RPM测井仪在海外剩余油饱和度评价中的应用.pdf

0引言随着勘探开发的不断推进，海外部分开发区块已经进入开发的中后期。为了了解油层开采程度、判断油层水淹状况、确定剩余油饱和度以及监测油水界面的变化，往往需要开展剩余油饱和度测井。目前国内外比较先进的剩余油饱和度测井技术主要有PNX、RPM、RST、PNN、PND等，其中RPM是阿特拉斯推出的一种过油管/套管的一种饱和度测井仪，目前该仪器在海外部分国家已展开商业应用并取得了良好的应用效果。1仪器工作原理Atlas公司生产的储层性能监测仪（RPM）是一种新型的多功能脉冲中子测井仪。可以实现脉冲中子俘获（PNC）测量、脉冲中子能谱（C/O）测量、气体探测（Gasview）、脉冲中子持率（PNHI）测量、中子活化水流测量。如图1所示为RPM仪测量仪器串示意图，仪器外径 1.7in（43mm），长度为 30ft（9.1m），耐温 350（177）。RPM测井仪有1个脉冲种子发射器和3个碘化钠（NaI）晶体探测器。采用模块化设计，一次下井可以同时进行多种模式测量，可与生产测井仪（PLT）组合使用，主要指标（如表1）。1.1 仪器测量原理RPM测井仪测量脉冲中子与井眼周围及地层中的原子核发生相互作用而产生的伽马射线。脉冲中子发生器产生14MeV的高能快中子射入地层后,中子与井眼周围及地层中的原子核发生非弹性散射、弹性散射、中子俘获、活化作用。远、近探测器同时记录其完整的时间谱和能量衰减谱。1.2 仪器测量方式1.2.1 脉冲中子能谱（C/O）测量模式C/O测井是RPM最重要的模式之一。在该模式中，中子发生器发出的脉冲频率为10kHz，一个测量时序为100ms，前95ms包括950个脉冲，每100发射一个脉冲，记录非弹性散射能谱和俘获能谱；96ms-100ms测量本底谱，该本底谱是校正俘获谱、非弹性散射谱和测谱时间的重要依据。每个探头记录非弹性散射能谱、俘获伽马能谱和本底谱，将这些信息转换为主要的元素比，如C/O、非弹性Ca/Si及俘获Si/Ca等。1.2.2 脉冲中子俘获（PNC）测量模式PNC测井是RPM另一重要模式，在进行该模式RPM测井仪在海外剩余油饱和度评价中的应用摘要：储层性能监测仪RPM（Reservior Performance Monitor）是一种新的小直径高性能脉冲中子能谱仪。这种新型仪器的硬件系统具有脉冲中子俘获、脉冲中子能谱、脉冲中子持率、中子活化水流测量等多种工作模式。文章介绍了该仪器的基本测量原理以及利用RPM仪器的两种工作模式（C/O模式和PNC模式）确定剩余油饱和度的解释方法及应用实例。关键词：储层性能监测仪（RPM）；C/O模式；PNC模式；剩余油饱和度李鹏飞，毛海涛，康晓泉，张明（中国石油测井有限公司国际公司）特邀论文 国 外 测 井 技 术WORLD WELL LOGGING TECHNOLOGYAug.20232023年8月作者简介：李鹏飞（1986-），男，工程师，主要从事测井解释评价工作。71国 外 测 井 技 术2023年8月测井时，中子发生器的脉冲频率为1kHz，脉冲持续时间大约是60s，包括一个由28个脉冲组成的脉冲系列和衰减周期，每个衰减周期持续 1000s（1ms），28ms-32ms周期测量本底谱。同时记录的非弹性能谱和俘获能谱可以对其它模式进行背景校正。通过分析时间谱和能量谱，可以得到经过井眼和散射校正后的地层俘获截面（SGFC）曲线、用于井眼校正的包含井眼信息的俘获截面（SCBC）曲线等。1.2.3Gasview模式Gasview模式主要用于气体探测。它是利用脉冲中子与地层之间发生弹性碰撞后，氢原子对于热中子具有明显的减速能力，仪器通过记录超长、近两个探头伽玛射线计数率的差别，预测地层氢离子的含量，从而预测地层的含气饱和度。1.2.4脉冲中子持率（PNHI）测量模式类似C/O模式，中子源的脉冲频率1kHz，通过记录非弹性散射的短源距计数率和长源距计数率的比值曲线NF，确定油、气、水的持率，与其它测井资料结合可以用于斜井、水平井测井中井内流体性质的识别。图1 RPM仪测量仪器串示意图表1 RPM仪器主要性能指标722023年8月2解释方法2.1 C/O模式测井解释C/O资料处理主要有两个步骤，即预处理和资料解释。