测井技术手册

根据流量的大小和仪器车的组合，有两种测量方法可供示踪流量测井选择：时间测量方法和速度测量方法。

①时间测量法（静止测量法）

单伽马接收探头和双伽马接收探头都可以采用这种静止的测量方法。当仪器静止在某一夹层深层时，选用一定的模拟速度先开始测井，模拟速度的大小可根据产量的大小和探头距离来确定。模拟测井正常之后，开始喷射示踪剂，记录的测井曲线是时间的函数。所以叫时间测井法。如果采用了一个探头，流体速度为

vL1?t1(6?3?4)

式中L1——喷射器到第一探头的距离； Δt1——探头接收到峰值位移的时间。 如果采用两个探头。流体速度为

v?L2?t2(6?3?5)

或

v?L1?L2?t1??t2(6?3?6)

也可以取两者的平均值，式中L2为第一探头到第二探头的距离。Δt2为第一探头和第二探头记录到的峰值的时间差。 ②速度测量法（连续追踪法）

某些抽油机井产量很小，或者随着深度增加，底部产量越来越小，如果用静止时间法，仪器停着不动，同位素段塞移动到探测器需很长时间，或扩散无法取值，所以在喷射示踪剂后，使电缆有一定的运动速度，追踪同位素段塞。分两种情况介绍这一方法。

A、单接收探头速度追踪法

在这一情况下，对一个夹层喷射井段，至少进行三次连续测量，由于在测量的同时，放射性段塞也在位移，因此保证足够的测井速度测量整个段塞的流速，如果首次测量发现段塞位移大，即流体速度快，那么第二、第三次的测井速度应加快，反之可降低测井速度。流速计算方法如下：

?Hv?(6?3?7)

?t式中ΔH——两次测量示踪段塞位移距离； Δt——段塞位移所用时间。

在实际解释中，一般要用第二次测量与第一次、第三次与第二次，第三次与第一次之间的位移差分别计算三个流体速度，分析取值，或取平均值。 B、双探头速度追踪法

在连续追踪测量时，若不能准确记录出起止时间，利用双探头，放慢测速，上行或下行连续测量一次，根据电缆速度和两探头之间的距离就能计算出流体速度。图6-58为仪器上行、下行测量原理图。上行时流体速度为：

v?Hv?1(6?3?8)

L??H

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下行测量时流体速度

?Hv1(6?3?9)

L??H式中 L——两探头间的距离，m； v1——电缆运动速度，m/min；

ΔH——两探头测出的峰值位移，m。

应该说明的是上测时，电缆速度必须大于流体速度，否则追不上放射性段塞的运动；但也不能太快，速度太快会使段塞位移不明显。下行测量时，电缆速度必须缓慢才能得到明显的峰值位移。

v?4、井间示踪监测技术（cross well radioactive tracer monitoring）

随着三次采油技术的发展，认识非均质储集层在采油工程中显得极为重要。在任何流体注入过程中，高渗透层是注人流体的主要通道。这种不均匀的流体分布，大大降低了储集层，的体积驱替效率，从而降低了原油采收率。因此，探测高渗透层的通道，对三次采油的方案设计与实施都为重要意义。

放射性示踪井间监测技术，把示踪剂资料作为了解油层非均质特性的重要信息，并以此为依据，选择性地封堵大孔道和高渗透层，进行吸水剖面的调整，从而提高聚合物驱油效率，防止昂贵的聚合物沿高渗透层流失。此外，若用分离示踪剂搞井间监测，还可以直接求出剩余油饱和度。 （1）方法原理

放射性示踪井间监测就是在注入井中注入放射性示踪剂，在其周围的受益井中取样，分析其中的放射性活度，得到示踪剂产出曲线。如果选用的示踪剂能有效地追踪注入流体，那么监测示踪剂在油层中的动态，就等于监测井间注人流体的动态。通过对示踪剂产出曲线进行综合分析，就可以了解井间油层的非均质特性。

