CN114382463B - 一种放射性同位素测井示踪剂井下筛选装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种放射性同位素测井示踪剂井下筛选装置，包括包括装置本体，以及设置在装置本体内部的上同位素仓、中同位素仓和下同位素仓；上同位素仓、中同位素仓和下同位素仓在竖直方向上从上到下依次设置，即中同位素仓位于上同位素仓和下同位素仓之间，上同位素仓位于中同位素仓的上部；可筛选出与注入水比重最匹配的示踪剂，解决了因示踪剂比重不匹配导致的同位素测井数据不合格难题，对油田不同测井区块、不同矿化度注水和精细测井尤有意义。借助井下注入水的高压和真实的温度环境代替地面检测时昂贵庞大的超高压发生装置来检测示踪剂的破碎率和同位素脱附率，避免了其放射性同位素沾染和数据失真难题。
Description
技术领域
本发明涉及油田测井工具技术领域，尤其是涉及一种放射性同位素测井示踪剂井下筛选装置。
背景技术
注水是油田稳产的基础，是提高注水开发效果和油田持续稳产的重要手段，也正因为此注入剖面测井是注水开采和以水驱油的核心内容，其测井资料为监测单井注入动态，揭示层间、层内矛盾，调整注入剖面(如分层配注调剖、堵水调剖、酸化、压裂) 提供科学依据；为井组以及区域注采关系调整提供测井资料；通过对注入剖面测井的研究及地下动、静态资料的分析对比，可以间接地了解相邻油井产液剖面，为方案综合调整和提高采收率提供科技支撑。同位素注入剖面测井由于其施工工艺简单，施工成本低，在油田一直被广泛应用。同位素注入剖面测井的最优情况是同位素的比重和注入水的比重相同，示踪剂在水中呈悬浮状态，否则示踪剂会出现上浮下沉现象，从而造成测井数据数据失真，同位素测井资料不合格。但是，油田各油藏注水方式各不相同，水质差异较大，不同地区地下水的矿化度也迥然不同，而且即使同一口井内水的比重也会随深度、温度变化而变化，因而现有同位素测井示踪剂厂家在地面分选示踪剂比重的方法，难以兼顾不同测井区块和不同井深注入水比重的差异，难以满足当前大多数油田分层注水、精细驱水的测井需求。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足提供一种放射性同位素测井示踪剂井下筛选装置。
本发明采用以下技术方案：
一种放射性同位素测井示踪剂井下筛选装置，包括装置本体(1)，以及设置在装置本体(1)内部的上同位素仓(14)、中同位素仓(16)和下同位素仓(18)；上同位素仓(14)、中同位素仓(16)和下同位素仓(18)在竖直方向上从上到下依次设置，即中同位素仓(16)位于上同位素仓(14)和下同位素仓(18)之间，上同位素仓(14) 位于中同位素仓(16)的上部；上同位素仓(14)、中同位素仓(16)和下同位素仓(18) 之间连通，且三者之间的连通位置均设置有多孔阀门；具体为：上同位素仓(14)、中同位素仓(16)之间设置第二多孔阀门(15)；中同位素仓(16)和下同位素仓(18) 之间设置第三多孔阀门(17)；在上同位素仓(14)的上部开口位置设置有第一多孔阀门(13)和第一阀门(12)，第一阀门(12)位于最外部；下同位素仓(18)的下部开口位置设置有第四多孔阀门(19)和第二阀门(20)，第二阀门(20)位于最外部。
所述的筛选装置，多孔阀门孔径小于示踪剂的粒径；所述多孔阀门打开的时候液体和示踪剂均能自由通过，多孔阀门关闭的时候只有液体能通过，而示踪剂无法通过。
所述的筛选装置，还包括控制器(3)、测压单元(4)、测温单元(5)、测流速单元(6)。
所述的筛选装置，控制器(3)，用于控制测压单元(4)、测温单元(5)和测流速单元(6)，将井下的压力、温度和流速信号转换为电压信号，经电缆(2)上传至地面数据采集站。
