吴晓龙 戴家才 杨国锋 秦昊

摘  要：RPM（储层性能监测仪）是一种套后饱和度测井方法，不受地层水矿化度的影响，能够较准确地计算储层饱和度。但是该仪器的定量解释存在不足，文章通过对RPM仪器进行数值模拟以及影响因素分析，阐述了在不同套管尺寸下油线及水线开口角度不同的原因，为更准确计算含油饱和度提供了依据。

关键词：RPM;数值模拟;影响因素

中图分类号：P631.81       文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）27-0056-02

Abstract： RPM（reservoir performance Monitor） is a kind of post-casing saturation logging method， which is not affected by the salinity of formation water and can calculate reservoir saturation more accurately. However， the quantitative interpretation of the instrument is insufficient. Through the numerical simulation of the RPM instrument and the analysis of the influencing factors， this paper expounds the reasons for the different opening angles of the oil line and the waterline under different casing sizes. It provides a basis for more accurate calculation of oil saturation.

Keywords： RPM; numerical simulation; influencing factors

前言

目前，我國大部分油田进入水淹，套后剩余油评价对油田稳油控水有重要作用。我国于2000年引进RPM仪器，该仪器有脉冲中子能谱（C/O）测井、脉冲中子俘获

（PNC）测井等五种测量模式。脉冲中子能谱和脉冲中子俘获是用于剩余油饱和度测量的两种主要模式：C/O模式适用于低矿化度或未知矿化度地层，可有效区分油层和水层;PNC模式适用于高矿化度（大于50000mg/L）、较高孔隙度地层，可以多次测量监测剩余油的变化，通过PNC模式记录的计数率曲线还可以判别气层。

1997年，吉朋松[1]在文中阐述了井眼效应对C/O测井的影响，认为井眼环境对测井结果影响要比地层孔隙度大的多，并且提出井眼流体的影响是关键因素，提出用归一化的方法来处理谱数据以消除井眼影响。之后，吴文圣[2]等用蒙特卡罗模拟方法，计算了C/O值随井眼直径、水泥环厚度、套管直径、孔隙度、含油饱和度、地层岩性和油密度的变化规律。张锋[3]对RPM测井仪器通过蒙特卡罗方法模拟在套管井各种地层条件下的非弹和俘获能谱，研究利用交会图判断岩性，并给出饱和度、孔隙度、矿化度、井眼套管、持率、泥质含量等影响因素下的交会图，为利用RPM测井资料获取地层岩性信息及其影响因素提供了理论指导。Carpenter[4]等指出碳氧比测量值偏小的4个原因，引起的碳氧能窗干扰和其他元素的伽马射线降解;一些初级碳和氧射线从其各自窗口因能量退化而损失;探测器内部快中子相互作用;脉冲堆积，导致伽马射线能量明显增加。根据图版，发现砂岩的油线和碳酸盐岩的水线值很接近，指出在测量过程中正确识别岩性的重要性。姜天赦[5]在文中利用MCNP模拟了套管尺寸对碳氧比测量结果的影响，针对海上油田复杂管柱结构探索性对砾石充填影响进行了模拟。通过模拟结果进行数据处理并绘制交会图版，进行敏感性分析，并根据需要拟合出了各影响因素与碳氧比值的关系函数。周良文[6]提出在复杂管柱结构下饱和度解释模型，用5个参数来表征外部条件的变化，研究了在复杂管柱条件下油线和水线的参数的影响机理。Schmid[7]等在文中研究了扩散效应对测量值的影响，认为检测器测量的值往往比真实值高，这就是中子扩散的结果。探测器离源越近，越容易受到这种现象的影响。在离源不同的距离上有多个探测器，可以适当地表征扩散效应。Anaevune[8]等根据多探测器脉冲中子仪器响应原理和岩石体积物理模型，C/O测井解释参数由近探测器与远探测器的交会图确定，气体饱和度解释参数由近探测器与远探测器俘获-非弹性计数率比值的交会图确定。乐彪[9]在文中阐述了环空流体的形成机理，并给出了校正方法。

