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1、碳氧比测井 原理、生产过程、解释过程,一、引言 二、碳氧比能谱测井原理与技术指标 三、碳氧比能谱解释系统与指标 四、碳氧比能谱解释流程及解释关键 五、碳氧比能谱解释步骤 六、质量控制,提 纲,一、引 言 碳氧比能谱测井是公司研究开发的新型碳氧比能谱测井仪。该仪器具有精度高、耐温和耐压的特点，可以在摄氏150度以下地层准确确定地层剩余油饱和度。随着探测器的不断改进和解释方法成熟，确定含油饱和度的精度和准确度都有了较大提高。 碳氧比能谱测井良好的地质效果为剩余油饱和度分布研究打下坚实基础。 碳氧比能谱测井又称（套后）剩余油饱和度测井。,二、碳氧比能谱测井原理,碳氧比能谱测井简要原理：通过向地层发射
2、14兆电子伏特的中子流后中子与各种原子核发生非弹性碰撞、俘获的过程。 第一个过程： 14兆电子伏特的中子流与各种原子核发生非弹性碰撞后，被激发的原子核返回基态时放射出伽玛射线，由这种次生伽玛形成的谱称为弹性伽玛射线谱简称为非弹性谱。 第二个过程： 中子经非弹性散射（碰撞）后损失了能量被减速为热中子，热中子被各种原子核俘获（即发生俘获反应）后放射出不同能量的次生伽玛射线，由这种次生伽玛形成的谱称为俘获伽玛射线谱简称为俘获谱。 中子从中子管产生并被地层俘获的过程，相应的俘获伽马在时间上的分布谱称为俘获伽马时间谱。,中子轰击原子核时所诱发的伽马射线时序图,控制电路,倍压电路,中子发生器,中子屏蔽体
3、伽玛屏蔽体,BGO探测器,伽玛屏蔽体,数字传输 电路,碳氧比能谱测井井下仪总体框图,各种元素在相应的谱响应特点 （1）非弹谱中的次生伽玛射线的能量与其原子核性质有关，碳和氧元素等具有明显特征能量峰，这是碳氧比能谱测井关键点。 （2）俘获谱中的次生伽玛射线的能量与其原子核性质有关，硅、钙、氢、铁元素等具有明显特征能量峰，它们反映地层的岩性、孔隙性测井，这是碳氧比能谱测井主要辅助功能。 （3）氯元素的特征能量峰与钙元素的特征峰基本相当，因 此碳氧比能谱在高矿化度地层测井时，钙元素计数率包含钙和氯元素的功能。氯是地层水主要指示元素，是水性质最佳指示。是等效氯能谱测井。 （4）俘获对应非弹的任何比值都
4、是孔隙度的指示曲线，其中硅、总计数比值与补偿中子测井曲线相关程度大于0.9,常用的比值曲线： （1）碳氧比能谱测井是利用氘氚核反应产生的人工中子源。几十万伏的高电压下形成的核反应，反应强度与电压 密切相关，属于不稳中子源。 （2）消除不稳中子源产生影响的方法是采用比值技术。 a、非弹谱主要比值：碳氧比、碳钙比曲线。 b、俘获谱主要比值：硅钙比、氢硅比、铁硅比、氯硅比、钙铁比曲线。 c、俘获氯、硅、总计数与对应非弹部分计数比曲线。 （3）各种计数率的归一化处理。有用的硅、钙、氢、铁元 素的归一化曲线。,各种碳氧比能谱测井的探测器技术指标比较 探测器 NaI BGO GSO 相对光输出 100 1
5、3 20 能量分辨率 6.5% 9.3% 8.0% (1厘米3晶体，622千电子伏特) 密度（克/厘米3） 3.67 7.13 6.71 有效原子序数 51 75 59 衰减常数(毫微妙) 230 300 56600 易碎性 是 否 是 潮解 是 否 否 是否要杜瓦瓶 否 是 否 注：从各种技术指标看BGO探测器性能明显好于NaI探测器，某些指标好于GSO探测器。缺点是温度特性差。碳氧比能谱在解决温度问题有了突破。可以在摄氏150高温下连续测井8-10小时。,国内主要碳氧比测井仪器应用技术指标比较 仪器 2727 RMT DLS DCO PCO 探测器 NaI GSO BGO BGO BGO
