有缆测试技术

有缆测试技术14、电缆测试4.1生产测井4.1.1测试目的及原理4.1.1.1测井目的（1）饱和度测井：利用中子发生器发射出14.1Mev高能快中子脉冲，中子流在井桶内对地层进行照射，然后用探测器测量热中子被俘获释放的伽玛射线，进而计算出地层的宏观俘获截面，从而研究地层特性。主要是计算储层的含气饱和度、含水饱和度、含油饱和度、监测气水界面变化判定油气层水淹情况，得知地层的剩余油气分布，为下一部措施和研究提供理论依据。（2）产出剖面测井：录取井下自然伽马、磁定位、密度、温度、压力、持水率、流量等参数，判断井下流体相态及流型，确定产出井段，计算各产出井段产出量。（3）噪声测井：录取井下自然伽马、磁定位、密度、温度、压力、持水率、流量等参数通过噪声测井判断地层产出层，也可通过噪声找漏找串。（4）注入剖面测井：利用同位素示踪、自然伽马、磁定位、温度、压力、流量，判断井内流体注入情况，确定注入层段并计算各注入层绝对注入量，也可通过对注入剖面测井的研究及地下动、静态资料的分析、对比，可以间接地了解相邻油井产液剖面，为确定综合调整方案，最终提高采收率。（5）能谱水流测井：通过测量注水井油管，环空，套管内的注水流量，确定总注入量和各射孔层吸水量，也可寻找管外窜流，确定窜流方向和速度，还可测量井下工具上下水流情况，完成井下工具的验漏。4.1.1.2测试原理（1）饱和度测试原理RPM-C脉冲中子测井仪器（以此为例）通过脉冲中子发生器发射的快中子穿过完井管柱与地层原子核发生核反应，仪器接收探头记录核反应产生的伽玛2射线，从而探测地层信息。快中子与原子核发生的核反应主要有非弹性散射、弹性散射、中子俘获等三种反应。A.中子俘获反应：中子俘获截面代表原子核俘获热中子的能力，俘获过程中会释放出伽马射线。仪器通过采集计数率一时间衰减谱测量大俘获截面原子核在地层中的存在情况。代表性测量项目有中子俘获测井，该方法实际是对硼、氯等原子的探测，若地层水矿化度太低，水中硼、氯离子浓度与气层差别太小，则无法保证饱和度的定量计算精度。B.非弹性散射反应：快中子与某种特定原子核发生非弹性碰撞，会造成能量的损失并释放出一条特定能量的伽马射线。仪器通过记录接收到的该能量伽马射线的条数之比，测量地层中各原子核的比例代表性测量项目有碳氧比测井。非弹碰撞的发生对快中子能量要求较高，发生的随机性更大，造成仪器测量统计误差涨落大，要求测速较慢且测量趟数较多，探测深度也受到一定限制。C.弹性散射反应：弹性散射作用只是中子与原子核之间动能和动量的转换，反应前后动能和动量守恒，故不会释放伽马射线，但会在碰撞过程中降低中子的能量，影响快中子的传播距离。仪器通过记录伽马射线在空间域上的衰减情况测量地层中氢原子的密度。代表性测量项目有气体探测。该测量方法记录计数率的空间衰减情况，对地层水矿化度无要求，允许较快的测速和更少的趟数。3（2）产出剖面测试原理A.伽马测井仪测量原理：仪器主要测量自然伽玛射线强度，探头由光电倍增管和NaI晶体组成。测量过程中探头将射线能量转化成电脉冲，通过整形处理送单片机计数，当遥测寻址时，由单片机发送至数传，经编码通过电缆送至地面系统。计数的大小体现了不同地层自然伽玛射线的强度。B.磁定位测井仪测量原理：它所使用的探头由一个线圈和四个磁钢组成，磁钢分两组分别装在线圈的上端和下端，使线圈处于一个恒定的磁场中，当仪器经过节箍时磁力线重新排布，此时线圈处于一个变化的磁场中，从而在其中感应出一个交流电信号，电信号经放大转换成频率，此频率量经仪器上单片机计数，在遥测短节寻址时送至遥测短节，然后经遥测短节编码通过电缆送至地面，从而完成了对套管节箍的测量。C.压力测井仪测井原理：该压力仪器用于测量井底压力，对压力的测算采用多周期计数法。当压力作用于压力探头时，压力探头输出的压力频率会随着外界的压力变化有相应的变化。