CN103352689A - 一种利用放射性示踪测井技术确定井径的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油、天然气开采工程测井领域，特别涉及一种利用放射性示踪测井技术确定井径的方法,采用示踪剂双段塞速度法和示踪剂双段塞损耗法两种测井技术结合的方法，步骤如下：仪器下井测一条基线；返回全流量层；在全流量层释放两个示踪剂段塞；立即将仪器下到第一个吸水层上面等待双段塞到来；用探测器探测以上两个段塞，记录两条伽马曲线，两个伽马峰值间距即两个段塞的初始间距L₀，基线与最先到达的段塞的伽马曲线的包络面积为S₀；本发明将主要应用于测定注入剖面的放射示踪测井技术用于生产测井的工程测井，无需使用机械臂向外伸展进行测量，只要仪器能下到井下即可测量井径的方法，大大降低了仪器沾污的风险，并提高测量的准确性。

Description

一种利用放射性示踪测井技术确定井径的方法

技术领域

本发明涉及石油、天然气开采工程测井领域，特别涉及一种利用放射性示踪测井技术确定井径的方法。 

背景技术

井径资料作为一种重要的测井资料，在确定生产井产出剖面时必须预先确定。只有确定了解释层的井径，才能结合流量测井的数据确定的流体平均速度计算出解释层的流量。 

目前，传统的井径测量常用方法是利用机械式多臂井径仪测井径，这种仪器用电机驱动机械测量臂下到测量井段需要伸开测量臂并使之紧贴井壁进行测量，在套管井中可以较好的进行井径测量。但是，这种多臂井径仪在下井前测量臂收拢，多臂井径仪这种机械结构和工作特点，使得仪器在井下复杂工作条件下（如裸眼井完井、出砂井、水平井和大斜度井中）易出现遇阻和遇卡现象，而无法正常工作。在裸眼井采油过程中，特别是在水平井中，需要向裸眼段放入封隔器等多种井下工具，还需要准确知道所放下工具的最佳位置及该处的裸眼井径结构,显然通过常规井径测量方法在探测裸眼完井井径时存在较大困难。 

井径测井属于工程测井，而放射性示踪测井技术通常在裸眼井测井中确定地层参数（含油饱和度、孔隙度和渗透率）；在套管井产层评价测井中确定地层参数（剩余油饱和度、孔隙度和渗透率）；用于生产动态测井中确定注入剖面,但放射性测井技术从未在套管井工程技术测井中特别是测井径方面有应用。主要原因是，放射性示踪测井技术如果采用常规多臂井径仪进行井径测井，必须先进行井径测井，再投放放射性示踪计，否则极易出现多臂井径仪的放射性沾污。放射性沾污是困扰工程技术人员的一个重要问题。出现沾污时会造成二次放射性污染，一方面增加对施工人员和环境的危害，增加清洗成本，另一方面必须待前次的放射性沾污的影响消除后才能进行再次测量，否则可能会影响下次测量的准确性。 

本专利中所用到的放射性示踪测井技术与美国专利US4622463A在施工方法上相近。但是，US4622463A专利《双段塞示踪法确定注入井剖面》，采用的测井技术是双段塞速度法，提取和记录的测井信号是双段塞的距离，目的是计算注入井的流量，得到注入剖面的信息，是放射性示踪测井技术在生产动态测井中确定注入剖面方面的应用，而不能确定井径。而本专利是将双塞速度法和双段塞损耗法两种测井技术结合起来，除了提取记录双段塞的距离，还要提取示踪曲线与基线所形成的钟形面积为S，目的是确定井径，特别是可以确定复杂井 眼条件下的井径信息，是放射性示踪测井技术在工程测井方面的应用。 

总之，本发明和美国专利所采用的测井技术不完全相同，所提取和记录的测井信号也不完全相同，并且在测井目、结果与应用领域上更是截然不同的。 

发明内容

本发明针对现有技术中不足，提供一种利用放射性示踪技术测井技术，无需使用机械臂向外伸展进行测量，只要仪器能下到井下即可测量井径的的方法，大大降低了仪器沾污的风险，并提高测量的准确性。 

