同位素沾污處理方法及效果(songhx)

1、同位素沾污處理方法及效果分析摘要 本文針對(duì)同位素的幾種常見沾污類型，制定相應(yīng)的解決辦法，通過(guò)實(shí)際資料來(lái)分析是否可以通過(guò)改變投源位置、改變微粒比重、利用冷球來(lái)減小同位素的沾污，以提高測(cè)試資料的準(zhǔn)確性。前言目前常用于進(jìn)行吸水剖面動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的方法為放射性同位素示蹤法，在測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有的井沾污嚴(yán)重，大部分的同位素源都會(huì)沾污到工具及管壁上，在資料的解釋過(guò)程中難以分辨哪些是沾污，哪些是吸水層位，影響了解釋資料的準(zhǔn)確度。本文利用改變投源位置、改變微粒比重、利用冷球來(lái)減小同位素的沾污，以提高測(cè)試資料的準(zhǔn)確度。沾污的形成及原理在同位素五參數(shù)測(cè)井中，沾污的來(lái)源有三種途徑，第一種途徑是同位素源與水混合時(shí)間過(guò)短導(dǎo)致懸

2、浮液混合不均勻，不能按照水量進(jìn)入到相應(yīng)的配注層段中，容易在某一位置形成大片沾污。第二種途徑是同位素源通過(guò)配水器進(jìn)入到油套環(huán)形空間里，由于同位素源的比重問(wèn)題，不能夠全部進(jìn)入到吸水層位中，使得一部分源會(huì)沉到封隔器及配水器上，形成沾污。第三種途徑，油管與油管鏈接的接箍位置，絲扣處會(huì)有一些微小的縫隙，同位素源會(huì)進(jìn)入到縫隙里，會(huì)在接箍位置及封隔器上接頭連接位置形成沾污，這三種途徑共同的造成了同位素的沾污。去除沾污的方法及效果根據(jù)測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，制定了下面三種減小沾污的方法，我們通過(guò)理論和實(shí)際來(lái)分析下面三種方法減小沾污的效果怎樣。1.同位素比重對(duì)減小沾污的效果同位素微球釋放后，將在井內(nèi)形成懸浮液，微

3、球載體在注入水的攜帶下，除受到一個(gè)與注入水沖擊外，還受重力影響，產(chǎn)生沉降，沉降速度用斯托克斯公式表示為：式中 微球的沉降速度，； D微球直徑，； 微球密度，； 注入水的密度，；注入水的粘度，；上式說(shuō)明，微球在水中的沉降速度與微球直徑及水的密度差成正比。直徑是根據(jù)巖性選擇的，直徑選定后，沉降速度主要取決于二者的密度差。密度差小，二者混合均勻，在井內(nèi)產(chǎn)生的沾污也會(huì)隨之降低。在油套環(huán)形空間向上運(yùn)動(dòng)分配到注水層時(shí)，如果微球的密度大于水的密度，則產(chǎn)生自由沉降，上行困難，造成下部的微球載體的濃度大，上部濃度小，有可能使下部注水能力差的地層濾積過(guò)多的微球載體，而上部注水能力強(qiáng)的地層反而未達(dá)到應(yīng)有的濾積程度，

4、甚至很少，因而無(wú)法確定注水層的注水狀況。另外，沉降速度過(guò)快，會(huì)造成下部示蹤劑的堆積，示蹤劑濾積在井壁上的量減少，因而會(huì)影響測(cè)井的質(zhì)量。通常情況下，示蹤劑的顆粒密度為1.011.04。表2給出了常用微球的沉降速度： 表（1）常用同位素微球的沉降速度微球直徑100300300600600900沉降速度m/h371053102.投源位置對(duì)減小沾污的效果投源位置將影響著同位素與水的混合時(shí)間，投源位置的選則對(duì)同素吸水剖面測(cè)井尤為重要：投源位置過(guò)高注入時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，同位素測(cè)井曲線幅度偏低，而且會(huì)丟失一些層位的吸水信息；投緣位置過(guò)低注入時(shí)間過(guò)短同位素沒(méi)有完全與水混合形成懸浮液，會(huì)導(dǎo)致某一處地方源特別大，而某一處