为了详细、定量地分析示踪剂产出曲线，必须要了解示踪剂在油层中的混合理论。一般来说，示踪剂在孔隙介质中运动主要分两种类型：一种是运流，另——种是水动力扩散。

运流主要是指按照达西定律发生的流体平均流动，它与储层中流体的流速和流体间密度差有关。

水动力扩散是当注入液与地层中被驱替液成分不完全相同，而且两种溶液完全互溶时才发生。当在注人井注入含示踪剂的另一种液体时，可以看到示踪剂中的异组分物质并不是完全按照宏观的达西定理进行流动，除了达西定理以外还受到扩散现象的控制。

在水动力扩散中又分为两种基本扩散，一种是机械扩散，一种是分子扩散。机械扩散的存在是由于孔隙中内部通道的复杂性引起的。由于这种复杂性，液体质点在孔道中的方向和速度在每一处都有变化。因此它将引起示踪物质在孔隙中不断分散，并占据越来越大的空间，因而在两种流体的接触面形成混合区。总之，机械扩散既可以在层流中获得，也可以从紊流中获得。这种扩散现象人们有时又称对流扩散。

分子扩散是由于液相中示踪剂浓度变化而引起的。示踪剂的分子依靠分子本身的热运动，从高深度带扩散到低浓度带，最后趋近于一种平衡状态从而形成混合区。

综上所述，由于水动力扩散现象的存在，渗流过程中的物质传递可由三个方面组成，即由达西定律引起的平均流动，由机械弥散引起的对流扩散和由浓度梯度引起的分子扩散。 （2） 技术应用

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? 计算注入水在平面各方向上的流速，了解油井水淹方向，多向受益的生产井，

由于油层在平面各方向上存在渗透性差异，导致各注水井平面上的水驱速度不同。在一个区块的各注水井中，注入不同的示踪剂，并在受益井上取样，分析各种示踪剂的达到时间，可得到对应注水井的水驱速度。这些资料可准确地提供出油井的水淹方向。

? 了解注入流体的体积波及状态，注入井注入示踪剂后，被追踪的流体在生产井

中突破时的注入体积，表示对应井间的体积波及效率。由于注入流体首先在高渗透层中产出，所以计算出的波及体积，可代表高渗层体积占该井总体积的百分数，从中可以得到窜流通道的体积概念。 ? 确定油层纵向上的非均质性，在多层开采（或单层存在多个渗透层段）情况下，

示踪剂产出曲线会出现多个峰值。示踪剂产生曲线的峰数与渗透层段有关。一般认为，示踪剂产出曲线有几个峰值，油层就有几个渗透层段。高渗透层峰值出现早、峰值高，峰形窄；中、低渗透层峰值出现晚，峰值低，峰形宽。因此，可根据峰值出现的早晚、峰值的高低、峰形的宽窄，以及峰数的多少来确定油层纵向上的非均质情况。

? 验证油水井连通， 注入井注入示踪剂后，对应的采油井中得到示踪剂响应，

说明注入井与采油井连通性好，如果采油井没有响应，表明在该对井间存在着封闭层。

5． 流体识别测井技术（ fluid identification log）

生产井中，同时存在着混合流动的油、气、水多相流体。一般采用流体识别测井确定每一相持率。常用的流体识别测井仪器有放射性密度计，压差密度计、低能源持水率计、电容法持水率计和微波持水率计等。这些仪器主要是利用油气水之间的差度差别、介电常数差别和放射性质量吸水系数的差别工作的。 （1） 放射性密度计

放射性密度计由伽马源、采样通道和记数器组成，由伽马源发射的伽马光子能量为0.661MeV，经混合流体衰减后，到达探测器的射线强度为：

I?Ioe???mL

式中Io——穿过取样室前的射线强度； I——穿过取样室后的射线强度； μ——质量吸收系数； L——取样通道长度； ρm——密度。

氧、氢、碳、铍、水、原油和甲烷的质量吸收系数随伽马射线能量Er的变化曲线。能量大于60keV之后，油、气、水的质量吸收系数近似相等。于是

I0I?m??L1n

式中Io、μ、L为已知量，I由伽马计数器确定。根据ρm值的大小可以确定产出流体的性质。

（2） 压差密度计

压差密度计由两个压敏箱（波纹管）组成，压敏箱中充满了导压性能很好的硅油，

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两个压敏箱之间的距离为两英尺，当两个压敏箱间的油水混合密度发生变化时，压差会发生变化，于是在换能器部分产能一个输出信号。