本发明的技术方案是： 

一种利用放射性示踪测井技术确定井径的方法，采用示踪剂双段塞速度法和示踪剂双段塞损耗法两种测井技术结合的方法，所述确定井径的方法的具体测量步骤如下： 

（1）仪器下井测一条基线； 

（2）返回全流量层； 

（3）在全流量层释放两个示踪剂段塞； 

（4）立即将仪器下到第一个吸水层上面等待双段塞到来； 

（5）用探测器探测以上两个段塞，记录两条伽马曲线，两个伽马峰值间距即两个段塞的初始间距L₀，基线与最先到达的段塞的伽马曲线的包络面积为S₀； 

（6）随后仪器下到第i（i=1，2，....）个吸水层下面再次等待双段塞的到来，当两个示踪剂段塞随注入水向下运移时，用探测器探测这两个段塞，测量出不同深度上两个段塞的伽马脉冲峰的距离L_i（i=1，2，....），同时得到基线与前段塞的伽马曲线包络面积S_i（i=1，2，....）。 

所述一种利用放射性示踪测井技术确定井径的方法，采用示踪剂双段塞速度法和示踪剂双段塞损耗法进行计算的具体步骤如下： 

（1）对于不可压缩流体，根据质量守恒定律，按示踪剂段塞损耗法进行分析，有： 

$\frac{Q_1}{Q_0}=\frac{S_1}{S_0}$

（2）前后两个段塞在基线Z₁′前后的距离分别为L₀和L₁，流体在基线Z₁′前后的流量分别记为Q₀和Q₁，在Z₁′前后的平均流通截面积分别是A₀和A₁，后一个段塞从深度z₀运移到深度z₁的距离L′，所用时间Δt₁可以表示为： 

$\mathrm{\Δ}{t}_1=\frac{A_0({z_1}^{\′}-z_0)}{Q_0}+\frac{A_1(z_1-{z_1}^{\′})}{Q_1}$

（3）在同样的时间内，前一个段塞从深度z₀+L₀运移到深度z₁+L₁，所以时间为Δt₂，显然Δt₂＝Δt₁。Δt₂可以表示为： 

$\mathrm{\Δ}{t}_2=\frac{A_0({z_1}^{\′}-z_0-L_0)}{Q_0}+\frac{A_1(z_1+L_1-{z_1}^{\′})}{Q_1}$

（4）因为：Δt₁＝Δt₂，所以： 

$\frac{A_0({z_1}^{\′}-z_0)}{Q_0}+\frac{A_1(z_1-{z_1}^{\′})}{Q_1}=\frac{A_0({z_1}^{\′}-z_0-L_0)}{Q_0}+\frac{A_1(z_1+L_1-{z_1}^{\′})}{Q_1}$

（5）整理得： 

$\frac{Q_1}{Q_0}=\frac{A_1{L}_1}{A_0{L}_0}$

Z₁′前后流量变化ΔQ＝Q₀-Q₁。分析下面两种情况： 

（6）当ΔQ＝0，流量没有变化，段塞没有经过射孔层，由步骤（5）公式有： 

$\frac{A_1{L}_1}{A_0{L}_0}=1$

（7）当ΔQ≠0，流量有变化，段塞经过射孔层。记录射孔层示踪剂段塞的伽马射线强度，示踪曲线与基线所形成的钟形面积为S，考察双段塞中的一个段塞，该示踪剂段塞在通过射孔层前后的钟型面积分别为S₀和S₁； 

根据步骤（1）和（5）公式，有： 

$\frac{A_1{L}_1}{A_0{L}_0}=\frac{S_1}{S_0}$

（8）由流体流流通截面积公式A=0.25πD²，可以得到井径D计算公式： 

当ΔQ＝0，从第i个解释点到第i-1个解释点无射孔，由步骤（5）公式得到： 

$D_i=D_{i-1}{\left(\frac{L_{i-1}}{L_i}\right)}^{0.5}$

当ΔQ≠0，从第i个解释点到第i-1个解释点有射孔，由步骤（7）公式得到： 

$D_i=D_{i-1}{\left(\frac{S_i{L}_{i-1}}{S_{i-1}{L}_i}\right)}^{0.5}$

本发明的有益效果如下：本发明采用示踪剂段塞速度法和示踪剂段塞损耗法两种测井技术结合的方法测定复杂井的井径，与现有测井径方法相比具有下述优点： 

（1）将主要应用于测定注入剖面的放射示踪测井技术用于生产测井的工程测井方面，同时，充分利用了双段塞放射性示踪测井的资料，将示踪剂段塞损耗法和示踪剂段塞速度法结合起来，更方便、准确地对复杂井径如裸眼井井径测定。 

