注聚剖面测井仪的设计及应用
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【摘 要】注聚剖面组合测井仪是一种能测量自然伽马、流量、井温、压力和磁性定位的多参数仪器。这种仪器是由遥测短节、同位素释放器及伽马测量短节等组成，是一种既能测量注聚井的分层段注入量，也能连续测量注聚剖面曲线的仪器，所测资料能对各层段进行细分。本文详细地介绍了这种新型注聚剖面测井仪的结构、技术指标、测井原理、电路设计、现场施工和仪器特点。同时结合测井实例，对注聚剖面测井仪分层段注聚量和注聚剖面曲线的测试成果进行了分析。
【关键词】注聚剖面测井仪；示踪流量；注聚剖面曲线；示踪剂喷射器
1.测井原理
1.1注聚剖面曲线测量原理
注聚井注入的液体是聚合物，它具有粘度大、流动速度缓慢等特点。固体载体同位素颗粒不易均匀扩散在其中，常用的释放器不适应在注聚井中应用。为了解决这一问题，首先将固体载体同位素颗粒与聚合物物理性质相近的液体混合，构成同位素Ba131微球悬浮液，再研制出一种利用电机作为动力能连续地、均匀地喷射出这种悬浮液的释放器，释放出的同位素悬浮液就会均匀地分散在井内向下流动的聚合物中，只要使用常规的伽马测井仪测量，就会得到合格的注聚剖面曲线。
1.2分层段注入量的测量原理
将伽马测井仪设计成上下两个探头，分别是探头1和探头2。定点测量时，使释放器喷射出Ba131放射性同位素悬浮液“滴”，当液“滴”伴随配注站的注入液经过两个伽马探测器组合探头时，就会产生相应的变化信号X（t）和Y（t）。探头1和探头2测取的变化信号X（t）和Y（t）由于放射性物质的作用，会形成形状相似的两个尖峰。运用数学方法求出两个尖峰之间的时间差就是示踪剂到达探头1和探头2的时间ΔT，设两个探测器间的距离为L，运用Vm=L/ΔT，求出流速，进而计算出相对流量。
2.仪器的结构、技术指标
2.1仪器的结构
仪器的结构如图1所示，它包括电缆头、扶正器、遥测短节、示踪剂喷射器、上加重、探测器、下加重。遥测短节包括磁性定位、井温、压力处理单元；探测器包括两个伽马探头，分别是GR1和GR2；喷射器内装有与聚合物物理性质相近的液体同位素示踪剂。
2.2仪器的各项指标
仪器外径：Φ38mm；仪器长：6.25m（单加重），8.25m（双加重）
耐温：１125℃；温度精度：优于1%
耐压：４０Mpa；压力精度：优于1%
喷射器容量：150ml
流量测量范围：（5-400）m3/d 精度： 优于5%
工作电压：35V
工作电流：不喷射时220mA； 喷射时：350mA
遥测短节：120mA；GR短节：80mA
喷射器短节：不喷射时20mA； 喷射时：150mA
3.电路的设计
仪器采用了一系列先进技术，实现了与地面之间单芯传输，对喷射器灵活控制以及对仪器工作状态的全面监控。仪器的电路结构由遥测短节、喷射器和伽马短节的电路组成。
3.1遥测短节
遥测短节包括电源处理单元、参数录取单元、中央控制单元三部分。
3.2喷射器短节
喷射器短节的电路包括电源处理部分和中央控制部分。电源处理电路输出12伏的电压给中央控制部分供电。中央控制单元接收遥测短节的命令，控制喷射器电机的转动，采集电机的电流、转速等工作状态，将状态传送给遥测短节。
3.3伽马录取短节
伽马录取部分是由伽马组合探头和电路处理两方面组成。伽马组合探头是由碘化钠晶体和光电倍增管组成。电路部分包括电压处理电路、信号处理电路及传输电路。电压处理电路将电缆传入的电压处理成正24伏和正12伏的稳压电，其中正24伏供给高压稳压电路，高压稳压电路输出2000伏的直流电给两组组合探头供电。当两组组合探头接近放射性物质时，碘化钠晶体接收到放射性物质放射出的伽马射线，引起晶体原子电离，释放出光电子产生了闪烁光，闪烁光经光电倍增管放大后，产生了电信号。该信号经专用电路处理后，形成电脉冲送入传输电路。传输电路利用单片机对两个探头的信号进行电平转换和计数，并接收遥测短节的命令，将伽马计数值传给遥测短节。
4.现场施工
首先在井口连接好仪器，通过防喷管将仪器下入井内，仪器下到被测井段底部以下，上提测量伽马基线，重复1-2次，确认仪器稳定后，将仪器上提到测量井段顶部10-15米，连续均匀地释放同位素Ba131微球悬浮液10-15分钟，仪器再下到被测井段的底部，上提仪器测同位素剖面曲线，重复测量剖面曲线1-2次，记录测井结果、存盘。然后仪器上提到第1级配注器上部10-15米处进行定点测量流量，之后仪器依次停留在2至N级配注器上部进行定点测量，记录测井结果、存盘。测量结束，在井下清洗完释放器后仪器起出井口，收尾工作完成后收工。
5.仪器特点
此仪器既可点测示踪流量，又可连续测量注聚剖面曲线，同时可测井温、压力、磁性定位曲线，对测井资料的分析、应用具有很大的好处；示踪流量点测曲线的峰值较明显；点测流量施工与同位素相关流量测井施工工艺相同；连续测量吸聚剖面与原吸水剖面测井施工工艺相近；通过多口井应用来看，该仪器的稳定性、可靠性较好；仪器在不间断测量的同时可以显示释放器内同位素Ba131微球悬浮液示踪剂的剩余量，有利于监控；该仪器采用单芯电缆传输使用方便，内部采用总线传输数据，故障率低。
6.测井资料分析
XX1井为2008年9月13日测量，总注入量为56m3/d，其中母液8m3/d，清水48m3/d，属低粘度聚合物注入液。注入压力10.4MPa，施工时溢流流量6m3/d。点测示踪流量测井曲线有较好的尖峰显示。
由注聚剖面测井组合仪测井解释成果图可知，本次测到5个射孔层，4层有吸聚显示，其中第一级配注段有3个层，2个厚层有很好的剖面显示，相对吸聚量分别占所测层的24.91%、12.01%，只有0.2m的薄层不吸聚。第二级配注段测到2个厚层，均有很好的剖面显示，相对吸聚量分别占所测层的6.23%、56.77%。所测井段没有同位素沾污显示。