地層全譜套管井飽和度測(cè)井.pptVIP

西安摩科興業(yè)石油工程技術(shù)有限公司,全譜地層元素測(cè)井技術(shù),2009年我國奧華電子儀器公司研制出已投入現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的脈沖中子全譜地層元素測(cè)井（PSSL）。它是以脈沖式發(fā)射的快中子與地層相互作用為物理基礎(chǔ)的核測(cè)井方法。通過地面控制在井筒中的中子發(fā)射器產(chǎn)生快中子，快中子穿透井眼進(jìn)入地層與原子核發(fā)生非彈性散射、彈性散射、輻射俘獲及中子活化反應(yīng)。利用BGO閃爍晶體伽馬探測(cè)器來記錄伽馬強(qiáng)度、伽馬能譜、熱中子時(shí)間譜等信息源，求取地層參數(shù)。根據(jù)快中子與地層元素核反應(yīng)的不同時(shí)間分布，按時(shí)間先后，儀器開有脈沖門、俘獲門、活化門等，分別接收非彈伽馬射線、俘獲伽馬射線和活化伽馬射線。利用多道脈沖幅度分析器進(jìn)行伽馬能譜分析，測(cè)量非彈伽馬、活化伽馬和俘獲伽馬射線強(qiáng)度，進(jìn)而確定地層中存在的各種核素及其濃度，確定巖性、膠結(jié)物含量、地層水礦化度，求取地層孔隙度、含油氣飽和度等地層參數(shù)。,一、PSSL全譜測(cè)井基本原理,1、測(cè)井的物理基礎(chǔ) -中子與地層元素的幾種核反應(yīng),10-8-10-7s,10-8-10-7s,10-6-10-3s,10-3-10-1s,非彈散射,熱中子俘獲,彈性散射,中子活化,該反應(yīng)對(duì)中子減速起著關(guān)鍵作用，且不同性質(zhì)的地層也將有所差異。因?yàn)檠鹾说拈撃茈m高于碳核（見表 1），但當(dāng)中子能量低于 6.44Mev 時(shí)，中子只能與碳核或其它核發(fā)生非彈散射反應(yīng)，盡管中子在碳核上碰撞一次損失的能量低于氧核，但碳核的非彈反應(yīng)截面遠(yuǎn)大于氧核，其反應(yīng)機(jī)率也大于氧核，且中子在碳核上碰撞一次損失的能量也大于其它元素。因此，在非彈核反應(yīng)階段碳核對(duì)中子能量的衰減將起著重要作用。,非彈性散射,該反應(yīng)中的中子與氫核碰撞損失的能量最大、所需碰撞次數(shù)最少。也就是說，氫核在將快中子減速為熱中子（0.025ev）時(shí)起著重要作用，碳核次之（見表 2）。因而，中子被減速的快慢取決于地層中單位體積內(nèi)氫、碳元素的豐度，由于氫、碳在煤層氣中的原子密度較大，而在煤層中的氧核密度很小，因此不同產(chǎn)氣量的煤層對(duì)中子熱化速度將有所差異，所以這一核反應(yīng)階段也反應(yīng)了煤的性質(zhì)和產(chǎn)氣量。,彈性散射,該階段熱中子被俘獲，釋放出特征能量的伽馬射線。熱化速度的快慢和熱中子的通量空間分布，直接影響俘獲反應(yīng)的發(fā)生和俘獲伽馬射線的通量空間分布，也就影響了總俘獲伽馬射線在規(guī)定時(shí)間內(nèi)被接收的數(shù)量。因此，核反應(yīng)過程中的每個(gè)階段不是獨(dú)立存在，而是相伴發(fā)生，尤其是前一階段的核反應(yīng)直接影響下一階段，這也正是該方法所引入的核反應(yīng)“整體效應(yīng)速度”理論的緣由。,熱中子俘獲反應(yīng)（n.r）,能量超過10MeV的快中子活化硅、氧等原子核，產(chǎn)生這些核素的放射性同位素，在衰變過程中放出特定能量的高能伽馬射線。通過能窗設(shè)置來測(cè)量一些元素的活化伽馬射線強(qiáng)度，就可確定該地層元素的豐度。,原子活化,2、PSSL全譜測(cè)井儀功能,（1）用能譜開窗和時(shí)間門設(shè)置測(cè)量地層元素豐度 設(shè)置非彈性散射伽馬能譜窗： Si： 1.528MeV 1.945MeV O： 4.862MeV 6.633MeV Ca： 2.500MeV 3.334MeV C： 3.195MeV 4.654MeV 記錄地層中的硅產(chǎn)額曲線Nsi；鈣產(chǎn)額曲線Nca； 運(yùn)算出非彈Ca/Si比值曲線和Si/(Si+Ca)比值曲線； 記錄地層中的氧產(chǎn)額曲線No；碳產(chǎn)額曲線Nc； 運(yùn)算出C/O比值曲線。