（2）该方法无需使用机械臂向外伸展进行测量，只要仪器能下到井下即可测量井径的的方法，大大降低了仪器沾污的风险，并提高测量的准确性。 

（3）考虑沾污对测量精度带来的影响，特别是前段塞的部分示踪计在沾污井壁滞留后可能会被对后段塞一起携带而被一起探测到，这样测后段塞与基线所形成的包络面积就不准确，本专利计算方法采用前段塞的测量信号观察示踪计损耗，使检测数据更为准确。 

附图说明

附图1为裸眼井双示踪剂段塞速度法示意图。 

具体实施方式

本发明的具体实施方式如下： 

如图1，要测定该裸眼井的井径，包括以下 

一、具体步骤： 

（1）仪器下井测一条基线，该仪器为一般的测井仪器，双探头示踪式流量计； 

双探头示踪式流量计，由示踪剂注入器、套管节箍定位器、上伽马探测器、下伽马探测器和相应的电子线路组成。套管节箍定位器用于对测井曲线进行匹配。探测器安装在喷射器的下面。为了防止示踪剂喷射在井壁上，加装扶正器，使仪器居中。 

（2）返回全流量层； 

（3）在全流量层释放两个示踪剂段塞； 

（4）立即将仪器下到第一个吸水层上面等待双段塞到来； 

（5）用探测器探测以上两个段塞，记录两条伽马曲线，两个伽马峰值间距即两个段塞的初始间距L₀，基线与最先到达的段塞的伽马曲线的包络面积为S₀； 

（6）随后仪器下到第i（i=1，2，....）个吸水层下面再次等待双段塞的到来，当两个示踪剂 段塞随注入水向下运移时，用探测器探测这两个段塞，测量出不同深度上两个段塞的伽马脉冲峰的距离L_i（i=1，2，....），同时得到基线与前段塞的伽马曲线包络面积S_i（i=1，2，....）。 

二、双段塞速度法确定流量具体计算步骤如下： 

（1）对于不可压缩流体，根据质量守恒定律，按示踪剂段塞损耗法进行分析，有： 

$\frac{Q_1}{Q_0}=\frac{S_1}{S_0}$

（2）前后两个段塞在基线Z₁′前后的距离分别为L₀和L₁，流体在基线Z₁′前后的流量分别记为Q₀和Q₁，在Z₁′前后的平均流通截面积分别是A₀和A₁，后一个段塞从深度z₀运移到深度z₁的距离L′，所用时间Δt₁可以表示为： 

${\mathrm{\Δt}}_1=\frac{A_0({z_1}^{\′}-z_0)}{Q_0}+\frac{A_1(z_1-{z_1}^{\′})}{Q_1}$

（3）在同样的时间内，前段塞从深度z₀+L₀运移到深度z₁+L₁，所以时间为Δt₂，显然Δt₂＝Δt₁，Δt₂可以表示为： 

${\mathrm{\Δt}}_2=\frac{A_0({z_1}^{\′}-z_0-L_0)}{Q_0}+\frac{A_1(z_1+L_1-{z_1}^{\′})}{Q_1}$

（4）因为：Δt₁＝Δt₂，所以： 

$\frac{A_0({z_1}^{\′}-z_0)}{Q_0}+\frac{A_1(z_1-{z_1}^{\′})}{Q_1}=\frac{A_0({z_1}^{\′}-z_0-L_0)}{Q_0}+\frac{A_1(z_1+L_1-{z_1}^{\′})}{Q_1}$

