祁 峰

(中国石化江汉油田分公司勘探开发研究院，湖北 武汉 430223)

油田开发中后期，由于井网的不断调整,注水量的变化和复杂地质情况的综合影响，使得平面剩余油分布呈复杂化。掌握平面剩余油的分布情况是井网细分重组、加密布井和提出效措施的基础。通过测井的手段，可对井眼附近垂向剩余油饱和度提供较为准确可靠的评价，从而对平面剩余油分析进行约束和印证。套管井中测剩余油饱和度的方法较多，仪器各有特点，不同仪器提供的地质信息也有差异，因此如何区分差异，优选剩余油测井方法成为关键。

1 常见套后剩余油饱和度测井方法

剩余油饱和度是油田经过一段时期的开发后地层中含油饱和度的现状。对地层含油饱和度评价方法很多，裸眼井中常见的有电法测井、核磁共振测井等。套管井中由于套管的存在，常规的电法测井和核磁共振测井不能应用，但是可在套管井中实施过套管电阻率测井，以及众多的核测井方法，以获取套管外地层油饱和度信息。

1)过套管电阻率测井

在套管井中，由于金属套管的电阻率相对于地层的电阻率很小，套管产生屏蔽作用，只有很少一部分漏失电流流入地层。过套管电阻率测井就是通过测量套管中的漏失电流来获取地层信息[1]，从而进行含油饱和度评价。

过套管电阻率测井，根据每口井实际情况，选择目的层附近受流体、围岩影响小的厚层作为基准，将过套管测得的电阻率和裸眼井电阻率进行对比校正，获取适合本井的K因子[2]，最终得到反应地层真实信息的过套管电阻率。其探测深度为2～11 m，动态探测范围宽，可应用于低孔低渗地层。裸眼井的电阻率曲线容易获取，为过套管电阻率提供了广泛的可对比资料。但过套管电阻率测井难度大，受固井质量变化、套管变化影响[3]，导致难以广泛应用。

2)宽能域-氯能谱测井

俄罗斯宽能域-氯能谱测井在长庆油田应用比较广泛。宽能域-氯能谱测井采用钚铍(Pu-Be)或镅铍(Am-Be)同位素中子源，仪器包括宽能域中子-伽马能谱测井仪和氯能谱测井仪两部分。宽能域(0.1～0.8 MeV)中子-伽马能谱测井仪主要由同位素中子源，长、短源距伽马能谱探测器组成。氯能谱测井仪主要由同位素中子源，长、短源距中子探测器，长源距伽马能谱探测器组成[4]。对宽能域部分探测到的热中子俘获伽马进行谱分析，获取钙、硅、氢、氯、铁、铀、钍、钾等元素含量；通过伽马能谱的强度和地层密度的关系，计算出反应地层密度的函数，再利用刻度井与地层密度函数的响应关系求出地层密度；利用远、近探测器计数率比值与孔隙度有相关性得出孔隙度信息。氯能谱部分利用远近中子探测器计数率与孔隙度的关系进行孔隙度计算；利用长源距伽马能谱探测器进行能谱分析，提出硬氯函数(高能区)和软氯函数(低能区)；利用石油饱和、地层水饱和、淡水冲洗地层、致密层以及天然气饱和之间氯质量函数的差异进行油水区分，并能区分出淡水和原油饱和地层；利用氯函数和孔隙度函数交会图版求取饱和度[5]。由于宽能域-氯能谱使用的是同位素中子源，无寿命限制是其优势，但同位素中子源高能部分相对较少，所以该仪器未利用非弹性散射伽马能谱，只对俘获伽马能谱进行分析。

3)PND-S测井

PND-S(Pulse Neutron Decay Spectrum)仪器由脉冲中子发生器，近、远两个伽马能谱探测器组成。仪器可以同时采集非弹性散射伽马能谱和俘获伽马能谱。与碳氧比不同的是，PND-S采用阳离子的非弹性散射计数率和氧离子的非弹性散射计数率的比值(CATO)，计算含油饱和度；通过近、远俘获伽马计数率，获取类似的中子孔隙度；通过近、远非弹性散射伽马计数率，获取类似的密度孔隙度。另外，通过俘获伽马时间谱，获取地层俘获截面，计算含油饱和度。最新推出的Raptor由一个脉冲中子源，4个不同源距伽马能谱探测器和1个中子探测器组成。

4)PNN测井

PNN(Pulsed Neutron-Neutron)测井仪器主要组成部分包括一个脉冲中子源和近、远两个He-3中子探测器。由记录的热中子时间谱，求取地层的宏观吸收截面，然后计算含水饱和度。其获取地层宏观吸收截面和前述方法不同，是通过热中子时间谱求取，不受自然伽马本底的影响。根据张锋蒙特卡罗模拟结果，PNN对低矿化度地层具有优势[6]。

5)PNST脉冲中子全谱测井

PNST脉冲中子全谱测井仪主要包括1个脉冲中子发生器、2个伽马探测器和1个热中子探测器。仪器一次下井可同时完成双源距碳氧比、中子寿命、PNN功能和能谱水流功能。该仪器多种功能集于一次下井实现，可以不依赖裸眼井资料进行套管井剩余油评价[7-8]。