预处理主要是对多趟C/O记录文件和裸眼井数据文件进行数据处理，包括曲线的深度匹配，几次测井的曲线加权平均，然后选择高分辨率长短源距匹配比，对长短源距的C/O比数据进行综合解释等。资料解释主要对C/O曲线进行井眼尺寸、井筒内流体、孔隙度、矿物成分和泥质含量等校正，同时产生校正后的最大（C/O）max值（纯油）和最小（C/O）min值（纯水），根据不同的解释图版求出含油饱和度，公式见下式。式（1）中，S0为含油饱和度，C/O为测井值，(C/O)0为油层的C/O值，(C/O)W为纯水层的C/O值。2.2 PNC模式测井解释PNC测井可以得到俘获界面Sigma值，利用体积模型计算地层的剩余油饱和度。除此之外，还产生许多附加曲线，如RIN、RATO、RCS等不同门窗的长、短源距计数率比值曲线，主要用于指示油气层。其主要原理是气的中子寿命长，俘获截面小，油水的中子寿命短，俘获截面相对大，短源距探测的是油水和部分气体的信息，而长源距探头探测的包括大部分气的信息，根据此理论定性判别油气层。式（1）中，SW为含水饱和度，log，ma，sh，图2 Gasview模式气体探测原理示意图（2）（1）图3 A1井RPM测井解释成果图李鹏飞，等：RPM测井仪在海外剩余油饱和度评价中的应用73国 外 测 井 技 术2023年8月h，分别为PNC测井的Sigma值、岩石骨架、泥质、原油和地层水的Sigma值，为裸眼井孔隙度值，Vsh为泥质含量。3应用实例实例1A1井为中东某油田1976年完钻的一口老井，近两年含水率持续上升，为了了解未开发层位水淹状况及剩余油潜力部位，于 2022 年 12 月进行了RPM测井作业。下图为RPM测井解释成果图，从图中可以看出，由于邻井注水开发的影响，部分未开发层（如4号和11号解释层）含水饱和度大幅上升，出 现 了 明 显 水 淹 状 况。同 时 在 部 分 井 段（3882-3891m）剩余油饱和度接近原始含油饱和度，具有较大的开发潜力。该井于2023年1月3日在3884-3890米段进行射孔作业，经测试日产油8桶，直接验证了RPM解释的准确性。实例2A2井为海外某油田2016年3月完钻的一口开发井，2016年8月对2459-2466.4米进行射孔投产。为了了解目前的开发情况及油水界面，于2022年3月进行RPM测井作业。下图为RPM测井综合解释成果图，从图中可以看出1油组射孔后，受邻井注水的影响，目前的含油饱和度（约40%）较开发前出现了明显的下降；2油组同样受邻井注水的影响比较明显，在2481.2米以下含油饱和度出现明显下降，油水界面已由原来的 2483.3 米上升至 2461.2 米。通过RPM测井作业，为油田管理者及时了解储层动用情况，掌握油水界面推移规律提供了技术资料参考。4结论RPM是一种有效的过油管/套管储层动态监测仪，随着油田开发程度的增加，套管井中的饱和度监测将对提高注水油田的采收率起着越来越重要的作用。RPM与传统的碳氧比测井仪、中子寿命测井仪相比有如下优势：（1）仪器外径小（43mm）,可以过油管进行测井；（2）一次下井可以完成多种模式的测井作业；（3）双探测测量系统提高了测量精度，而且能对井筒内的流体影响进行有效的补偿，使其比传统的测井仪更为准确；（4）可以与 PLT 生产测井仪器组合测量，测RPM的同时可以测量出井筒中的液面高度，对RPM测量结果进行井眼流体影响校正；（5）RPM仪具有可靠和高产额的脉冲中子源；地面采集系统可以实时进行仪器状态和资料质量监控，拥有庞大的响应参数数据库。参考文献：1周基恒、邓力川、王成龙等.RPM-C Gasview储层评价技术在塔里木油田的应用J.测井技术.2017,41（1）：108-113.2郑永建、李家骏、郭海敏等.RPM碳氧比测井资料解释软件研发J.测井技术，2018,42（6）：647-651.3张锋.利用脉冲中子伽马能谱判断岩性及影响因素的蒙特卡洛模拟J.核电子学与探测技术，2008,28（2）：241-245.4黄志浩、王林根、徐凤阳等.动态监测技术在海上某油气田的应用J.测井技术，2008,32（3）：282-284.5范小秦、姚振华、徐春华等.RMT测井在克拉玛依油田中低渗透率砾岩油藏注水开发中的应用J.测井技术，2008,32（2）：180-185.6张福明.套管井剩余油饱和度测井新技术J.测井技术，2003,27（zl）：50-55.图4 A2井RPM测井解释综合成果图74