所述的筛选装置，测压单元(4)，井压的测量采用惠斯通电桥构建的压力测量电路，将输出信号转换为频率信号后，由单片机进行计数和编码。
所述的筛选装置，测温单元(5)，井温的测量采用的是由高精度的电阻和铂电阻温度传感器构成的桥式电路，温度传感器输出的信号经过放大后依次转换为直流信号和频率信号，由单片机内部的定时计数器计数。
所述的筛选装置，测流速单元(6)，根据超声波的传播速度差来计算流体流量，主要包括超声换能器和流量传感器。
所述的筛选装置，上同位素仓(14)、中同位素仓(16)和下同位素仓(18)三者采用直径相同的圆筒形仓，三个圆筒形仓同轴。
所述的筛选装置，还包括一设置在装置本体(1)内部的取水仓(9)，用于将井下注入水进行取样带回地面；取水仓(9)包括注水管(8)和排水管(11)，通过第三阀门(7)和第四阀门(10)分别控制注水管(8)和排水管(11)的开启。
所述的筛选装置，步骤(1)所述混合示踪剂所含放射性同位素为钡-131或碘-131，其赋存在多孔载体内，外覆有机试剂，与水比重相近；多孔载体为二氧化硅或活性炭。
本发明提出的放射性同位素测井示踪剂筛选装置，可筛选出与注入水比重最匹配的示踪剂，解决了因示踪剂比重不匹配导致的同位素测井数据不合格难题，对油田不同测井区块、不同矿化度注水和精细测井尤有意义。筛选装置内分选出的测井示踪剂，在拟测井段处受井下注入水高温高压影响会出现少量的破碎和同位素脱附现象，当筛选装置被提离出井口后在地面上测得的破碎率和脱附率却能代表井下真实的测井数据，本发明方法及装置不需要地面检测昂贵庞大的超高压发生装置，并避免了其放射性沾染和数据失真难题。本发明筛选装置获取的比重、压力、温度、流速、破碎率、脱附率和注入水的比重、矿化度、组分等综合信息，对优化示踪剂及其注入和监测工艺，分层和精细测井具有重要意义。
附图说明
图1为一种放射性同位素测井示踪剂井下筛选装置示意图；
图中：1、装置本体；2、电缆；3、控制器；4、测压单元；5、测温单元；6、测流速单元；7、第三阀门；8、注水管；9、取水仓；10、第四阀门；11、排水管；12、第一阀门；13、第一多孔阀门；14、上同位素仓；15、第二多孔阀门；16、中同位素仓； 17、第三多孔阀门；18、下同位素仓；19、第四多孔阀门；20、第二阀门。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
参考图1，放射性同位素测井示踪剂井下筛选装置，包括装置本体1，以及通过技术人员所熟知的方式设置在装置本体1内部的控制器3、测压单元4、测温单元5、测流速单元6、上同位素仓14、中同位素仓16和下同位素仓18；上同位素仓14、中同位素仓16和下同位素仓18在竖直方向上从上到下依次设置，即中同位素仓16位于上同位素仓14和下同位素仓18之间，上同位素仓14位于中同位素仓16的上部；上同位素仓 14、中同位素仓16和下同位素仓18之间通过管道连通，且三者之间的连通位置均设置有多孔阀门；具体为：上同位素仓14、中同位素仓16之间设置第二多孔阀门15；中同位素仓16和下同位素仓18之间设置第三多孔阀门17；除此之外，在上同位素仓14的上部开口位置设置有第一多孔阀门13和第一阀门12，第一阀门12位于最外部；下同位素仓18的下部开口位置设置有第四多孔阀门19和第二阀门20，第二阀门20位于最外部。
多孔阀门孔径小于示踪剂的粒径；所述多孔阀门打开的时候液体和示踪剂均能自由通过，多孔阀门关闭的时候只有液体能通过，而示踪剂无法通过(相当于有一层筛板)；阀门12和20用于示踪剂筛选时注入水进出的控制。
优选的，上同位素仓14、中同位素仓16和下同位素仓18三者采用直径相同的圆筒形仓，三个圆筒形仓同轴。
优选的，进一步包括一取水仓9，用于将井下注入水进行取样带回地面；取水仓9包括注水管8和排水管11，通过第三阀门7和第四阀门10分别控制注水管8和排水管 11的开启。
