2010-4-21-10I-氯能谱指导性文件

附件II-1SNGK-CL氯能谱测井仪指导性文件附件Ⅰ用于在中国地质和工程条件下评价储集层含油饱和度和含气饱和度的氯中子伽马能谱测井和自然伽马能谱测井进行测井和资料解释的方法建议。香港合创国际有限公司附件II-2目录序言1.氯中子伽马能谱测井的地质和物理基础……………………………..……………………………2.在含氯介质中热中子场和辐射俘获伽马射线场空间和能量分布的实验研究………………...3.氯测井的下井仪………………………………………………………………………………3.1功能电路…………………..……………………………………………………………3.2下井仪的结构…………………………..………………………………………………3.2.1结构参数…………………………..…………………………………………………3.3技术特性………..…….…………………..………………………………………………3.4氯测井的计量保证……….….…………………………………………………………4.井下测量的方法…...……………………………..…………………………………………………4.1记录的参数……………………….…………..…………………………………………4.2记录的方式……………………………………………..………………………………4.3井场操作程序……………………………………………………………………………5.在双源距热中子测井组合中用氯测井方法测量结果的解释……………………………………6.氯测井SNGK-CL方法的处理程序……………………………..…………………………………7.自然伽马能谱测井的地质和物理基础……………….……………….........………………………8.自然伽马能谱测井的计量保证……………………………………………………………….…..9.自然伽马能谱测井资料解释的地质基础……………….…………………………………………10.自然伽马能谱测井方法的处理程序………………….……………….……………………………11.测井的结果.………………….……………….……………………………………………………附件II-3序言油矿地球物理的迫切问题是对油气田开发的监测:确定储集层的饱和特点和剩余油饱和度，确定开发井中油水界面、油气界面、气水界面的位置。放射性测井方法在解决这些问题中具有重要的意义。从上一世纪60年代起，对中国油气田开发的监测一直在使用脉冲中子测井。目前中国的测井企业都装备了脉冲中子测井仪。在这种方法的使用和解释方面积累了丰富的经验，发现了地质解释方面一些局限性。地质解释中相当大的困难同没有考虑到有干扰的地质和工程因素。以及油气田开发特点的影响有关。最重要的是：-对岩性(白云岩化、泥质含量、硫酸盐化等)的影响考虑不足;-采用淡水或污水保持含油气产层的地层压力;-对储集层中次生反应的影响考虑不足，这些次生反应关系到破坏了地层中地球化学环境、热动力环境等，发生在油气田长期开采过程中，并且导致岩石的地质和地球物理性质发生变化，而作为这些反应的后果，井筒附近地层中岩石的储集性质发生变化;-具有套管外窜槽。很明显，不引入辅助的地质地球物理信息、矿场地质信息和可以评价套管外储集层饱和特点的辅助的测井方法，用一种脉冲中子中子测井方法解决确定开采井储集层饱和特点的问题，至少说，是不适当的。为了提高用放射性测井方法监测开发的效果，2008~2009年在中国油气田进行了氯测井的工业性生产试验，包括氯中子伽马能谱测井和双源距热中子中子测井。氯测井和其它测井方法的组合使得能够在套管井解决下列地质问题:-剖面的岩性划分和长期开采引起的井筒附近地层变化的评价;-划分储集层和确定孔隙度;-根据矿化地层水中氯的含量确定饱和水的孔隙度(Кп*Кв);-在矿化地层水和淡的地层水条件下确定含油饱和度Кн,含气饱和度Кг;-划分由于温压条件、地球化学条件的变化形成的，以及技术成因的气层;-确定油水界面、气水界面、气油界面的位置。