,（2）用能譜開窗和時(shí)間門設(shè)置測(cè)量地層元素豐度 設(shè)置俘獲伽馬能譜窗： Si： 3.195Mev 4.654Mev Ca： 4.862Mev 6.633Mev H： 2.014Mev 2.431Mev Cl： 6.112Mev 7.789Mev Fe： 6.782Mev 7.646Mev S： 4.87Mev 5.42Mev 記錄地層中的硅產(chǎn)額曲線Csi；鈣產(chǎn)額曲線Cca； 運(yùn)算出俘獲Si/Ca比值曲線； 記錄地層中的氫產(chǎn)額曲線H；氯產(chǎn)額曲線CL； 運(yùn)算出H/(Si+Ca)比值曲線和 H / CL 比值曲線 。,（3）用俘獲反應(yīng)時(shí)間門設(shè)置記錄的伽馬強(qiáng)度衰減系數(shù) 俘獲截面分辨地層巖性與油氣水含量 不同礦物、不同流體有不同的熱中子俘獲截面 ： 砂巖SiO2： 8 13c.u 泥巖Al2O3： 35 55c.u 石灰?guī)rCaCO3： 8 10 c.u 白云巖MgCa(CO3)2：8 12c.u 鹽水NaCl : 40 80c.u 淡水H2O: 21 22c.u 原油CnHn: 18 22c.u 烴CH1-4: 4 12c.u 煤C: 9 13c.u H,3、 全譜測(cè)井資料解釋,用標(biāo)準(zhǔn)刻度井群中的脈沖中子能譜測(cè)井錄取的非彈性散射伽 馬能譜窗計(jì)數(shù)與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)井曲線對(duì)比校正后，用如下比值參數(shù)進(jìn)行 地層評(píng)價(jià)： 1）非彈碳氧比值=非彈碳窗計(jì)數(shù)/非彈氧窗計(jì)數(shù)（COR） 2）非彈鈣硅比值=非彈鈣窗計(jì)數(shù)/非彈硅窗計(jì)數(shù)(CaSi) 3）彈性氫氯比值=彈性氫窗計(jì)數(shù)/俘獲氯窗計(jì)數(shù)(HCL) 4）地層含氫指數(shù)=氫窗計(jì)數(shù)/ (硅窗計(jì)數(shù)+鈣窗計(jì)數(shù)）（PIR） 5) 地層含砂指數(shù)=硅窗計(jì)數(shù)/ (硅窗計(jì)數(shù)+鈣窗計(jì)數(shù)）（LIR),A.用元素能譜窗計(jì)數(shù)比值曲線評(píng)價(jià)地層,用標(biāo)準(zhǔn)刻度井群中的脈沖中子能譜測(cè)井錄取的俘獲伽馬強(qiáng)度計(jì)數(shù) 與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)井曲線對(duì)比校正后，用如下比值參數(shù)進(jìn)行地層評(píng)價(jià)： 1）俘獲硅鈣比值=俘獲硅窗計(jì)數(shù)/俘獲鈣窗計(jì)數(shù)（SiCa） 2）總俘獲計(jì)數(shù)=俘獲總能窗的伽馬計(jì)數(shù)（FCC） 3）總俘獲與總非彈比值=總俘獲伽馬計(jì)數(shù)/總非彈伽馬計(jì)數(shù)（CI） 4）地層孔隙指數(shù)=近探頭俘獲計(jì)數(shù)/遠(yuǎn)探頭俘獲計(jì)數(shù)（RNFC） 5）熱中子俘獲截面=探頭俘獲伽馬計(jì)數(shù)率衰減指數(shù)（FSIG）,B.用俘獲窗計(jì)數(shù)曲線評(píng)價(jià)地層,（1）用硅鈣比曲線與碳氧比曲線重疊識(shí)別煤層,（2）用俘獲截面曲線與碳?xì)浔惹€重疊來識(shí)別炭質(zhì)泥巖和煤層,（3）用總俘獲計(jì)數(shù)曲線與總俘獲非彈比曲線識(shí)別灰質(zhì)層和煤層,(4)碳氧比與碳?xì)浔冉粫?huì)圖識(shí)別煤層及煤層氣,(5)氫氧比與氫氯比交會(huì)識(shí)別煤層和煤層氣,(7)俘獲截面與碳氧比交會(huì)識(shí)別煤層,(6) 硅鈣比與含氫指數(shù)交會(huì)識(shí)別煤層氣層,(8) 硅鈣比與俘獲截面交會(huì)識(shí)別地層巖性,(9) 硅鈣比與碳氧比交會(huì)估算煤組分中的固定碳