本文通过蒙特卡罗数值模拟，探究了井眼环境对RPM仪器测量值的影响规律，分析了在不同套管尺寸下油线及水线开口角度不同的原因，为更好地计算含油饱和度提供依据。

1 C/O测井模拟结果

模拟纯砂岩地层孔隙度变化范围为0%-40%，地层的含油饱和度在0%-100%之间变化。地层孔隙中饱含油和水两种流体，油的组成为C22H46，密度为0.85g/cm3，水的组成为H2O，密度为1.00g/cm3，套管尺寸分别为5.5in和7in。

地层中的水由O、H元素组成，地层中的油主要由C、H元素组成，因此，在碳氧比能谱测井中，依据元素组成的不同来对地层油、水进行区分。这也是RPM测井的地质基础。由图1及图2分析可知：（1）在水饱和地层中，C/O值随孔隙度的增大而减小，在油饱和地层中C/O值随孔隙度的增大而增大。含油饱和度与含水饱和度的C/O差。饱和度随孔隙度的增加而增加。因此，孔隙度越大，用C/O法识别流体越有利。（2）饱和度线斜率的变化是孔隙度的函数。也就是说，随着孔隙度的增大，油线与水线之间的距离增大。（3）在相同情况下（近源距及相同孔隙度），从5.5in到7in，套管尺寸增大，井筒变粗，井内流体（水）随之增多，井筒内氧原子密度增大，分母增大，因此，7in套管的碳氧比值相比5.5in套管的碳氧比值降低。（4）孔隙度增加，表现为孔隙内流体增多，即油的含量增大，C元素增多。在5.5in套管和7in套管中，孔隙度增大，C元素含量增大幅度可视作相同，但是，7in套管中井眼流体中的O元素含量较多，综合表现为5.5in套管的碳氧比值增大量较7in套管多，即前者△值相对于后者更大，在图中表现为5.5in套管的油线呈现向上弯曲（二次函数关系），7in套管的油线呈现为直线形式（一次函数关系）。结论：井径变大，对碳氧比值的变化不敏感，造成分辨率随着孔隙度的增大变得减小。这也是5.5in套管和7in套管曲线开口角度不同的原因。（5）随着含油饱和度的增加，长、短源距C/O值均增大，地层孔隙度越大，C/O值增幅越大，仪器测定含油饱和度灵敏度越高。对于孔隙度相同的地层，含油饱和度越大，C/O值越大，仪器灵敏度越高。

2 结束语

本文通过蒙特卡罗数值模拟软件，模拟典型地层条件、井眼环境及仪器结构，通过对比套管尺寸的不同，分析了碳氧比值随孔隙度变化的规律，以及图版开口角度不同的原因，为RPM更准确的定量解释提供了依据。

参考文献：

[1]吉朋松，庄人遴.双BGO晶体能谱测井[J].核电子学与探测技术，1997（2）：117-119.

[2]吴文圣，付赓，张智，等.小井径双源距碳氧比C/O测井的影响因素及处理[J].地球物理学报，2005，48（2）：459-464.

[3]張锋.利用脉冲中子伽马能谱判断岩性及影响因素的蒙特卡罗模拟[J].核电子学与探测技术，2008，28（2）：241-246.

[4]Carpenter， C.（2015， August 1）. Resolving Mixed-Salinity Challenges With a Pulsed-Neutron Methodology. Society of Petroleum Engineers.

[5]姜天赦，郭海敏.蒙特卡洛RPM的C/O测井模拟[J].中国锰业，2016，34（6）：203-205.

[6]周良文，马焕英，张锋，等.复杂管柱条件下C/O能谱测井解释方法[J].同位素，2017，8（3）：175-181.

[7]Schmid， G. Pemper， R. Dolliver， D. Mekic， N. & Musselman， J.（2018， September 24）. A Diffusion-Corrected Sigma Algorithm for a Four-Detector Pulsed-Neutron Logging Tool. Society of Petroleum Engineers.

[8]Xian， H. Anaevune， A. Anijekwu， C. Nayagawa， M. Egwim， S. I. Longe， V. Hulea， I. （2018， November 12）. Novel Approaches for Remaining Hydrocarbon Saturation Evaluation Through Interpretation of Multi-Detector Pulsed Neutron Logs. Society of Petroleum Engineers.

[9]乐彪，郭海敏.一种基于环空流体影响的碳氧比测井剩余油饱和度校正方法[J].中国锰业，2018，36（2）：6-9.