在裸眼井可以获得残余含油饱和度和残余含气饱和度。引入自然伽马能谱测井方法可以大大扩展核地球物理测井方法解决下列地质问题的效能:-划分剖面岩性，查明所研究剖面固有的地球化学和地质规律;-剖面的岩性和地层层序对比;-编制油田开发设计和油田监测;-评价单独的粘土矿物或其组合物的含量（包括膨胀相的含量）和预测其对地层储集性质的影响;-确定陆源地层中泥质部分的含量;-划分由泥质、长石或较高铀（镭）含量造成的伽马放射性异常;附件II-4-在石灰岩中划分出白云岩化的岩类；划分次生白云岩化地层后继的裂缝带；查明白云岩较高放射性的本质;-根据放射性地球化学异常查明套管井的水淹地层，评价地层的渗流非均匀性;-根据井下能谱测量和实验室能谱测量的资料，核实岩心的深度标定;-查明发生变化的井筒附近的地层，评价其参数。1.氯中子伽马能谱测井的地质和物理基础氯含量的显著差别是划分水层和油层的基础。氯是一种辐射活化的化学元素，在吸收热中子和热中子辐射俘获伽马辐射方面具有异常的特性。在表1.1中给出了热中子辐射俘获时氯的伽马射线和热中子吸收反应的截面。表1.1氯俘获热中子时的伽马射线和(n)反应的截面热中子吸收截面,靶恩光子/100被吸收的中子伽马量子的能量,MeV33,26.637,798,527,41410,06,6215,786,1116,772,86415,131,95821,381,95110,901,16510,360,78911,000,518对于绝大多数组成油气井剖面的沉积岩石来说，岩石骨架中设有氯，只是在地层水中含有氯。例外的只是蒸发岩石系地层。油气田的地层水主要由溶解在水中的6种盐的离子构成：氯离子、碳酸盐离子、含氯碳酸盐离子、钙离子、钠离子、镁离子。较少含有碳酸盐离子、钾离子、铁离子。相对少量含有溴、碘、锶、锂、硼和其它微量元素的离子。在图1.1上给出了俄罗斯各含油气区不同沉积组合岩石地层水中氯的质量含量同总矿化度（a）和密度（b）比较的结果。对于中国油气田的地层水来说，有类似的规律。所获得资料证明，在氯的含量和地层水的总矿化度密度之间有良好的相关性（99%级）。随着氯的含量的增加，地层水的总矿化度和密度增加。由此可以得出结论，地层水主要是由含氯的盐构成的。按照氯的原子量（35.45ед.）来说，它是地层水中含有的重化学元素之一，按质量含量说，是最有代表性的。为了监测油田开发，根据稳定源热中子中子测井和中子伽马测井划分水淹油层的最早尝试是在50年代初。根据国外出版物，1955年使用了最早型的氯测井。后来对这种测井给出了下列名称：含盐量测井(salinitylog),氯测井(chlorinilog)。所研究的确定套管井储集层饱和特点的方法可归结为，根据饱和地层水的地层，对比按孔隙度标准化的中子伽马测井和热中子中子测井两种方法的读数，那么在饱和石附件II-5油的地层两种方法的读数有差别。中子伽马测井的读数减少了（孔隙度增加了），而热中子中子测井的读数增加了（孔隙度减小了）。根据两种方法读数的差值判断饱和特点。相应地，在地层孔隙度相同的条件下，同油层相比，中子伽马测井和热中子中子测井两种方法读数的比值增加了。规定，根据淡水中溶解的氯化钠中氯的当量含量确定氯的含量，作为矿化度（g/L）。图1.2一些介质的中子辐射俘获伽马射线谱的分布在图1.2给出用SPPК-90-2型仪器的闪烁探测器记录的一些介质的热中子辐射俘获伽马射线的谱的分布。由图看出，在478KeV能域有硼的光峰，这是通过包围着闪烁探测器并且可以把热中子流转换成硼的辐射俘获伽马射线的屏蔽转换器产生的。这个光峰用于伽马谱分析器能量刻度尺的稳定和刻度。能量大于1MeV范围内辐射俘获伽马射线谱的分布带有岩石元素成分信息。在辐射俘获伽马射线谱上可以看出一些特点元素(H,Ca,Si,Cl等)的线。由图上看出，孔隙空间不同饱和状态下石英砂模型的辐射俘获伽马射线谱的分布具有显著的差别。