5、可能沒(méi)有源，嚴(yán)重影響對(duì)吸水層位的解釋。同位素示蹤劑進(jìn)入分層配注油管內(nèi)，與以紊流方式流動(dòng)的注入水形成懸浮液。在后續(xù)注入水的推進(jìn)下，進(jìn)入配注層段，首先按配注層段配水嘴的大小，進(jìn)行第一次分配，進(jìn)入油管與套管環(huán)形空間；相繼開始第二次按配注層段中各層的吸水能力分配吸水量，將懸浮液推向地層。我們這里只需考慮同位素到達(dá)第一個(gè)偏心配水器的時(shí)間，設(shè)油管內(nèi)徑截面積為S，注水密度為，從同位素釋放到注水層位的油管總長(zhǎng)度為H（即釋放位置），則有H×S×=總長(zhǎng)度為H油管的儲(chǔ)水量，假設(shè)每小時(shí)注水量為Q，公式同1.T（H×S×）÷Q上式中：大慶油田油管內(nèi)徑截面積S0.0030

6、2，注水密度1，代入上式有：T0.00302H÷Q由布朗運(yùn)動(dòng)原理以及同位素測(cè)井長(zhǎng)期積累經(jīng)驗(yàn)可知從同位素釋放到形成穩(wěn)定的活化懸濁液至少需要0.2小時(shí)1，所以：T0.00302H÷Q0.2由上式可知： H66Q表（2）為不同注入量的釋放高度H與水流速度注入量m3/d244872水流速度m/h331662993釋放高度m66132198我們根據(jù)總結(jié)出來(lái)的規(guī)律，根據(jù)不同注入量的井選擇最佳的投源位置，讓同位素能與水充分的混合形成穩(wěn)定的懸浮液，使同位素源不會(huì)在某一處形成大片沾污而導(dǎo)致某些吸水層位源量不足的情況，以提高資料的準(zhǔn)確度。 對(duì)于油套環(huán)形空間內(nèi)水流速度只需要將S改為油套環(huán)型空間橫

7、截面積S=0.00777，表（3）為不同注入量的釋放高度H與水流速度與沉降速度對(duì)照注入量（m3/d）24487296120144水流速度（m/h）油管內(nèi)331662993132416551986環(huán)套空間內(nèi)128256384512640768釋放高度（m）66132198264330396常用微球沉降速度（m/h）100-300（）373737373737300-600（）105105105105105105600-900（）310310310310310310（2）實(shí)際效果：同位素示蹤劑進(jìn)入分層配注油管內(nèi)，與以紊流方式流動(dòng)的注入水形成懸浮液。在后續(xù)注入水的推進(jìn)下，進(jìn)入配注層段，首先按配注層段配

8、水嘴的大小，進(jìn)行第一次分配，進(jìn)入油管與套管環(huán)形空間；相繼開始第二次按配注層段中各層的吸水能力分配吸水量，將懸浮液推向地層。如下圖所示：在圖中我們可以看出每一個(gè)配水層段可以看成是一個(gè)獨(dú)立的吸水單元，由于同位素顆粒沉降速度的存在，水嘴的位置有位于獨(dú)立單元頂端的，也有位于中部和底端的，所以水嘴位置對(duì)測(cè)井質(zhì)量影響至關(guān)重要，水嘴位于層位頂端的對(duì)測(cè)井有利，因?yàn)榇藭r(shí)沉降速度與環(huán)套空間的水流速度一致，水嘴位于吸水層位下部的則相反，沉降速度與水流速度相反，在表（3）中我們可以看出在環(huán)套空間內(nèi)沉降速度會(huì)增加同位素顆粒到達(dá)層位的時(shí)間，當(dāng)流量小水流速度會(huì)小于沉降速度，同位素顆粒無(wú)法到達(dá)吸水層位，從而漏掉吸水層位的吸水