6、仪器尺寸 90mm 64mm 90-102mm 90mm 90mm 探测器个数 1 1 1 2 2 动态范围 0.15 0.2 0.22 0.23 0.25 温度特性(摄氏) 125 150 135 140 140 减俘获本底方法 固定 固定 固定 固定 浮动 减退降本底方法 无 无 无 无 有 谱峰峰漂校正 手动 手动 手动 手动 自动 饱和度解释误差 13%-15% 13%-15% 10%-12% 8%-10% 5%-8% 孔隙度适应范围 20% 20% 15% 15% 15% 分层能力 1米 1米 0.8米 0.8米 0.8米,各种套后剩余油检测技术比较 碳氧比 中子寿命 氯能谱 硼中子
7、测渗测 工程要求 裸套管 裸套管 裸套管 作业管 洗井、压井 影响 有 有 有 无 对地层水要求 无限制 盐水饱和 盐水饱和 射孔井段 测量时效 36米/小时 60米/小时 60米/小时 两次、180米/小时 温度特性(摄氏) 150 125 125 125 定量孔隙度范围 15% 20% 20% 定性 半定量孔隙度范围 10% 15% 15% 定性 饱和度解释精度 8%-10% 10%-15% 10%-15% 定性 分层能力 0.8米 0.6米 0.8米 0.6米,碳氧比与电阻率测井共同点与差别 项目 碳氧比测井 电阻率测井 反映对象 含油、岩性 含油、岩性 精度 低 高 动态范围 小 大
8、探测深度 小 大 测量物理量 含碳量 地层水导电能力 侵入的影响 无 有 地层水矿化度影响 无 有 测量环境 套管井 裸眼井,三、碳氧比能谱解释系统与指标 厚 度 指 标：0.8米以上的地层定量解释、0.5米至0.8米的地层 半定量解释； 孔隙度指标：对孔隙度15以上的地层定量解释、对孔隙 度10%-15的地层半定量解释、对孔隙度10 以下的地层定性解释； 饱和度指标： 定量解释的含油饱和度计算误差小于8、半 定量解释的含油饱和度计算误差小于12； 产水率指标：产水率计算误差小于10%；产水率计算误差 小于20。,碳氧比能谱处理系统,谱予处理技术,谱处理技术,予处理,精细解释,谱数据格式转换,
9、谱数据编辑,谱数据合成,谱数据滤波,谱减俘获本底本底,谱峰校正技术,谱归一化处理,能窗窗,比值计算方法,最小二乘解谱,谱拟合技术解谱,曲线编辑,曲线处理,曲线校深,交绘图分析,井眼校正,水泥环校正,曲线高分辨处理,计算泥质含量,计算孔隙度,估算钙质含量,归零化硅钙比,归零化碳氧比,解释分析与应用,标准硅钙比,确定归零化值,标准碳氧比,确定归零化值,直接滤波,加权滤波,分解滤波合成,异常数据修改,异常数据替换,临近数据比较,定系数俘获本底,变系数俘获本底,非弹指数本底,单窗法取值,多窗法取值,多峰加权取值,四、碳氧比能谱解释流程及解释关键,1、解释流程： 碳氧比能谱解释主要分裸眼井预处理、曲线校
10、深、确定泥质参数、确定俘获曲线的归零化值、确定非弹曲线的归零化值、解释结果评价、分层取值、编制解释报告等部分构成。 值得注意的是曲线校深包括裸眼井之间深度校正和碳氧比曲线校深。校深要层中点误差不大于0.05米，因此校深的要求十分高。归零化成果图是否美观，主要取决于校深的好坏。常规曲线深度误差小于0.3米，必须校正到0.05米以下。碳氧比与常规曲线误差也要在0.05米以下。确保所获得的成果图不能出现“水圈”现象。,2、碳氧比能谱解释中关键概念 主力产层：当合试或合采多个储集层时，一个或几个相对渗透率较高的层并称为主产层。 主产部位：在某一产层中，一处或几处相对渗透率较高的部位并称为主产部位。 通