6)RDM高精度脉冲中子剩余油饱和度测井

RDM(Reservoir Data Miner)高精度脉冲中子剩余油饱和度测井仪包括1个脉冲中子发生器、2个伽马能谱探测器和2个热中子探测器。该仪器一次下井可进行全谱测量和PNN功能，可实现高精度碳氧比、中子法获取的地层宏观俘获截面、近远伽马俘获获取的地层宏观俘获截面、近远俘获伽马计数率比值获取的中子孔隙度，以及各种元素含量信息。该测井方法在仪器设计上兼顾中子和伽马探测，采用双中子、双伽马探测器，为后期数据处理提供了丰富的伽马能谱、伽马时间谱、中子时间谱和各种计数率比值信息。由于仪器硬件和处理方法的优化，使其能够在低孔低渗地层有较好的应用效果[9-10]。

7)RST储层饱和度测井

RST(Reservoir Saturation Tool)仪器主要由一个脉冲中子源，近、远两个伽马探测器组成，可实现非弹性散射、俘获、确定水流速和持率等测量[11]。最新的脉冲中子仪Pulsar是由1个脉冲中子源、源附近的中子探测器、近远两个LaBr3∶Ce晶体伽马能谱探测器、超远的YAP晶体伽马能谱探测器组成。该仪器具备气饱和度测量和部分元素测井功能[12]。

8)RMT测井仪

RMT(Reservoir Monitor Tool)测井是双源距脉冲中子源测井仪器，由一个脉冲中子源，近、远两个伽马探测器组成，可以实现非弹性散射测量模式、中子俘获模式和氧活化测量模式[13]。在RMT基础上，开发的三探测器仪器RMT-3D(Reservoir Monitor Tool 3-Detector)仪器，主要由1个脉冲中子源和3个锗酸铋(BGO)伽马能谱探测器组成。它通过非弹和俘获能谱获取多种元素产额，油气水三相饱和度评价，套后孔隙度，水流速度和方向等多种信息。

9)RPM测井

RPM(Reservoir Performance Monitor)仪器是由一个脉冲中子源，近、远和超远三个伽马探测器组成，可以实现脉冲中子能谱测量模式(C/O)、脉冲中子俘获模式(PNC)、脉冲中子持水率测量模式(PNHI)、中子活化水流(含水量HYDL，环空水流AFL)、示踪能谱(PRISM)的测量[14-15]。

10)TNIS测井仪

TNIS热中子成像测井(Thermal Neutron Imaging System)主要由一个脉冲中子源，2个He-3中子探测器组成。通过热中子俘获核谱图,来识别油层、水层、干层和泥岩等。该方法记录脉冲中子发射 15 μs 后，到 2700 μs 的热中子计数率，并将时间谱分为180道，每 15 μs 为一道，从中提取地层的宏观俘获截面。该方法将时间谱分为：0～100 μs 热能影响区、100～350 μs 井筒液和套管影响区、350～750 μs 地层俘获热中子稳定区、750 μs 以后的地层俘获热中子统计影响区。可通过350～750 μs 核谱图的幅度,来进行岩性和流体区分，也可通过核谱图的尾部结束时间来区分[16]。

2 套后剩余油饱和度测井硬件结构的发展

从常见套后剩余油饱和度测井可以发现，核方法占据主要位置。核方法套后剩余油饱和度测井仪器硬件变化表现出以下特征(表1)：

表1 核方法饱和度测井仪器特征表

1)脉冲中子源类仪器是主要的剩余油饱和度测井仪，化学中子源比例很小；

2)过油管的小直径仪器与大直径的测井仪并存，小直径仪器作业方便，但大直径仪器晶体大，同等条件下计数率要高，有其独特优势；

3)仪器耐温性能在提高；

4)两个及以上伽马能谱探头在仪器中应用较多，新仪器开始重视对中子的探测，其功能也不局限于监测中子源状态；

5)核方法测井仪具备一些反映地层元素功能。

3 套管井剩余油饱和度测井展望

对于过套管电阻率测井，仪器通过电法对地层进行评价，有其独特优势，而且电测井资料在新井老井中都广泛存在，有广泛的基础资料可进行对比，所以仍有存在的价值和意义。核测井可以穿透套管、水泥环，从地层元素的角度对地层进行评价，已经成为套管井评价的主流。

从环保、安全、健康等方面考虑，化学中子源发展空间有限，但中子源几乎无寿命限制，存量仪器仍将继续发挥一定作用。脉冲中子源方法将是未来套管井剩余油饱和度测井技术主流，但由于仪器造价高，脉冲中子源有使用寿命，属于消耗品，测井费用较高。套管井饱和度测井作为一种监测测井，更需要一种功能实用、价格低、稳定性强的仪器，目前仪器在稳定性方面还有不足。随着物理硬件的发展，脉冲中子源仪器的寿命的提高，价格降低，该类仪器不仅在套管井剩余油监测有广泛应用，而且也会在裸眼井测井中有很好的应用前景。随着勘探开发力度加大，向深层、深部方向发展，井深加大，必将对仪器耐温性能提出更高的要求，仪器耐温性能将是重要的考虑指标。脉冲中子源剩余油饱和度测井仪获取的物理信息丰富，对信息的充分利用挖掘，对数据的处理、解释方法的提高将对仪器的功能和精度提升有重要意义。