PNN测井技术与应用ppt课件.ppt

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1、- P N N - 脉 冲 中 子 * 中 子 系 统 测 井 技 术 与 应 用,汇报单位：山东荣兴石油工程有限公司汇报人：曹磊网址： 联系电话：18654637110,一、概 述,PNN (Pusle Neutron Neutron) 简称 脉冲中子一中子，PNN测试是向地层发射高能量（14.1Mev）的快中子,探测这些快中子经过地层减速以后还没有被地层俘获的热中子。PNN仪器利用两个探测器(即长、短源距探测器)记录从快中子束发射30s后的1800s时间的热中子计数率，根据各道记录的中子数据可以有效地求取地层的宏观俘获截面，同时利用两个中子探测器上得到的中子计数的比值就可以计算储层含氢指数

2、（可以有效的识别气层）。在低矿化度地层水条件下，分辨近井地带的油水分布，计算含油饱和度、划分水淹级别、求取储层孔隙度、计算储层内泥质含量及主要矿物含量等等。与传统的中子寿命测井相比，中子寿命测井记录的是热中子与地层俘获反应释放出的伽马射线，反推热中子的时间寿命，而PNN直接记录俘获反应前的热中子计数率。,PNN脉冲中子-中子测井特点,独特热中子探测：解决低孔、低矿难题独特的高温设计：工作环境可高达175独特的记录方式：记录中子衰竭时间谱独特的成像技术：可直观消除井眼影响高精度评价技术：寻找出水点和剩余油,为什么要引进PNN测井技术？,PNN过套管饱和度测井技术是油田开发形势的技术需要,油田开发

3、中后期，储量逐步递减，大型整状区块很难发现，老井挖潜成为稳油控水的主要手段。,地质家们关注热点由寻找新储量逐步转向寻找剩余油分布规律，尤其是“哪里有剩余油以及剩余多少”的问题。,PNN脉冲中子中子测井属于剩余油饱和度监测的领先技术，可以很好地解决这个问题。,PNN测井可以补充裸眼井测井资料。在高风险（井眼严重垮塌或大斜度及其它电阻率无法测量或者井涌）情况下，或裸眼井井况较差，以及井下仪器不稳定，裸眼井测井无法成功时对测井资料的补充。,优化油藏管理措施：在油田开发中后期，利用PNN测井监测油水界面变化、划分水淹层、计算剩余油饱和度，为油层产能接替、水淹状况评价及剩余油分布规律研究提供技术手段，为

4、区域开发方案调整提供可靠依据。 寻找和评价漏失油气层：对于老油田，由于技术发展水平落后或疏忽、漏判、错判导致遗失的油气层和多年开采后重新饱和的油气层，利用PNN测井与其它资料一起进行老井复查挖潜和重新评价。 补充裸眼地层测井资料：由于井眼条件或其它因素导致不能进行裸眼井测井时，利用PNN测井技术可获取与裸眼井测井资料等效的测井曲线，从而对该井的油气层进行客观的评价。PNN时间推移法的应用：在开发井中利用PNN的时间推移测井技术可以有效的评价油层的开发动用情况，客观准确的分析不同层段的油气采收率。,PNN测井的主要地质应用,二、仪器描述,-井下仪器通讯短节(CCL & TempOut) GR (

5、自然伽马 ) 热中子探测器 快中子发生器- 地面设备 供电单元 信号交换处理单元 深度编码器交换单元 地面采集控制计算机,三、PNN技术指标,测量图示,G,D,D,四、PNN技术原理,五、PNN技术优势,PNN是通过对地层中还没有被地层俘获的热中子来进行记录和分析，从而得到饱和度的解析。 探测热中子方法，没有了探测伽马方法存在的本底值影响，同时在低矿化度与低孔隙度地层保持了相对较高的记数率，削减了统计起伏的影响。 同时，PNN还有一套独特的数据处理方法，能够最大程度的去除井眼影响，保证了Sigma（地层俘获截面）曲线的准确性，精度可以达到0.1俘获截面单位。 克服了标准中子寿命测量仪器中存在的

6、：在低矿化度、低孔隙度地层情况下，不能有效区分油水层位的问题。 PNN 具有施工简单，不需要特殊的作业准备，可以过油管测量、仪器不需刻度，操作维修简单、记录原始数据、去除井眼影响等等多方面的优势。,PNN与其它饱和度测井仪器的参数对比,高矿化度地层,PNN 测试 TD 测试 理论测试 地层饱和状态,油/气,油/气,低矿化度地层,PNN 和 传统的中子寿命 测井结果对比,水,水,Ln (计数率),时间,PNN衰减其它 TD 仪器衰减,中 Sigma 值,低 Sigma 值,高Sigma 值,PNN 与其它 TD 仪器的衰减反映,第一步:数据采集仪器记录下原始数据第二步:处理从测量数据中取得西格玛

7、(Sigma)值第三步:分析定量饱和度解析,六、PNN典型操作步骤,测速: 02 m/min 可以在套管环境下测量，还可以过油管测量，在某些情况下可以减少作业工序。 无需特殊的洗井、刮垢等作业。测量介质无限制，井内有无液体均可。,脉冲编码器,测井电缆,第一步 数据采集,后期热能影响区域井眼影响区域地层反应带统计影响区域,西格玛(Sigma)成像显示,第二步 数据处理,1.输入原始数据（保证数据的客观性，以及后期的参数更新重新计算） 2 .数据滤波（矩阵数据库创建 ，生成成像图） 3 .参数显示与确定 4 .输出数据计算,Depth Ch1 Ch2 Ch3 Ch4 Ch5 Ch6 Ch7 . C