11、常主产部位是分析厚层的关键概念。主产层是分析多层合采的关键概念。 测井曲线层间过渡值：指测井仪器接近层界面时受层界面影响的综合反映值。通常 它是一个曲线由谷到峰或由峰到谷的过渡部位。对于对称电极系列，过渡值中点是 层界面。过渡越小仪器分辨率越好，通常所说的仪器纵向分辨率即是指去掉上、下 过度部位即过渡区后还可以测定的一个点时称仪器纵向分辨能力。例如某仪器最大 分辨能力为0.5米，指上边界与下边界过渡区在0.25米。 测井曲线的极值：在测井曲线解释时，有许多部位测井曲线呈极值状态。这些是测 井曲线典型特征。极值分两种（1）无边界的影响的极值：（2）有边界影响的极值 。大多数情况下极值均受界面影响
12、，因此大多数测井曲线极值部分是视有用信息。 测井曲线的台阶、平台：指某一层内去掉上下边界产生的过渡区后，层内出现的曲 线变化较小的部分称为曲线台阶、平台。 极值、台阶、平台、拐点是测井曲线正确反映地质信息的有效部分，测井曲线取值 主要是这些特征值。解释时特征值可信度较高，因而分析问题时取特征值。,3、碳氧比能谱解释标准(修订版） 1、根据地层的渗透率划分地层的产液能力的解释标准 液体渗透率小于等于 0.01 毫达西 干 层 介于 0.010.1 毫达西 一类差产层 介于 0.11.0 毫达西 二类差产层 大于等于 1.0 毫达西 产 层 2、根据地层的产水率确定地层的产液性质： 3.1 液体渗
13、透率介于0.01毫达西与0.1毫达西的地层解释标准 产水率介于 0% 40% 未水淹 (差油层) 介于 40% 70% 4级水淹 (差油层) 介于 70% 90% 3级水淹 (差油层) 介于 90% 99% 2级水淹 (差油层) 等于 100% 1级水淹 (差油层) 3.2 液体渗透率介于0.1毫达西与1毫达西的地层解释标准 产水率介于 0% 30% 未水淹 (差油层) 介于 30% 50% 4级水淹 (差油层) 介于 50% 75% 3级水淹 (差油层) 介于 75% 90% 2级水淹 (差油层) 介于 90% 98% 1级水淹 (差油层) 介于 98% 100% 0级水淹 (差油层) 3.
14、3 液体渗透率介于1毫达西与10毫达西的地层解释标准 产水率介于 0% 20% 未水淹 (油层) 介于 20% 40% 4级水淹 (油层) 介于 40% 60% 3级水淹 (油层) 介于 60% 80% 2级水淹 (油层) 介于 80% 96% 1级水淹 (油层) 介于 96% 100% 0级水淹 (油层) 3.4 液体渗透率大于等于10毫达西的地层解释标准 产水率介于 0% 10% 未水淹 (油层) 介于 10% 35% 4级水淹 (油层) 介于 35% 60% 3级水淹 (油层) 介于 60% 80% 2级水淹 (油层) 介于 80% 95% 1级水淹 (油层) 介于 95% 100% 0
15、级水淹 (油层),五、碳氧比能谱解释步骤 第一步：测井前的准备（解释工程师去解释站和采油厂搜集资料） 1、搜集裸眼井测井资料：（1）借裸眼井解释综合图；（2）借裸 眼井测井数字记录盘或带；（3）借邻井解释综合图。 2、搜集生产井生产数据：（1）了解射孔方案；（2）补孔前后的 生产数据；（3）作业情况；（4）注水井配备及目前注水效果。 3、详细了解测井目的和要求，测量井段。特别了解重点井段生产 历史。 第二步：测井方案设计（解释工程师根据采油厂测井通知单要求设计） 1、测量井段详细划分，落实加速井段和泥岩段测量方案。 2、确定重复井段位置。预测可能出现的情况。 3、确定异常井段现象的验证方法和条
