吉旭慧，陈敏，李春香中国石油新疆油田分公司第二采油厂（新疆　克拉玛依　834008）



能谱连续示踪测井技术的应用

吉旭慧，陈敏，李春香
中国石油新疆油田分公司第二采油厂（新疆克拉玛依834008）

能谱连续示踪相关流量测井技术是一种提高油田注入剖面测井解释精度、对吸水剖面精细定量解释的新技术服务，为注入剖面分层吸水、沾污校正、油层窜槽、大孔道吸水（单层突进）、工具失效漏失等提供准确的地质参数。首次将同位素示踪测井技术、相关流量测井技术、伽马能谱测井技术这三种方法融为一体，实现了测井仪器的一体化，实现了固液两种同位素同时下井、分次释放，并结合伽马能谱测井技术，实现了定量理论计算。三种测井方法相互校正，从理论上实现了吸水剖面全定量精确解释的目的。

能谱测井；注聚井；注入剖面测井

1　能谱连续示踪测井技术简介

能谱连续示踪相关流量注入剖面测井技术是组合式测井方式，在常规同位素示踪剂测井基础上融入了相关流量测井和能谱分析测井，为复杂注水条件下注入剖面测井提供了新的思路和方法，对于甄别、消除沾污的影响具有明显的技术优势。

1.1相关流量测井技术的原理及特点

相关流量测井技术的基本原理是将活化的聚合物液体喷入井内，用伽马仪器连续追踪其运行轨迹，从而确定注入剖面各个位置的运行速度，如图1所示。

从图1中可见，放射性脉冲在不同曲线上所处的深度位置和时间各不相同，可以根据这些不同的测量曲线确定测量分段及分层流量。

相关流量测井技术能避免大孔道、粘污、漏失等因素对同位素测井的影响,使结果更为可信；能够有效确定套管漏点和封隔器漏失情况，为修井作业提供依据[1]。

图1　相关流量测井技术测试原理示意图

1.2放射性同位素示踪法的原理及优缺点

同位素示踪测井是在注水条件下将同位素注入井内，随着注入水的流入，同位素滤积在注水层表面，用伽马仪测取示踪曲线，曲线上显示的放射性强度的差异就代表了注入量的大小（图2）。

优点：对合注井都适用，应用比较广范。

缺点：①沾污：当油管和套管内壁有油污或放射性颗粒比重大于水较多时，会造成油、套管壁和接箍工具严重粘污，影响测量准确性。②大孔道：当地层射孔孔眼深度较大或地层孔隙大于放射性颗粒时，其进入地层较深，或在孔眼中分布不均匀。伽马仪测不到放射强度数据，测量的数据受其与仪器水平距离影响，造成严重误差，以致数据无法使用。③管外窜槽：若存在管外窜槽，同位素载体可沿着管外水泥环通道进入未射孔地层，资料常显示曲线在未射孔层段有较大的幅度异常,这种曲线特征与沾污相似。另外，对于低注入量的笼统井，上返距离较长（大于100m）。由于同位素比重不完全等于水的，下部造成堆积，向上无法到达最上面的吸水层，对解释结果影响较大。

图2　同位素示踪剂分配示意图

1.3能谱测量原理

伽马能谱测井技术可以对同位素异常区域进行精确鉴定，从而确定污染粘污位置，完成异常粘污校正及判断窜槽，提高解释精度。每种放射性核素都有自己的特征峰谱，通过全谱分析法可以找到某种核素在某个位置的射线数量[2]。伽马射线通过套管水等物质时会产生光电效应、康普顿散射、俘获及衰减等各种核反应，从而使不同能级的射线数量产生改变。对测量特定同位素的伽马射线进行全谱分析及强度累计，可以得到同位素所在位置及射线强度大小。

