d(见表3)。

通过计算发现，油管与筛管之间环空间隙仅17.6mm，采用外径为38mm测井仪可以检测到的测量上限为178.1m3/d，加0.74m短采集短节后可以检测到的测量上限达到346.1m3/d，这一测量上限仍远远小于543.2m3/d的实际注入量，因此导致了第2次测井时无法详细划分各射孔层吸入量，这为氧活化水流时间谱无环空谱峰显示给出了合理解释。

3.2某油田D40井环空注入量未达到流量测量下限，无法进行细层划分

表4 D40井10号层解释结果

D40井为一口设计注水井，生产管柱为配水器分层配注管柱，环空为油管-筛管环空，油管外径为88.9mm，内径为76.0mm，筛管外径为168.3mm，内径为150.4mm。2012年7月份氧活化测井时严格按照氧活化水流量测量布点原则进行设计[4]，发现10号层处经油管计算实际注入量为37.1m3/d，氧活化水流时间谱无环空峰出现，因此无法对该层进行细分(见表4)。

根据计算发现，∅88.9mm油管与∅168.3mm筛管之间环空间隙可达61.5mm，采用外径为38mm测井仪可以检测到的测量下限为42.3m3/d，而10号层的实际注入量37.1m3/d，小于该下限值，因此无法检测到氧活化水流时间谱环空峰，从而导致该层无法进行细分。

3 结 论

(1)根据中子爆发时间内氧活化水流量测量长度与源距的关系，确定了∅38mm测井仪在∅76mm和∅62mm油管氧活化水流量测量的上限：最大源距为4.124m时分别为1212.3m3/d和671.6m3/d，最大源距为2.124m时分别为624.4m3/d和345.9m3/d。

(2)将16N衰变规律与实测资料相结合，确定∅38mm氧活化水流测井仪在∅76mm和∅62mm油管氧活化水流量测量的下限：最小源距为0.378m时分别为10.82m3/d和5.99m3/d，最小源距为0.96m时分别为27.48m3/d和15.22m3/d。

(3)当环空注入量超出流量测量上限或未达到流量测量下限时，无法进行细层划分。

[1]王林根，吴乐军，黄志洁，等.氧活化水流测井在渤海油田的应用[J]. 测井技术，2010,34(1)：64-68.

[2] 刘国良，刘宪伟.脉冲氧活化测井水流速度计算方法研究[J].测井技术，2006，30(6):548-550.

[3] 黄隆基.核测井原理[M].北京：石油大学出版社，2000.

[4] 杨福家.原子核物理[M].北京：高等教育出版社，2005.

[5] Q/HS YF126-2009，氧活化测井资料质量验收规范[S].

2013-06-24

牛朋(1984-)，男，工程师，现主要从事测井解释与油气藏开发地质方面的工作。

P631.84

A

1673-1409(2013)26-0079-03

[编辑] 李启栋