同孔隙空间充满淡水相比，在孔隙空间充满氯化钠矿化度为200g/L的矿化水或气体时谱的强度增加。在能量大于2.3MeV的范围内孔隙空间充满矿化水时谱的强度增加明显。在岩石岩性成分稳定的情况下，谱强度的大小将决定于孔隙度的数值。相对划分谱的强度，在能量大于2.3MeV的范围内，称为辐射俘获伽马射线附件II-6“硬”部分，小于2-3MeV称为辐射俘获伽马射线的“软”部分，以下将用作分析参数，以不同的程度反应井中地质和工程条件的变化，并且主要的记录参数将是氯（氯化钠）的含量。将通过氯的当量含量评价其它地质和工程因素的影响。对这些分析参数在符号中将加上氯的化学符号（cl）。用于确定岩石中氯含量的中子伽马能谱测井方法的型号将用SNGK-Сl表示。用孔隙空间充满淡水相比，在孔隙空间充满空气的条件下谱的强度几乎在整个能量范围内都增加。2.在含氯介质中热中子场和辐射俘获伽马射线场空间和能量分布的实验研究90年代末以前开发了以稳定的Pu+Be中子源为基础，用于一系列化学元素，其中包括氯的中子伽马测井能谱测量的几种仪器方法系统。在用于油气井测井的仪器SPPК-90(直径为мм的能谱测量的放射性测井仪),中实现了氯能谱测量型中子伽马测井方法(SNGК-CL),以及双源距热中子中子测井方法。用积分方案工作时能谱测量型中子伽马测井方法等效于NGК-60方法。在图2.1给出在充满淡水的套管井和裸眼井SPPК-90仪器双源距热中子中子测井方法（a）和中子伽马测井NGК-60(b)读数同孔隙度的关系。双源距热中子中子测井和中子伽马测井NGК-60两种方法是油气井地球物理测井系列的标准方法。根据油气井中子测井，首先是中子伽马能谱测井的丰富的科研和实际经验，分析了研究工作的现状，确定了氯中子伽马能谱测井领域的主要研究方向。基础是对具体类型的仪器，用可以模拟油气井各种地质和工程条件的地层模型的实验研究。为了评价辐射俘获伽马射线谱的分布和热中子中子测井特定探测器读数对解决划分气层和饱和淡水、矿化水地层问题的信息价值，分析了用地层模型试验研究的结果。这些地层模型用直径216мм的石英砂制成,在孔隙度Кп=16.6%条件下饱和淡水，在孔隙度Кп=16%条件下饱和矿化度С=150g/L的矿化水，在孔隙度Кп=32.7%条件下饱和矿化度С=150g/L的矿化水，在孔隙度Кп=17%和Кп=34.2%条件下饱和空气。为了分析研究的结果利用了不同地层模型辐射俘获伽马射线谱分布生成的规律F(E)=En和热中子流JННКмз（短源距中子中子测井的读数）,JННКбз（长源距中子中子测井的读数）生成的规律。附件II-7图.2.1.双源距热中子中子测井（a）和中子伽马测井（b）的读数同孔隙度的关系石灰岩，5套管井和直径215мм的裸眼,井中都充满淡水作为分析参数利用了标准化的谱强度，用下列关系式表示：n(E)=En·С;n'(E)=ННКмзJEn··B;n''(E)=ННКбзJEn··А;式中C,B,A用孔隙度Кп=16.6%,饱和淡水的石英砂岩地层获得的类似读数的倒数。在图2.2给出研究的结果，通过分析这些结果可以得出下列结论：1)在饱和淡水、孔隙度为Кп=16.6%的砂岩和饱和空气、孔隙度Кп=17%和34.2%的地层之间，标准化读数的值n(E)(同2.3в.),随着辐射俘获伽马射线能量的增加而增加。附件II-8在能量小于2.3МeV情况下，饱和空气孔隙度的值对读数的大小有显著的影响：随着孔隙度的增加，分析参数的数值n(E)增加。在能量大于2.3МeV条件下，饱和空气孔隙度的影响随着能量的增加而减小。因此，能量小于2.3МeV的辐射俘获伽马射线可以用于确定饱和空气介质的密度。对于饱和矿化水的地层模型来说，关系曲线具有比较复杂的特点，并且具有倒向区。在低能区(小于1.5МeV)读数没有变化，1.5-5МeV能区—倒向区，在大于5МeV能区величиназначениn(E)的数值相对稳定。随着孔隙度和辐射俘获伽马射线能量的增加，分析参数n(E)的数值增加。2)对于饱和空气的