控制器3，用于控制测压单元4、测温单元5和测流速单元6，将井下的压力、温度和流速信号转换为电压信号，经电缆2上传至地面数据采集站。
测压单元4，井压的测量采用惠斯通电桥构建的压力测量电路，将输出信号转换为频率信号后，由单片机进行计数和编码。
测温单元5，井温的测量采用的是由高精度的电阻和铂电阻温度传感器构成的桥式电路，温度传感器输出的信号经过放大后依次转换为直流信号和频率信号，由单片机内部的定时计数器计数。
测流速单元6，根据超声波的传播速度差来计算流体流量，主要包括超声换能器和流量传感器。
放射性同位素测井示踪剂的制备：制备含放射性同位素钡-131或碘-131的溶液；将二氧化硅或活性炭多孔吸附微球浸入溶液，吸附放射性同位素离子，干燥；加入BaSO4或AgNO3沉淀剂溶液，用沉淀剂固定放射性同位素离子，干燥；用树脂胶、防静电剂、耐温剂、表面活性剂依次处理载体表面，烘干后制得放射性同位素测井示踪剂。
放射性同位素测井示踪剂粒径的选择方法：根据拟测井段地层的孔隙度资料确定放射性同位素测井示踪剂的粒径，同位素示踪剂的直径应略大于油藏喉道直径，从而使示踪剂滤积在吸水层地层表面，用于吸水剖面的测定；伽马仪器的最大探测深度为40cm，同位素示踪剂粒径过小，会进入地层，无法监测到。
混合示踪剂的制备：混合示踪剂内各示踪剂的比重应覆盖油田拟测区块注入水的大致比重，譬如拟测区块注入水的比重如果为1.03g/cm3，那么拟测井段注入水的比重真实值应该在该值附近变化，可以考虑选择1.010g/cm3、1.015g/cm3、1.020g/cm3、 1.025g/cm3、1.030g/cm3、1.035g/cm3、1.040g/cm3和1.045g/cm3等同等重量的示踪剂，搅拌混匀，形成待筛选的混合示踪剂。
步骤(1)，示踪剂装仓：阀门12和20、多孔阀门13、15旋开，多孔阀门17和19 关闭，通过导管将混合示踪剂添加进筛选装置的同位素仓16内多孔阀门17的上方；在添加过程当中，混合示踪剂与导管之间的摩擦力可以降低示踪剂与多孔阀门17之间的碰撞力；
为了进一步降低该碰撞的程度，可选择关闭阀门20和多孔阀门17、19，打开阀门12和多孔阀门13、15，往同位素仓18、16内注水，当同位素仓16内的水接近多孔阀门15时，停止注水；预先将混合示踪剂浸入水中与水混合，将和水混合后的混合示踪剂通过导管一同转移进同位素仓16内；打开阀门20，水泄出，混合示踪剂被滤留至多孔阀门17的上方；关闭所有阀门。
步骤(2)，筛选装置投放：将筛选装置向下释放至井下拟测井段处；控制器3分别控制测压单元4、测温单元5和测流速单元6测量获取拟测井段处的压力、温度和流速数据，井下压力、温度和流量流速信号被转换为电压信号，经电缆2上传至地面数据采集站。打开第一阀门12和第二阀门20，拟测井段的注入水通过第一阀门12、第一多孔阀门13、第二多孔阀门15、第三多孔阀门17、第四多孔阀门19和第二阀门20进入上同位素仓14、中同位素仓16和下同位素仓18，中同位素仓16内的同位素示踪剂浸泡在注入水中，过一段时间后，当中同位素仓16内具有与注入水相同的压力、温度时依次关闭第一阀门12和第二阀门20，此时中同位素仓16、上同位素14和下同位素仓 18内的注入水为静止状态。
步骤(3)，示踪剂分层：当同位素仓16内注入水流动停止时，不同比重的放射性同位素测井示踪剂会发生分层，小于注入水比重的示踪剂上浮，大于注入水比重的示踪剂下沉，与注入水比重相同的示踪剂悬浮。此时打开多孔阀门15，比重小的示踪剂上浮进入同位素仓14；打开多孔阀门17，比重大的同位素示踪剂进入同位素仓18；一段时间以后，分层停止，依次关闭多孔阀门15和17，同位素仓16内的放射性同位素测井示踪即是筛选出来的示踪剂，呈悬浮状态，具有与待测注入水相似的比重，通过该筛选方法可以筛选获得与拟测井段处注入水比重最相近的同位素示踪剂。
