氧活化测井技术在海上油田的应用

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摘 要：海上油田X井在投产后的短时间内出现高含水现象，由于海上生产管柱和完井方式的特殊性，常规七参数生产测井无法确定具体的出水层位，针对这一情况，利用氧活化水流测井技术有效地判断其主要出水层，为以后的生产措施提供有效依据。

关键词：氧活化水流测井技术 高含水

引言

随着油田的开发日益加剧，海上油田不少地区出现了含水量逐年升高的趋势，而海上一般多以滑套控制的“Y”型分采管柱为主，受该管柱影响，常规的七参数生产测井仅仅只能给出各个滑套的产出量及含水情况，而无法分别具体的产水层，从而使后期的堵水作业带来了难度。而氧活化水流测井技术却不受管柱影响，能够对主要出水层进行有效的判断。

一、氧活化测井原理

1.测井原理

脉冲中子氧活化测井的物理基础是脉冲中子发生器发射14MeV的高能快中子，与水中氧的同位素16O发生核反应，生成氮的同位素16N，16N经衰变（半衰期7.13s）成激发态的16O，水中激发态的16O 释放出6.13MeV 的高能伽马射线[1]（见图1）。该伽马射线的能量足够穿透油管、套管和水泥等材料，通过检测伽马射线可确定仪器周围含氧流体的流动情况。该脉冲氧活化技术是基于较短的激发期（1-15s）和较长的采集期（20-60s）基础上，测量管内及管后水流的合成技术。由于其激发期较短，所以可以探测到当流动水流经过探测器时的信号。流速由中子发生器到探测器间的距离（即源距）和水流穿过探测器的时间决定。若水静止，其衰减随时间呈指数规律递减；若水流动，被活化的水流持续到达探测器，不断叠加，则会在各探测器的时间轴上形成谱峰。要想求准渡越时间，就要定准谱峰在时间谱上的位置。时间谱上计数最大的位置不一定与被活化水流流经探测器中央的时刻严格对应。为了减低计数统计涨落对定时的影响，根据放射性计数统计分布规律，采用加权平均法计算渡越时间。[2]

式中，tm为渡越时间，s；f（t）为测量得到的流动信号；t为采集时间，s；ta为中子脉冲时间宽度，s。[3]

图1 氧活化测井原理图

2.测井仪器

本次测井采用的是新型氧活化水流测井仪，它是由上部四个探测器、中子发生器和下部5个探测器组成（见图2）。与老一代氧活化测井仪相比其优点在于，一次测量可以同时得到上下水流的流动情况。

图2 氧活化测井仪器结构图

二、应用效果

海上油田X井是2013年投产的一口井，开采E3S2油组Ⅰ和Ⅱ油组，开采方式是由“Y”管分层电泵生产管柱。该井总共有6个射孔层（见表1），分别由两个滑套控制，投产初期含水率就急剧上升，两个滑套全开时井口产液量213.1m3/d，产水207.8m3/d，含水97.5%；通过开关滑套对Ⅰ和Ⅱ油组进行分别开采，但是井口总产液量和含水率均变化不大。

表1 XX井射孔数据表

油组 斜 深 m 斜 厚 m

Ⅰ 3062.2-3061.8 1.6

3062.7-3063.8 1.1

3064.5-3069.8 5.3

3071.4-3073.0 1.6

Ⅱ 3095.6-3099.0 3.4

3100.0-3103.4 3.4

图3 各深度点水流时间谱计算结果

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本井首先在两个滑套均打开的情况下进行了氧活化水流测井，测井结果显示探测到了较明显的油管和油套环空之间的水流谱峰，解释结果证明在该制度下Ⅰ油组的产出量较大，占全井产出量的60%；Ⅱ油组的产出量相对较小，占全井产出量的40%。

其次关闭Ⅰ油组，进行单采Ⅱ油组测试，氧活化水流测井在射孔层（3100.0-3103.4m）以下未射孔的3104.0m，3105.0m和3106.0m三个测点处均探测到了明显的上水流谱峰响应，说明有水流从下部往上流动，而从裸眼井解释成果来看该井在3104.6-3105.5m存在一处强水淹层。解释结果认为在单采Ⅱ油组时，存在管外窜，其主要水流是从下部的强水淹层上窜到射孔层（3100.0-3103.4m）底部进行产出。

在单采Ⅰ油组时，氧活化水流测点在射孔层（3071.4-3073.0m）往上的油管和套管之间的环空上水流响应明显，且在经过射孔层（3064.5-3069.8m）时计算的环空向上水流量基本不变，说明水流主要是从射孔层（3071.4-3073.0m）处进行产出，而射孔层（3064.5-3069.8m）基本无产出。

三、结 语

通过对三种工作制度的氧活化水流测量，得到了该井主要的出水层，达到了预期效果。为后期的堵水作业提供了有效依据。

针对海上管柱复杂的高含水产出井，以后可以利用氧活化水流测井技术来定性判断主要出水层。