PNN测井技术与应用

-PNN-脉冲中子*中子系统测井技术与应用汇报单位：山东荣兴石油工程有限公司汇报人：曹磊网址：联系电话：[phone]一、概述PNN(PusleNeutronNeutron)简称脉冲中子一中子，PNN测试是向地层发射高能量（14.1Mev）的快中子,探测这些快中子经过地层减速以后还没有被地层俘获的热中子。PNN仪器利用两个探测器(即长、短源距探测器)记录从快中子束发射30s后的1800s时间的热中子计数率，根据各道记录的中子数据可以有效地求取地层的宏观俘获截面，同时利用两个中子探测器上得到的中子计数的比值就可以计算储层含氢指数（可以有效的识别气层）。在低矿化度地层水条件下，分辨近井地带的油水分布，计算含油饱和度、划分水淹级别、求取储层孔隙度、计算储层内泥质含量及主要矿物含量等等。与传统的中子寿命测井相比，中子寿命测井记录的是热中子与地层俘获反应释放出的伽马射线，反推热中子的时间寿命，而PNN直接记录俘获反应前的热中子计数率。PNN脉冲中子-中子测井特点独特热中子探测：解决低孔、低矿难题独特的高温设计：工作环境可高达175°独特的记录方式：记录中子衰竭时间谱独特的成像技术：可直观消除井眼影响高精度评价技术：寻找出水点和剩余油为什么要引进PNN测井技术？PNN过套管饱和度测井技术是油田开发形势的技术需要油田开发中后期，储量逐步递减，大型整状区块很难发现，老井挖潜成为稳油控水的主要手段。地质家们关注热点由寻找新储量逐步转向寻找剩余油分布规律，尤其是“哪里有剩余油以及剩余多少”的问题。PNN脉冲中子－中子测井属于剩余油饱和度监测的领先技术，可以很好地解决这个问题。PNN测井可以补充裸眼井测井资料。在高风险（井眼严重垮塌或大斜度及其它电阻率无法测量或者井涌）情况下，或裸眼井井况较差，以及井下仪器不稳定，裸眼井测井无法成功时对测井资料的补充。优化油藏管理措施：在油田开发中后期，利用PNN测井监测油水界面变化、划分水淹层、计算剩余油饱和度，为油层产能接替、水淹状况评价及剩余油分布规律研究提供技术手段，为区域开发方案调整提供可靠依据。寻找和评价漏失油气层：对于老油田，由于技术发展水平落后或疏忽、漏判、错判导致遗失的油气层和多年开采后重新饱和的油气层，利用PNN测井与其它资料一起进行老井复查挖潜和重新评价。补充裸眼地层测井资料：由于井眼条件或其它因素导致不能进行裸眼井测井时，利用PNN测井技术可获取与裸眼井测井资料等效的测井曲线，从而对该井的油气层进行客观的评价。PNN时间推移法的应用：在开发井中利用PNN的时间推移测井技术可以有效的评价油层的开发动用情况，客观准确的分析不同层段的油气采收率。PNN测井的主要地质应用二、仪器描述-井下仪器通讯短节(CCL&TempOut)GR(自然伽马)热中子探测器快中子发生器-地面设备供电单元信号交换处理单元深度编码器交换单元地面采集控制计算机PNN参数技术指标长度5.7m外径43mm重量41.5kg耐压105MPa耐温175℃探测方式热中子探测半径纵向分辨率：30cm横向分辨率：短源距为42cm，长源距为72cm中子探测器效能97%中子探测器统计误差±2%中子产额2×108个/秒地层孔隙度范围≥5%地层水矿化度＞1000ppm（600ppm的情况下有较好的应用）测井速度2m/min适用范围直井、大斜度井和水平井仪器现场刻度无需刻度三、PNN技术指标测量图示GDD四、PNN技术原理五、PNN技术优势•PNN是通过对地层中还没有被地层俘获的热中子来进行记录和分析，从而得到饱和度的解析。•探测热中子方法，没有了探测伽马方法存在的本底值影响，同时在低矿化度与低孔隙度地层保持了相对较高的记数率，削减了统计起伏的影响。•同时，PNN还有一套独特的数据处理方法，能够最大程度的去除井眼影响，保证了Sigma（地层俘获截面）曲线的准确性，精度可以达到±0.1俘获截面单位。•克服了标准中子寿命测量仪器中存在的：在低矿化度、低孔隙度地层情况下，不能有效区分油水层位的问题。•PNN具有施工简单，不需要特殊的作业准备，可以过油管测量、仪器不需刻度，操作维修简单、记录原始数据、去除井眼影响等等多方面的优势。PNN与其它饱和度测井仪器的参数对比特性PNN硼中子C/OPND-S传统的中子寿命探测方式探测热中子探测伽马射线探测伽马射线探测伽马射线探测伽马射线低盐度（矿化度）可应用Yes（≥1000ppm）YesYesNo(25000PPM)No(100000PPM)低孔隙度可应用Yes（≥5%）YesNo(20%)No(20%)No(20%)在低孔隙度，低矿化度地层的套管井中测定含油饱和度YesNo（有射孔井段）NoNoNo停机检测可能改进统计结果YesNoNoNoNo便携式YesNoNoNoNo与不同的测井仪器兼容YesNoNoNoNo工艺是否简便YesNo工艺复杂（压井、洗井、注硼、闷井）YesYesNo裸眼井条件下是否可能测量YesNoYesYes必需高矿化度裸眼井Yes必需高矿化度裸眼井是否可有效消除井眼影响YesNoNoNoNo油/气/水界面YesYesYesYesYes高矿化度可应用YesYesYesYesYes孔隙度测量Yes含氢指数Yes西伽玛值Yes西伽玛值Yes西伽玛值Yes西伽玛值快速气显示Yes指示效果很好YesYesYesYes仪器是否需要刻度NoYesYesYesYes高矿化度地层PNN测试TD测试理论测试地层饱和状态油/气油/气低矿化度地层PNN和传统的中子寿命测井结果对比水水Ln(计数率)时间PNN衰减其它TD仪器衰减中Sigma值低Sigma值高Sigma值PNN与其它TD仪器的衰减反映第一步:数据采集仪器记录下原始数据第二步:处理从测量数据中取得西格玛(Sigma)值第三步:分析定量饱和度解析六、PNN典型操作步骤测速:0~2m/min可以在套管环境下测量，还可以过油管测量，在某些情况下可以减少作业工序。