（5）整理得： 

$\frac{Q_1}{Q_0}=\frac{A_1{L}_1}{A_0{L}_0}$

三、双段塞损耗法确定井径 

Z₁′前后流量变化ΔQ＝Q₀-Q₁，分析下面两种情况： 

（6）当ΔQ＝0，流量没有变化，段塞没有经过射孔层，由步骤（5）公式有： 

$\frac{A_1{L}_1}{A_0{L}_0}=1$

（7）当ΔQ≠0，流量有变化，段塞经过射孔层，记录射孔层示踪剂段塞的伽马射线强度， 示踪曲线与基线所形成的钟形面积为S，考察双段塞中的一个段塞，该示踪剂段塞在通过射孔层前后的钟型面积分别为S₀和S₁； 

根据步骤（1）和（5）公式，有： 

$\frac{A_1{L}_1}{A_0{L}_0}=\frac{S_1}{S_0}$

（8）由流体流流通截面积公式A=0.25πD²，可以得到井径D计算公式： 

当ΔQ＝0，从第i个解释点到第i-1个解释点无射孔，由步骤（5）公式得到： 

$D_i=D_{i-1}{\left(\frac{L_{i-1}}{L_i}\right)}^{0.5}$

当ΔQ≠0，从第i个解释点到第i-1个解释点有射孔，由步骤（7）公式得到： 

$D_i=D_{i-1}{\left(\frac{S_i{L}_{i-1}}{S_{i-1}{L}_i}\right)}^{0.5}$ 。

Claims (2)

1.一种利用放射性示踪测井技术确定井径的方法，其特征在于采用示踪剂双段塞速度法和示踪剂双段塞损耗法两种测井技术结合的方法，所述确定井径的方法的具体测量步骤如下： 

（1）仪器下井测一条基线； 

（2）返回全流量层； 

（3）在全流量层释放两个示踪剂段塞； 

（4）立即将仪器下到第一个吸水层上面等待双段塞到来； 

（5）用探测器探测以上两个段塞，记录两条伽马曲线，两个伽马峰值间距即两个段塞的初始间距L₀，基线与最先到达的段塞的伽马曲线的包络面积为S₀； 

（6）随后仪器下到第i（i=1，2，....）个吸水层下面再次等待双段塞的到来，当两个示踪剂段塞随注入水向下运移时，用探测器探测这两个段塞，测量出不同深度上两个段塞的伽马脉冲峰的距离L_i（i=1，2，....），同时得到基线与前段塞的伽马曲线包络面积S_i（i=1，2，....）。 

2.根据权利要求1所述的确定井径的方法，其特征在于采用示踪剂双段塞速度法和示踪剂双段塞损耗法进行计算的具体步骤如下： 

（1）对于不可压缩流体，根据质量守恒定律，按示踪剂段塞损耗法进行分析，有： 

（2）前后两个段塞在基线Z₁′前后的距离分别为L₀和L₁，流体在基线Z₁′前后的流量分别记为Q₀和Q₁，在Z₁′前后的平均流通截面积分别是A₀和A₁，后一个段塞从深度z₀运移到深度z₁的距离L′，所用时间Δt₁可以表示为： 

（3）在同样的时间内，前段塞从深度z₀+L₀运移到深度z₁+L₁，所以时间为Δt₂，显然Δt₂＝Δt₁，Δt₂可以表示为： 

（4）因为：Δt₁＝Δt₂，所以： 

（5）整理得： 

Z₁′前后流量变化ΔQ＝Q₀-Q₁，分析下面两种情况： 

（6）当ΔQ＝0，流量没有变化，段塞没有经过射孔层，由步骤（5）公式有： 

（7）当ΔQ≠0，流量有变化，段塞经过射孔层，记录射孔层示踪剂段塞的伽马射线强度，示踪曲线与基线所形成的钟形面积为S，考察双段塞中的一个段塞，该示踪剂段塞在通过射孔层前后的钟型面积分别为S₀和S₁； 

根据步骤（1）和（5）公式，有： 

（8）由流体流流通截面积公式A=0.25πD²，可以得到井径D计算公式： 

当ΔQ＝0，从第i个解释点到第i-1个解释点无射孔，由步骤（5）公式得到： 

当ΔQ≠0，从第i个解释点到第i-1个解释点有射孔，由步骤（7）公式得到： 

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