1.4一体化组合测试，提高解释精度

相关流量测井和常规同位剖面测井进行归一改进，一次下井实现两种测井方式，基本解决了大孔道吸水、裂缝吸水和小层划分问题。但是由于对同位素沾污问题没有从根本上解决，对窜槽、沾污以及工具在层上时是否有粘污等问题无法解释和评价。

在同位素异常位置配合自然伽马能谱测井仪，可以定点采集其能谱，经过解谱分析可识别此处同位素是层位吸水，还是串槽、粘污，并可定量消除沾污对解释结果造成的不良影响。对解决上述问题有了根本性突破，3种井下测井仪器实现了配接一体化，提高了测试效率和解释精度。

2　能谱连续示踪测井仪器及方法

2.1测井仪器

测井仪器由地面操作系统和井下仪器组成。井下仪器为：能谱测井仪、四参数组合仪、双示踪释放器，可测量压力、流量、温度、自然伽码、节箍5个参数。

地面操作系统与井下仪器可双向通讯，仪器可工作于五参数连续测量和能谱定点测量两种状态。也可根据需要下挂持水、涡轮流量等参数进行产液剖面测量。

2.2测井方法

1）测井时先测温度、压力、磁定位、双伽玛曲线，用于校深和比对。

2）在定点处释放液体同位素，释放后连续上提、下放，追踪峰值(不低于5条曲线)，直至示踪剂峰值完全消失。放射性脉冲在不同曲线上所处的深度位置和时间各不相同，可以根据这些不同的测量曲线计算注入井各个层段的注入量[3]。

3）上提测取自然伽玛曲线基线（如果没有液体同位素残留可以省略此步骤）。

4）定点释放固体同位素，测量同位素分布曲线，监测多条曲线，最终选择最后的3条上提曲线作为正式资料进行解释，定量解释水量[4-5]。

5）用能谱仪识别同位素异常显示，通过谱型判断粘污位置（油管内、油管外、套管内）。

2.3能谱连续示踪测井技术的适用范围

1）该技术的应用范围较广，适用于合注井、分注井、注水井和注聚井。

2）对二三类油藏（高压，低渗）的测试具有很好的应用效果，对调剖工作具有指导意义。

3）测井解释成果可提供丰富的信息量。在提供地层吸入量（地层的绝对、相对吸入量）的同时，还可以提供井下管柱结构及井下工具的工作状况。如配水器是否吸水情况，以及吸水量的多少；封隔器是否密封完好，如有漏失，漏失量的多少；油套管是否有漏点以及漏失量的大小等。

3　能谱连续示踪测井技术的适用范围和应用效果分析

3.1单井应用分析

3.1.1应用实例1：大孔道井示踪相关流量与吸水剖面对比

XXX井为二级配注，先后用示踪相关流量测井技术和其他吸水剖面测试技术进行了对比测试，测试结果差异比较大（图3）。

图3　大孔道井两种测井实测对比

示踪相关流量测井：P1、P2两个水嘴均吸水，绝对吸水量分别为58m3/d和53.6m3/d，两个水嘴之间的封隔器从下向上漏失。进入P2水嘴的水有39.2m3/d上返通过封隔器进入到1号层中，进入P1水嘴的水全部进入1号层中，此层为强吸水层（大孔道层）。

其他吸水剖面测试结果：在水嘴、封隔器、节箍等处均有粘污。解释结果为：1号层微吸，2号层主吸，对封隔器漏失情况不能给出正确判断；对于大孔道层解释误差很大；配注井粘污较严重。

3.1.2应用实例2：同位素异常识别实例

XXX井在1 767m处同位素异常高值,经能谱测试为悬浮粘污。图4是同位素异常测井图，图5是该井在1 767m的点测能谱图。

3.1.3应用实例3：井下结构漏失情况判断

XXX井为二级配注井，2012年6月15日进行相关流量测试，共释放二次示踪剂（图6）。

第1次在P2水嘴上方释放，示踪剂全部进入P2水嘴后，在油套环空上返越过了封隔器后又过了最上面的射孔层；第2次在P1水嘴上方释放，示踪剂一部分进入P1水嘴，一部分向下进入P2水嘴，进入P1水嘴的水在油套环空中向上流动。