无需特殊的洗井、刮垢等作业。测量介质无限制，井内有无液体均可。脉冲编码器测井电缆第一步–数据采集12341.后期热能影响区域2.井眼影响区域3.地层反应带4.统计影响区域西格玛(Sigma)成像显示第二步–数据处理1.输入原始数据（保证数据的客观性，以及后期的参数更新重新计算）2.数据滤波（矩阵数据库创建，生成成像图）3.参数显示与确定4.输出数据计算DepthCh1Ch2Ch3Ch4Ch5Ch6Ch7...........Ch56Ch57Ch58Ch59Ch602284.539346369666650...........000002284.435315169675858...........000002284.336365155585345...........000002284.247486977767580...........000002284.127285252475149...........000002284.035376767665857...........000002283.932406259695950...........000002283.832485155636055...........00000....2221.23744525119109...........000002221.14356585739911...........011102221.04450525328169...........110102220.94658704637165...........100002220.83943524128158...........010002220.75347625243239...........100102220.646485949332514...........011002220.53445464228157...........100002220.44249564234177...........21000SSSSSSSSS西格玛(Sigma)矩阵数据库创建定性分析-气/油,气/水和油/水界面-使用长短,完全不完全记数率-应用处理后的西格玛(SIGMA)曲线定量分析-直接饱和度计算(需要精确的岩石物性分析)-图解方法(参数和饱和度的交叉确定)-时间推移技术(长期结果)其它-泥质含量计算(根据不同的西格玛曲线)-孔隙度计算(根据OH中子标定比率)第三步–数据解析井眼影响PNN计算剩余油气饱和度的解释模型原理PNN计算剩余油饱和度的几个参数热中子寿命是从快中子变为热中子的瞬间开始，到大部分热中子（约63.2%）被岩石吸收时为止所经历的平均时间，单位为，热中子宏观俘获界面∑是指1立方厘米体积的物质中，所有原子核对热中子的微观俘获界面之和，常用单位为c.u.，或∑单位s.u.，1c.u.=1s.u.=10-3cm-1,地层的热中子寿命与宏观俘获界面的关系为：式中：为热中子速度，温度25℃时所以有关系：1scm5102.2)(5.4545s63%4550S地层中各矿物质的热中子的宏观俘获界面各不相同，如氯元素的热中子的微观俘获界面为31.6b，比地层水和油中的氢0.329b、氧0.0016b、碳0.0045b等元素的微观俘获界面要大一百至几千倍。因此可用于把水淹层和未水淹层区分开来，并可计算剩余油饱和度。对于含油气纯岩石，根据体积模型有：h11hwhmamawS含油气泥质岩石，根据体积模型有：h11hwhmashshmamawVS解释参数的选择常见岩石骨架的宏观俘获界面(10-3cm-1)∑ma变化范围∑ma常用范围砂岩4-198-13石灰岩7-128-10白云岩8-128-12硬石膏13-2218-21岩盐726泥岩25.2-66.235-55热中子俘获的NaCl等效浓度物质等效系数物质等效系数物质等效系数NaCl1Ca0.02Cd23.7B119S0.028Br0.14Mg0.004I0.094HCO30.01Cl1.65Li17.3SO40.01K0.05Gd495CO3忽略不计PNN解释成果:1.PNN解释成果图2.PNN解释数据文件3.PNN解释报告PNN资料曲线说明CCL：套管接箍GRPNN（GRPNN）：PNN测量的自然伽马Temp(TOUT)：连续井温SP（SP）：裸眼井测量的自然电位SWPNN（SWPNN）：PNN计算的含水饱和度Sigma（SIGMA）：地层俘获截面SOPNN（SO）：PNN计算的含油饱和度SWOH：裸眼井计算的含水饱和度Porosity（POR）：地层孔隙度PorosityWater(PORWPNN)：PNN计算的含水孔隙度LSNPnn（LSN）：长源距探头计数率SSNPnn（SSN）：短源距探头计数率PorosityOil（POROPNN）：PNN计算的含油孔隙度Lithology（VSH）：岩性分布Lithology（CVI）：特殊岩性分布ShaleDistribution范例:不同区域的计数率分布气的计数率分布油的计数率分布水的计数率分布泥岩的计数率分布七、PNN仪器如何区分油、气、水层不同介质Sigma值：气5～16；油16～22；水22～138-出色的探气指示器-在低sigma值状态下分辨率更高(油或低矿化度层)PNN系统探测中子气显示PNN仪器本身设计了两个不同源距的中子探测器。当地层含气时，长短源距两个探测器上的计数率曲线就会有较大的差异，这主要是地层含气致使中子衰减的时间长造成的。所以PNN对于地层含气有很好的指示，可以有效的识别气层。塔河渤海东海南海PNN服务区域八、国内PNN测井服务情况长庆冀东PNN测井测试符合率统计年份符合率水平井直井200779.