单片机在采集该频率的同时，对参考基准频率也进行了采集，并在遥测短节寻址的时候，将这两个频率和探头的温度频率同时发送给遥测短节，遥测短节对该数据处理后发送给地面系统，送给计算机，由计算机进行计算处理，求得压力的原始值和工程值。D.持水率测井仪测量原理：由含水探头电容和三极管组成的高频振荡电路，分频后，送入单片机进行计数。含水率的变化引起探头电容的改变，将使振荡频率发生变化，最终引起输出频率的变化。所以通过输出频率，就可得出流体含水率。E.井温测井仪测量原理：当井内温度发生变化时，井温探头的阻值能产生相对应的变化，该变化量会改变放大器组成的振荡器频率，从而使频率产生相应变化。用单片机对该频率进行计数，并在遥测短节寻址的时候，发送给遥测短节，经遥测短节编码后通过电缆送至地面系统。井温仪的温度传感探头采用铂金丝电阻，具有性能稳定、分辨率高、线性好、便于刻度、一致性好等特点。F.流量测井仪测量原理：当流体轴向流过涡轮时，会使涡轮转动，涡轮上的磁体会使探头上的霍尔器件发生开关变化，该脉冲通过整形电路和判向电路4处理后，送单片机计数并判向。当寻址到该仪器时，单片机会将已经处理过的数据发送至遥测短节，经遥测短节编码后通过电缆送至地面系统。G.音叉密度：音叉密度计传感器是根据元器件振动原理而设计，振动元件类似于两齿的音叉，不锈钢叉体因位于齿根的一个压电晶体而产生振动，振动的频率通过另一个压电晶体检测出来，通过移相和放大电路，叉体被稳定在固有谐振频率上。当流体流经叉体时，因流体性质的改变引起谐振频率变化。（3）噪声测试原理井眼流体通过阻流位置时将产生压差，在阻流位置会产生热能和声能，因此，在阻流位置附近可以探测到声音。研究表明，噪声振幅与液体流速有关系，流体流速越大，所产生的噪声幅度就越大，噪声频率与流体通道的特性有关，通道越小，所产生的噪声频率越高。噪声频谱关系图（4）注入剖面测试原理磁定位、伽马、井温、压力、流量测井仪与产出剖面测井仪器原理一致，井温测井曲线可定性判断注入层或层段，流量曲线确定各配注层段的绝对注入量和相对注入量。利用放射性同位素释放器将吸附有放射性同位素离子的固相载体（微球）释放到注水井中预定的深度位置，载体与井筒内的注入水混合，并形成一定浓度的活化悬浮液，活化悬浮液随注入水进入地层。由于放射性同位素载体的直径大于地层孔隙喉道，活化悬浮液中的水进入地层，地层吸收的活化悬浮液越5多，地层表面滤积的载体也越多，放射性同位素的强度也相应的增高。将施工前后测量得到的两条放射性测井曲线作叠合处理，则对应射孔层处两条放射性测井曲线所包络的面积反映了地层的吸水能力。采用面积法解释各层的相对注入量，进而可确定注入井的分层注水剖面。（5）能谱水流测井原理脉冲中子水流测井技术在测量时，每一次测量都包括一个很短的活化期(2～10s)，以及紧随其后的数据采集周期(典型值为60s)。当水经过中子发生器周围时，水中的氧原子被快中子活化，被活化的水在流动过程中发生β衰变释放出6.13MeV的伽马射线，分布于不同源距的探测器可以检测到该伽马射线。通过测量活化水到达探测器所经历的时间，结合中子源至探测器的距离便可计算出水流速度。这种流速是一种已知距离的时间测量，可以多次重复测量提高测量精度。如果在探测范围内存在零流动条件或静态水，则测得的总体氧计数率将按7.13s半衰期以指数方式衰减，活化氧原子核在抵达探测器之前也按指数规律衰减。6能谱水流测井原理图4.1.2主要设备及工具4.1.2.1测井仪器（1）饱和度监测采用贝克休斯公司生产的RPM-C型饱和度仪，该测井仪器耐温175℃，耐压140Mpa，相比较于国产PNNG仪器和奥地利PNN仪器（耐温150℃、耐压100Mpa），能较好满足库车山前高压气井的测试要求。RPM测井仪器测井模式丰富：主要有PNC、PNC3D（Gasview、Oilview、Fluidview）、碳氧比C/O模式，还可以在水平井中测多项持率。A.