9、顯示，這種情況同位素源多會(huì)集中在配水器偏上的位置，形成沾污。另外當(dāng)前井下管柱配接時(shí)，只考慮封隔器位置，對(duì)于配水器只要在層位之間，很少考慮其位置，通過(guò)上面分析我們可以看出配水器最好位于配注層段上封隔器之下，這樣可以杜絕因沉降速度造成的吸水層位丟失。在測(cè)井時(shí)，可以采用分層段測(cè)井的辦法，投源后，立即對(duì)上部配水器進(jìn)行同位素跟蹤曲線的測(cè)量，由于基線上有流量曲線，所以可以把每一個(gè)配水層段單獨(dú)看成是一個(gè)獨(dú)立的單元，進(jìn)行單獨(dú)的測(cè)試，可以避免因?yàn)橥对春鬁y(cè)下部比較長(zhǎng)的低注入量井段，而錯(cuò)過(guò)了上面層段投源后的吸水信息。另一種方法就是更換合適比重的同位素源，降低同位素在水中的沉降速度，使得源上反效果更好。3.冷球?qū)τ跍p

10、小沾污的效果（1）實(shí)驗(yàn)原理冷球的概念：通過(guò)篩選具有一定直徑的能夠攜帶放射性同位素的微粒，稱為冷球，其本身并無(wú)放射性。 我們考慮到工具對(duì)同位素顆粒具有一定的吸附能力，這種吸附能力有一定的飽和度，我們利用冷球讓其先與工具先進(jìn)行接觸，讓其吸附顆粒的能力達(dá)到一定的飽和程度，然后再投入正常測(cè)試的同位素源，這樣工具吸附的能力就會(huì)大大減少，讓更多的同位素源隨水,附著到孔壁上，使得小的吸水層位能夠顯示，以便提高測(cè)試資料的準(zhǔn)確度。（2）.實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)際效果 本次實(shí)驗(yàn)一共選取了5口井，如表1：表1 選取5口井的基本情況井號(hào)注入量壓力同位素強(qiáng)度級(jí)數(shù)南1-60-水61690 m³/d13.3 MPa14.8

11、MBq4南2-20-水615130 m³/d13.4 MPa18.5MBq4南3-41-632299 m³/d11.3 MPa33.3MBq5南5-1-72170 m³/d11.2 MPa14.8MBq3薩高164-493190 m³/d11.4 MPa22.2MBq6 在測(cè)井過(guò)程中，首先要控制每口井的溢流量，保證井內(nèi)的壓力與原始的壓力相符，這樣能夠保證一些小層能夠正常的吸水，不會(huì)由于壓力變化而影響層位吸水效果。冷球的量與同位素的量是1:1的用量，先利用井下儀器錄取自然伽馬曲線，然后上提到同位素投源的位置，釋放冷球，與工具進(jìn)行接觸，讓工具的吸附能力達(dá)到一

12、定的飽和，然后在相同位置再釋放同位素源，在按照正常的同位素方法進(jìn)行測(cè)試。我們把測(cè)試的結(jié)果跟以前所測(cè)試的資料進(jìn)行對(duì)比分析，來(lái)看看冷球是否能夠減少沾污，達(dá)到預(yù)期的效果。從解釋成果圖我們主要是分析利用冷球后是否能讓更多的源進(jìn)入到最后幾級(jí)的配注層段中，使得一些薄層能夠反映出吸水情況，提高資料的準(zhǔn)確度。（1）下圖為南1-60-水616這口井的解釋成果圖對(duì)比圖，圖a為上次測(cè)試成果圖，圖b為投入冷球的測(cè)試成果圖。圖a（以前）圖b（冷球）（以前） （冷球）圖1南1-60-水616對(duì)比圖上圖為南1-60-水616的兩次測(cè)試成果圖，圖a為以前測(cè)試的資料，圖b為本次測(cè)試的資料，兩次測(cè)試間隔4個(gè)月，這口井跟上次相比注

13、入量、壓力、配注級(jí)數(shù)、工具深度均一樣，第三級(jí)本次多測(cè)出了S215 層位吸水，第四級(jí)測(cè)出了S34倆個(gè)層位吸水，絕對(duì)注入量分別為3.74m³/d、5.3m³/d、3.7m³/d。通過(guò)兩個(gè)成果圖對(duì)比我們可以很明顯看出在最后兩級(jí)沒(méi)有用冷球的資料最后兩級(jí)有3個(gè)小層吸水無(wú)顯示，而用了冷球的資料能夠測(cè)出3個(gè)吸水層位。我們從成果表中可以看出各級(jí)的同位素吸入量和相對(duì)流量的誤差較小。（2）下面是南3-41-632這口井的兩次測(cè)試資料對(duì)比圖：圖a（以前）圖b（冷球）（以前） （冷球）圖2南3-41-632對(duì)比圖從對(duì)比圖上可以看出主要是第六級(jí)的吸水層位有所不同，第六級(jí)中的G110、G11