16、件。 第三步：测井及质量控制（小队长负责采集质量，现场解释时解释人员 负责采集质量） 1、常规要求按验收标准执行。 2、异常段须证实。 3、测井方案调整须解释工程师同意后方可改动。,第四步：处理与解释、审核（解释工程师、主任解释工程师） 1、格式转换、数值化。 2、予处理：（1）曲线滤波；（2）曲线合并；（3）曲线校深； （4）统一采样深度和处理深度。 3、资料处理：（1）岩性分析；（2）硅钙比归零化处理；（3） 碳氧比归零化处理；（4）解释结果初步评价； （5）按照解释标准落实解释结论。（6）提出生 产方案 4、根据解释标准和该井生产状况、已有的经验审核人落实解释 结论。确定生产方案。 第五
17、步：提交解释结果（解释工程师） 1、要求本井解释工程师亲自将解释结果直接交给采油厂应用工 程师。 2、解释工程师必须向采油厂工程师详细介绍本井解释结果及其 应用方法，提出我方的建议和看法。了解采油厂的意见和看 法，为进一步提高打下基础。 3、搜集以前完成碳氧比能谱的效果。,六、质量控制 1、根据对碳氧比曲线误差要求推算测井速度： 2、实际测井的速度必须小于推测测井速度：碳氧比能谱的测井速度要求很高，必须满足。实际测井中有记录文件，测井小队无法修改，解释人员可以观察该井测速。 3、谱峰特征：每张谱都被记录，由于统计涨落存在，小队很难修改谱文件，这使得测井资料质量得到保证。 4、特殊层测量标准：钙
18、层、水层、泥岩层、纯油层的曲线必须有相对应的响应，是校深、予处理关键部位，必须测准。 4、测量段、加速段、重复段、验证段确定根据：解释人员根据测井通知单和该井生产实际，结合解释人员经验设计。,附录：碳氧比能谱曲线验收标准 31 接到测井通知单后，由解释工程师核准并确定测量井段、重复段方可测井。 32 仪器加电后必须有10分钟定点测量：深度在2000米以内时谱峰正常、所记录的碳与氧的总计数之和在1000011000之间可连续测井。深度在2000米至3000米时谱峰正常、所记录的碳与氧的总计数之和在800010000之间可连续测井。深度在3000米至3500米时谱峰正常、所记录的碳与氧的总计数之和
19、在60008000之间可连续测井。 33 测速控制在30-35m/h之间。测速超过36m/h的段不得大于0.5米。 34重复段的长度不得小于10米，滤波后非弹碳氧比曲线重复段形态相似，俘获硅钙比曲线重复误差小于8%。,35淡水饱和地层Si/Ca曲线所反映的地层岩性特征必须与其它测井曲线一致，盐水饱和地层NC/NI曲线所反映的地层岩性特征必须与其它测井曲线一致。未滤波前曲线不得出现平台值。 36测量井段内声波时差低于钙层声波时差、电阻率大于油层电阻率、自然伽玛明显低值的0.8米以上钙质层所测的碳氧比曲线必须是明显的极大值，硅钙比必须是明显极小值，该层的重复时形态必须相似。 37 因故每次加电重新测量时，测量井段内至少存在一个厚度在5m以上的泥岩段和一层2米厚、孔隙度在20%以上的砂岩段。 38 按附录A（标准的附录）填写图头。 曲线图上的深度必须清晰可辨，目的层中至少有下个深度值被标出。 必须标明所用仪器编号、标准刻度井35%孔隙度的纯油、水层碳氧比刻度值，BGO测井仪相应碳氧比刻度差值不得小于0.10，纯水层值在0.480.52。,