碳氧比比能谱模式测井速度：0.6m/min;探测深度：8.5in中子发生器以10kHz的发射频率发射脉冲中子（脉冲宽度40），或者每100ms发射一个中子脉冲,快中子与某种原子发生非弹性碰撞，会释放出某种特定能量的伽马射线，统计该特定能量伽马的条数，可以反映地层中该类原子的数量，仪器通过记录碳、氧原子特定的伽马射线计数的比例，来反映地层中碳原子与氧原子的数量比。该测井模式对地层水矿化度没有要求。B.脉冲中子俘获(PNC)模式测井速度：6m/min;探测深度：11in在PNC模式下，热中子俘获截面的测量是最基本的测量，从SS和LS探头利用时间平均技术求取的俘获截面是视（没有经过扩散和井眼校正），这种方法是较为稳定的，并且能计算出有效计数的最大平均值。每个视的统计精度和曲线值同时计算，并和质量控制曲线一起显示出来。常见原子，中子俘获界面最大的原子是氯离子，氯离子数量越多，被俘获的快中子越多，中子俘获反应释放的伽马射线条数频率衰减越快，仪器通过记录伽马射线计数率的衰减速度，预测氯离子的含量，而盐水储层中只有盐水含氯离子，从而可以预测地层含水和度。该测井模式对地层水矿化度有一定要求，矿化度越高，饱和度计算得越准确。7（2）产出剖面测试采用Sondex-plt七参数测井仪。产出剖面测井仪器性能指标高，仪器外径43mm/35mm，仪器耐温177℃，耐压140Mpa，能满足超深高压气井的测试要求。Sondex产出测井仪器还可挂接噪声、水平井阵列持水，阵列流量等测井仪，可以满足不同井况的测试要求。8（3）噪声测试采用Sondex公司生产的NTO009噪声测井仪。测井仪器性能指标高，仪器外径43mm/35mm，仪器耐温177℃，耐压140Mpa，能满足超深高压气井的测试要求。（4）注入剖面测井仪器采用Sondex公司五参数测井仪器，仪器与产出剖面测井仪器一致，仪器外径43mm，仪器耐温177℃，耐压103Mpa，能满足超深高压水井的测试要求。（5）能谱水流测井仪器采用西安奥华电子仪器公司最新研制成功的，集4参数测井仪，中子寿命测井仪，单发双收氧活化测井仪为一体的新一代小直径单芯多功能测井仪，外径38mm/41mm。具有功能多样,结构简单紧凑,组合方式多样，源距及测量范围大，精度更高，温度范围更广，使用可靠方便等特点，仪器仪器耐温150℃，耐压100Mpa能满足超深高压水井的测试要求。4.1.2.2井口电缆防喷装置高压井口防喷设备采用美国ASEP-ELMAR公司生产的105Mpa电缆防喷装置，全套设备耐压指标为15000psi（103.5Mpa）；通径3英寸（76.2mm）；防硫化氢级别为FF级。105Mpa井口电缆防喷有以下几部分组成：a防喷盒+刮油器；b流管；c球阀+上捕捉器；d防喷管；e下捕捉器；f快速试压短节；g三翼BOP；h泵入短节；i井口法兰。105Mpa注脂液压集成系统有以下几部分组成：a操作面板；b储能罐；c打气泵；d密封脂罐；e注脂管线；f回脂管线；g封井器BOP液压管线；h防喷盒、刮油器、上捕捉器、下捕捉器液压管线。91011124.1.2.3测井绞车测井绞车，利用汽车发动机为动力驱动车辆行驶及液压绞车运行，可在陆地各种复杂环境条件下测井施工，通过操纵动力和变速系统使电缆滚筒以不同的速度转动，从而使电缆和井下仪器在井中下放或上提，达到完成测井作业。液压绞车的主要性能指标A.额定测井深度：是指绞车所允许的作业深度。单位是m。B.最大提升负荷：是指绞车所能提起的最大重量。单位是KN。C.滚筒容绳量：是指绞车滚筒所能容纳电缆的长度。单位是m。D.作业速度范围：是指绞车在作业时电缆最低运动速度至最高运动速度的范围。单位是m/h。134.1.2.4测井电缆A.功能测井是探测井下的各种物理参数、电缆所起的就是输送和信道的作用。它具有以下三种功能：a)输送下井仪器和工具，并承受其拉力。b)为井下仪器供电并传送各种控制信号。c)将井下仪器输出的测量信号传输至地面系统。测井电缆要实现以上功能，必须具备以下性能特点：d)具有大于被测井深的长度。e)必须具有较强的抗拉强度。14f)必须具有较好的韧性，以便能盘绕在绞车滚筒上。g)必须有导电性、绝缘性、抗干扰