14、1、G112三個(gè)吸水層位在上次測(cè)試中無(wú)吸水顯示，而利用冷球后這三個(gè)層位均都顯示為吸水，絕對(duì)注入量分別為4.37m³/d、4.04m³/d、1.37m³/d、3.07m³/d，從成果表來(lái)看各級(jí)吸水量和同位素量偏差較小。（3）下圖為南2-20-水615對(duì)比圖，圖a為上次測(cè)試成果圖，圖b為本次測(cè)試成果圖：圖a（以前）圖b（冷球）（以前） （冷球）圖3 南2-20-水615對(duì)比圖該井上次測(cè)試最后一級(jí)遇阻，最后兩級(jí)所剩流量為9m³/d,本次測(cè)試最后兩級(jí)所剩流量為7.6m³/d,該井總的注入量和壓力2次均相同，我們主要看一下最后兩級(jí)的小層吸水情況

15、，本次測(cè)試最后兩級(jí)S33層吸入量為分別為5.6m³/d?？梢钥闯隼美淝虻姆椒梢允刮吭? m³/d左右的層位都可以顯示，從成果表來(lái)看各級(jí)吸水量和同位素量偏差較小。（4）下圖為南5-1-721這口井對(duì)比圖： 圖a（以前）圖b（冷球）（以前） （冷球）圖4南5-1-721對(duì)比圖 這口井與上次測(cè)試吸水情況大致相同，從圖上來(lái)看這口井的部分小層并沒(méi)有吸水顯示，所以分析出以下幾點(diǎn)原因：（a）吸水層位本身就不吸水，所以冷球不能看出是否有效果。（b）冷球的用量不足，無(wú)法到達(dá)吸水小層。（5）下圖是薩高164-493這口井，這口井無(wú)以前的測(cè)試資料，但從成果圖上來(lái)看G313、G314、G4

16、4、G46這4個(gè)小層的吸水量比較小，分別為2.45 m³/d、1.92 m³/d、2.49 m³/d、4.47 m³/d都小于5 m³/d，薄層吸水效果明顯。該井的整體吸水效果比較好，各級(jí)吸入同位素量和流量偏差較小，我們初步判斷冷球還是有效果的。圖5薩高164-493 從上面5口井的解釋成果圖我們可以總結(jié)出：（1）其中南1-60-水616、南2-20-水615、南3-41-632這三口井使用冷球后的小層吸水效果較好，原來(lái)沒(méi)有測(cè)出的小層利用冷球后都有了吸水顯示，并且在吸入量都很小的情況下都可以測(cè)出。而南5-1-721這口井與以前的資料相比吸水情況

17、無(wú)太大變化，所以無(wú)法判斷冷球是否對(duì)該井有作用。薩高164-493這口井無(wú)以前測(cè)試的資料，根據(jù)上面資料所推斷出來(lái)的情況來(lái)看，該井的小層吸水也較好，并且各級(jí)吸入量和同位素量百分比相差較小，整體吸水效果較好。（2）目前用于測(cè)試流量的儀器是超聲流量計(jì)，其優(yōu)點(diǎn)就是所測(cè)試的數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確，曲線波動(dòng)小，穩(wěn)定。從解釋成果表中可以看出同位素的吸入量和相對(duì)流量的誤差較小，說(shuō)明使用了冷球后進(jìn)入到各級(jí)的同位素的量比較準(zhǔn)確。所以我們通過(guò)解釋資料初步分析判斷冷球?qū)p小同位素的沾污是有效果的，并且能夠提高測(cè)試資料的準(zhǔn)確度。 總結(jié)：1通過(guò)H66Q這一公式可以提供合適的同位素釋放位置，優(yōu)化測(cè)井時(shí)間，減小沾污，提高測(cè)井資料質(zhì)量。2. 采用分段測(cè)試和選用合適密度的微球可以減小因?yàn)槌两底饔迷斐傻恼次邸?從解釋成果圖來(lái)看，這5口井其中有南1-60-水616、南2-20-水615、南3-41-632這三口井的吸水效果較好，這三口井的注入量都小于150m&#