步骤(4)，拟测井段井下注入水的取样：打开第三阀门7和第四阀门10，当取水仓 9内充满注水后，依次关闭第三阀门7和第四阀门10，完成对拟测井段井下注入水的取样，在地面分析其比重、矿化度、组分等信息，用于分层和精细测井。
步骤(3)，筛选装置提出：当筛选装置被提离出井口后，取出同位素仓16内的放射性同位素测井示踪剂，在地面1个标准大气压下测试所筛选出示踪剂的比重、破碎率和同位素脱附率。比重采用粒比重分布仪法测定。破碎率，将筛选出的示踪剂过筛，称重，与初始示踪剂添加重量相比获得。通过测量放射性活度的变化值来计算示踪剂的脱附率。
利用筛选装置获取的比重、压力、温度、流速、破碎率、脱附率和注入水的比重、矿化度、组分等综合信息，优化示踪剂及其注入和监测工艺，满足分层和精细测井需求。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种放射性同位素测井示踪剂井下筛选装置，其特征在于，包括装置本体(1)，以及设置在装置本体(1)内部的上同位素仓(14)、中同位素仓(16)和下同位素仓(18)；上同位素仓(14)、中同位素仓(16)和下同位素仓(18)在竖直方向上从上到下依次设置，即中同位素仓(16)位于上同位素仓(14)和下同位素仓(18)之间，上同位素仓(14)位于中同位素仓(16)的上部；上同位素仓(14)、中同位素仓(16)和下同位素仓(18)之间连通，且三者之间的连通位置均设置有多孔阀门；具体为：上同位素仓(14)、中同位素仓(16)之间设置第二多孔阀门(15)；中同位素仓(16)和下同位素仓(18)之间设置第三多孔阀门(17)；在上同位素仓(14)的上部开口位置设置有第一多孔阀门(13)和第一阀门(12)，第一阀门(12)位于最外部；下同位素仓(18)的下部开口位置设置有第四多孔阀门(19)和第二阀门(20)，第二阀门(20)位于最外部；多孔阀门孔径小于示踪剂的粒径；所述多孔阀门打开的时候液体和示踪剂均能自由通过，多孔阀门关闭的时候只有液体能通过，而示踪剂无法通过。
2.根据权利要求1所述的筛选装置，其特征在于，还包括控制器(3)、测压单元(4)、测温单元(5)、测流速单元(6)。
3.根据权利要求2所述的筛选装置，其特征在于，控制器(3)，用于控制测压单元(4)、测温单元(5)和测流速单元(6)，将井下的压力、温度和流速信号转换为电压信号，经电缆(2)上传至地面数据采集站。
4.根据权利要求3所述的筛选装置，其特征在于，测压单元(4)，井压的测量采用惠斯通电桥构建的压力测量电路，将输出信号转换为频率信号后，由单片机进行计数和编码。
5.根据权利要求3所述的筛选装置，其特征在于，测温单元(5)，井温的测量采用的是由高精度的电阻和铂电阻温度传感器构成的桥式电路，温度传感器输出的信号经过放大后依次转换为直流信号和频率信号，由单片机内部的定时计数器计数。
6.根据权利要求3所述的筛选装置，其特征在于，测流速单元(6)，根据超声波的传播速度差来计算流体流量，包括超声换能器和流量传感器。
7.根据权利要求1所述的筛选装置，其特征在于，上同位素仓(14)、中同位素仓(16)和下同位素仓(18)三者采用直径相同的圆筒形仓，三个圆筒形仓同轴。
8.根据权利要求1所述的筛选装置，其特征在于，还包括一设置在装置本体(1)内部的取水仓(9)，用于将井下注入水进行取样带回地面；取水仓(9)包括注水管(8)和排水管(11)，通过第三阀门(7)和第四阀门(10)分别控制注水管(8)和排水管(11)的开启。
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