压差密度计的分辨率为0.005克/厘米3，比放射性密度计要高。对微小的压差变化可以识别出来。根据压差密度计测井曲线，可以直观看出烃类的产出层位及管内结构的变化。尤其应该注意的是，A、B为水层，但密度曲线无变化。这应结合测量测井予以进一步确定。

3、电容法持水率井

在三相生产井及密度差别不大的油水井中，除了密度资料之外应加测持水率曲线。电容法持水率计是利用油气水的介电物性差别确定持水率值的，分为连续型和取样式两种。连续型电容法持水率实际相当于一个同轴电容器，油气水混合物是电介质，当油气水的体积比不同时，混合介电常数将发生变化，电容量也发生变化。因此通过测电容量可以得到持水率值。电容器中心电极的半径为r，包裹电极的绝缘层半径为R1，绝缘材料的相对介电常数为εr1。电容器外电极内表面的半径为R2，高度为H。油气水混合物的相对介电常数为εr2。

一般情况下，地层水为矿化水，水呈导电性，当水包油（泡状流动，YW>0.3，高含水率），电容法持水率计将失去分辨油和水的能力（水的作用与导线类同，将内外探头连接起来）。因此高含水井目前都不采用连续型电容法持水率计。 4、低能源持水率计

油气是碳氢化合物，两者的差别在于碳和氧，能量低于30keV时，碳和氧的质量吸收系数差别较大。放射性低能源含水率计就是根据这一原理测量持水率的。

6．C/O能谱测井技术（carbon/oxygen spectrometry log ）

（1） C/O能谱测井原理

C/O能谱测井是利用14百万电子伏特（MeV）的特快脉冲中子轰击地层中各元素的原子核，发生非弹性散射，使其处于激发态而后散放出伽马射线，对这些伽马射线进行时间和能谱分析，可以得到地层中碳（C）、氧（O）、硅（Si）、钙（Ca）等元素的含量，从而计算出产层的含油饮和度、监视油田开发过程中产层含油饱和度的变化情况。 处于激发态的地层各种元素的原子核将同样释放出具有不同核辐射特征能量的非弹性散射伽马射线。例如碳（C12）的非弹性散射伽马射线的特征能量为4.43MeV,氧（16O）的为6.13MeV，硅（28Si）为1.78MeV，钙（40Ca）为3.75MeV等。

在实际测井中是采用碳的三个峰（即4.43、3.92、3.41MeV）和氧的三个峰（即6.13、5.62、5.11MeV）范围内，即C窗与O窗所包含的伽马射线总计数之比来评价产层的油水含量和有关地质参数，这就是为什么称之“C/O能谱”测井的理由所在。由于采用比值法，也减少了非弹性散射之外的伽马射线的影响，同时克服了可控脉冲中子源产额不稳对测井所带来的影响；提高了区分产层油水关系的灵敏度。

在实际测井中还记录了一定能量范围内的非弹性散射钙/硅（Ca/Si）能谱和俘获Si/Ca能谱，它们能较好的反应产层岩性。例如，一个大的C/O能谱值和一个大的Si/Ca能谱值（或小的非弹性散射Ca/Si能谱值）则意为着是一个含油饮和度高的油层。 （2） C/O能谱测井的特点

? C/O能谱测井适合的地质条件

? 产层的孔隙度υ高对C/O能谱测井有利。当υ＞20%时，利用C/O能谱测井

资料定量求出含油饱和度So；当10＜υ＜20%时，可定性划分油（气）、水、水淹层；当υ＜10%时，测井资料基本上不能使用。

? 泥质含量低对C/O能谱测井有利。当泥质含量小于10%时，可准确的求得剩

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