该井的井口注水40m3，测试绝对吸水量7 m3，判断上部套管有漏点。接着进行了找漏追踪测井，追踪至374m处，曲线出现异常峰，示踪剂逐渐进入地层，判断此处套管漏。继续追踪测试，有一部分继续向上，说明上面有窜槽（图7）。

图4　同位素异常测井图

图5　1767m点测能谱图

2012年9月5日根据测试结果，结合现场施工，对该井实施了套补作业，试压19MPa合格，套补成功，2013年8月的测试结果说明，套管完好，封隔器密封良好。

3.2区块应用分析

采油二厂七东聚驱试验区在2006年注聚时，因为缺乏合适注聚环境的测井技术，因此在测试时都必须改注清水进行测试，技术不完善。总结该技术在其他领域的成熟验证，针对30×104t聚合物扩大区的测试问题，采用了能谱连续示踪测井技术进行剖面测试，实现了实境测试，真实反映聚驱状态下的剖面动用。2014年选择调剖33口，指导完成27口，2015年对全区产聚浓度发生变化的52口井开展剖面测试，其中37口井测试成果得到油藏管理人员应用，用于指导调剖工作，在全区见聚较高、注入压力较低的区域实现了调剖井的覆盖（图8）。

图6　两次示踪剂释放情况

图7　XXX井连续相关测井解释图

典型见效井T71748井：邻近水井于2015年4～7月调剖。调剖后，油水井的剖面动用变好，油井的含水下降，油井呈上升趋势。

对比全区产液剖面，高液量、高含水层产液量变化不大，含水有所下降；低液层液量上升。

吸水厚度动用提高，厚度动用由72.6%提高到84.2%，剖面趋向均匀。

4　结论

连续示踪相关流量注入剖面测井技术从地面采集系统研发、测井软件编写、井下测井仪器研制、测井施工工艺的改进到资料解释方法研究、资料解释软件编写都应用了全新的设计理念，形成了一套完整的测井新方法。解决了注聚井在黏稠的注聚液环境下测试难的问题，为油田的三次开发和调整奠定了基础。

图8　产聚浓度与调剖井分布示意图

[1]陶宏.注入井连续相关测井技术研究[J].内江科技, 2014, 35(7):79-80.

[2]李宗瑾，宋会新.连续示踪相关流量测井技术中的液态源与固体源对比研究[J].中国新技术新产品，2013(22):4.

[3]李晓霞.注入剖面连续示踪相关测井技术的应用[J].石油仪器,2012,26(3):70-72.

[4]姜文达.放射性同位素示踪注水剖面测井[M].北京：石油工业出版社，1997.

[5]彭琥，鲁保平，李白.能谱示踪注水剖面测井的物理基础和方法原理[J].测井技术,1998(6):396-403.

Energy spectrum continuous tracing related flow-rate logging technique is a new technique to improve the interpretation accu⁃racy of water injection profile logging and carry out the fine quantitative interpretation of water injection profile, and it can provide accu⁃rate geologic parameters for the layered water absorption of injection profile, contamination correction, reservoir channeling, large chan⁃nel water absorption, leakage due to tool failure, etc.. The three logging methods of the isotope tracing logging technology, the related flow logging technology and the gamma ray spectrum logging technology are integrated, and the integration of well logging instrument is realized. Solid and liquid isotopes simultaneously enter well and released separately. The quantitative theoretical calculation of the ener⁃gy spectrum continuous tracing related flow-rate logging technique is realized based on gamma ray spectrum logging technology. Three kinds of well logging methods are corrected each other, and the quantitative fine interpretation of water absorption profile is realized in theory.

energy spectrum logging; polymer floodingwell; injection profile logging

吉旭慧（1974-），女，工程师，现从事油田动态监测工作。

本文编辑：左学敏2015-12-09