热中子成像测井技术在临兴区块的应用

2021-12-11 00:43常毓强
油气·石油与天然气科学 2021年12期

常毓强

摘要:本文主要阐述热中子成像的原理、设备操作及参数、现场施工步骤以及在临兴区块的解释应用。该测井技术在低孔隙度、低渗透率油气田应用效果较好,可更加快速、直观地分辨油气水层。

关键词:热中子成像;衰减;俘获截面;核谱图

1 热中子成像测井原理

热中子成像测井系统,通过井下仪器内部安装的中子发生器,使用特定的方式向地层发射14MeV的快中子,与组成地层的原子发生一系列弹性及非弹性碰撞,最终处于热平衡状态,TNIS仪器记录从快中子发射15微妙后的2700微妙时间段的热中子计数率,将其时谱记录分成180道,每道15微妙,从中提取地层宏观俘获截面,并利用俘获截面矩阵数据定量分辨地层含油气水性质,同时,热中子衰减过程中形成衰减谱和成像谱可以快速、直观、定性判定油、气、水性质。

TNIS在套管井条件下完成测量。测量井段内包含砂岩、泥岩、煤及灰岩系列。TNIS含水饱和度是根据SIGMA和POR交会,采用SIMGA曲线结合该井的裸眼井解释成果孔隙度、泥质含量等曲线,通过体积模型公式计算得到的。

含油气泥质岩石,根据体积模型有:

式中:

—测量获得地层热中子宏观俘获截面;

—地层孔隙度;

—地层含水饱和度;

—岩石骨架热中子宏观俘获截面;

—地层水热中子宏观俘获截面;

—油的热中子宏观俘获截面;

为泥质含量;

为为泥质的热中子宏观俘获截面。

2 设备操作及参数

2.1 地面设备连接:

2.1.1将地面面板和电脑使用网线连接。

2.1.2 将地面面板和電脑的电源线通电。(必须是220AC/60HZ)

2.1.3 用系统所配的电缆连接线插入测井面板后面的电缆插孔,另一头和绞车上的电缆接头相连。

2.1.4 用所配深度/模拟信号线插入测井面板后面的深度插孔,另一端的3根线(地线,A,B)和绞车系统的深度编码器的相应线相连。如果需要记录张力曲线,还要把该线和绞车系统的张力相连。

2.2 井下仪器连接:

2.2.1 仪器串:专用马龙头+遥传/GR/CCL短节(WTC38)+采集短节(PNNGSN)

+中子发生器短节(NGF)+尾锥(或加重接头)。

2.2.2 去掉每个短节两端的护帽或堵头,检查每个密封圈是否损伤,如有损伤,更换密封圈。

2.2.3 清洁螺纹和密封面,然后在密封圈上涂抹硅脂。

2.2.4 将所用的短节对接,顺时针旋转,按顺序两两节连在一起。

2.2.5 将电缆马笼头和遥传短节上端相连,如果不需要在仪器串的最下端挂加重,则在仪器串的尾部挂一个尾锥接头。否则需要在仪器串的尾部挂一个加重接头。

2.3 井下仪器参数及功能:

2.3.1 井下仪器串外径43mm,耐温175℃,耐压103MPa,供电150DC。

2.3.2 遥传/GR/CCL短节(WTC38):测井校深,同时采集磁定位、温度等曲线。

采集短节(PNNGSN):使用He3均衡热中子探头,测取地层宏观俘获截面。

中子发生器短节(NGF):以特定方式发射14MeV快中子。

3 测井施工步骤

测井小队要严格按照《TNIS过套管成像测井Q&HSE作业计划书、施工作业指导书》和 《TNIS测井作业质量监控规范》进行施工。

3.1 基地出发前的准备工作:井况信息、裸眼井测井资料收集、测井作业通知单(测量项目及井段)、测井设备状态、测井车状态、绞车与面板深度配接状态等。

3.2 现场施工步骤:

3.2.1 组织甲方代表、各方承包商召开测井作业协调会议。

3.2.2 组织测井小队召开测井前JSA工作安全分析会议。

3.2.3 严格遵守作业规程进行测井车摆放,井口安装,井仪器连接及井口检查,确保井下仪器入井前工作状态正常。

3.2.4 井口对零,仪器入井。仪器下放及上提速度要严格遵守作业规程,工程师和绞车操作者密切注意仪器下放及工作状况,发现异常情况,及时向甲方汇报,以采取有效措施,确保施工安全。

3.2.5 到达测量井段底,开启GR/CCL模式,上测校深。

3.2.6 校深完毕后,再次下放电缆到测量井段以下10米,进行超过5min的停机测试,以便检验仪器统计涨落误差。

3.3 资料解释:

解释人员收到现场测井小队提供的TNIS资料后,快速展开解释工作,再次确认测井测井项目完整、资料质量合格,并在一周内提交测井解释成果,包括原始数据、解释成果表、解释报告等。

3.4 资料质量控制:

打靶段GR平均误差为5%(受活化伽马的影响),环境校正后的SIGMA平均误差<1%,RATIO平均误差<1%,短计数率误差<1%,长计数率误差<1%。参考《测井原始资料质量要求》

4 临兴区块的解释应用

TNIS在临兴区块已经完成数十口井的作业,均能快速、直观地辨别潜力气层,为作业者后续开发施工提供可靠依据,因此受到作业者青睐。

4.1 通过成像幅度高低和颜色渐变可以分辨出砂泥岩、水层、干层、气层。

4.2 通过气层的SIGMA值比差气层低、气层成像幅度明显高于差气层,分辨气层、差气层。

4.3 当煤层气丰度较高时,可用TNIS测井资料进行定性分析。TNIS在煤层的响应特征为:低伽马值,高RATIO值,低SIGMA值,长短源距呈负差异显示,热中子衰减成像显示后时间道还有较多热中子剩余,热中子俘获成像显示幅度较高、颜色较浅、呈黄红色。如果煤层中含气量越高,相应的SIGMA值就会越低,幅度成像幅度就会越高。

5 结论

热中子成像测井技术(TNIS)通过记录热中子衰减和地层俘获热中子的整个过程,并以核谱图、成像图的方式显示,可以直观、快速、定性地分辨水层、干层、差气层、气层,弥补常规测井解释的不足,为临兴区块后期气层开发施工提供可靠依据。随着热、快中子类测井技术的发展,中子测井技术逐步发展为三种测井模式中子寿命模式,RPM(总非弹或者俘获计数比),FNXS(快中子散射截面),在分辨油气水、孔隙度、饱和度求取等储能评价方面提供可靠的数据。

参考文献:

[1] 张峰,脉冲中子测井方法的蒙特卡罗模拟结果研究【J】,石油天然气学报2007,50(6)

[2] 张予生等,热中子成像测井技术在吐哈油田的应用【J】,测井技术,2015,第5期