8、h56 Ch57 Ch58 Ch59 Ch60 2284.5 39 34 63 69 66 66 50 . 0 0 0 0 0 2284.4 35 31 51 69 67 58 58 . 0 0 0 0 0 2284.3 36 36 51 55 58 53 45 . 0 0 0 0 0 2284.2 47 48 69 77 76 75 80 . 0 0 0 0 0 2284.1 27 28 52 52 47 51 49 . 0 0 0 0 0 2284.0 35 37 67 67 66 58 57 . 0 0 0 0 0 2283.9 32 40 62 59 69 59 50 . 0 0 0

9、0 0 2283.8 32 48 51 55 63 60 55 . 0 0 0 0 0 . . . . 2221.2 37 44 52 51 19 10 9 . 0 0 0 0 0 2221.1 43 56 58 57 39 9 11 . 0 1 1 1 0 2221.0 44 50 52 53 28 16 9 . 1 1 0 1 0 2220.9 46 58 70 46 37 16 5 . 1 0 0 0 0 2220.8 39 43 52 41 28 15 8 . 0 1 0 0 0 2220.7 53 47 62 52 43 23 9 . 1 0 0 1 0 2220.6 46 48 5

10、9 49 33 25 14 . 0 1 1 0 0 2220.5 34 45 46 42 28 15 7 . 1 0 0 0 0 2220.4 42 49 56 42 34 17 7 . 2 1 0 0 0,西格玛(Sigma)矩阵数据库创建,定性分析 气/ 油, 气/ 水和 油/ 水 界面- 使用长短,完全不完全记数率- 应用处理后的西格玛( SIGMA)曲线,定量分析 直接饱和度计算 (需要精确的岩石物性分析) 图解方法 (参数和饱和度的交叉确定)- 时间推移技术 (长期结果),其它 泥质含量计算 (根据不同的西格玛曲线)- 孔隙度计算 (根据 OH中子标定比率 ),第三步 数据解析,井眼

11、影响,PNN计算剩余油气饱和度的解释模型,原理,PNN计算剩余油饱和度的几个参数,热中子寿命是从快中子变为热中子的瞬间开始，到大部分热中子（约63.2%）被岩石吸收时为止所经历的平均时间，单位为，热中子宏观俘获界面是指1立方厘米体积的物质中，所有原子核对热中子的微观俘获界面之和，常用单位为c.u.，或单位s.u.，1c.u.=1s.u.=10-3 cm-1,地层的热中子寿命与宏观俘获界面的关系为：式中：为热中子速度，温度25时所以有关系：,63%,t,地层中各矿物质的热中子的宏观俘获界面各不相同，如氯元素的热中子的微观俘获界面为31.6b，比地层水和油中的氢0.329b、氧0.0016b、碳0

12、.0045b等元素的微观俘获界面要大一百至几千倍。因此可用于把水淹层和未水淹层区分开来，并可计算剩余油饱和度。对于含油气纯岩石，根据体积模型有：,含油气泥质岩石，根据体积模型有：,解释参数的选择,PNN解释成果: 1.PNN解释成果图 2.PNN解释数据文件 3.PNN解释报告,PNN资料曲线说明,CCL：套管接箍GRPNN（GRPNN）：PNN测量的自然伽马 Temp(TOUT)：连续井温SP（SP）：裸眼井测量的自然电位SW PNN（SWPNN）：PNN计算的含水饱和度 Sigma（SIGMA）：地层俘获截面SO PNN（SO）：PNN计算的含油饱和度SW OH：裸眼井计算的含水饱和度Po

13、rosity（POR）：地层孔隙度 Porosity Water(PORWPNN)：PNN计算的含水孔隙度LSN Pnn（LSN）：长源距探头计数率SSN Pnn（SSN）：短源距探头计数率Porosity Oil（POROPNN）：PNN计算的含油孔隙度Lithology（VSH）：岩性分布Lithology（CVI）：特殊岩性分布,Shale Distribution,范例:不同区域的计数率分布,气的计数率分布,油的计数率分布,水的计数率分布,泥岩的计数率分布,七、PNN仪器如何区分油、气、水层,不同介质Sigma值：气516；油16 22；水22 138,- 出色的探气指示器 在低 si

14、gma 值状态下分辨率更高 (油或低矿化度层),PNN 系统探测中子,气显示,PNN仪器本身设计了两个不同源距的中子探测器。当地层含气时，长短源距两个探测器上的计数率曲线就会有较大的差异，这主要是地层含气致使中子衰减的时间长造成的。所以PNN对于地层含气有很好的指示，可以有效的识别气层。,塔河,渤海,东海,南海,PNN服务区域,八、国内PNN测井服务情况,长庆,冀东,PNN测井测试符合率统计,水平井,直井,2007,2008,2009,九、PNN脉冲中子-中子技术应用,1、PNN时间推移测井应用2、PNN在油井开发中后期应用3、PNN在新投产的水平井中的应用4、PNN水平井开发中后期应用5、P

15、NN在低孔、低渗、低矿化度的应用6、PNN在新井中寻找漏解释的油气层7、PNN在天然气井中的应用8、PNN在吉林油田的应用,范例:PNN 时间推移测井原始饱和度、2年、4年后的储层饱和度变化对比实例。解析使用相同项目和相同参数.通过PNN测井可以直观的评价油气开采的动用情况，为后期的措施提供准确的依据。该井地层水矿化度为: 4000 ppm or4 g/l NaCl.该井孔隙度为: 1118,范例:油井开发中后期剩余油饱和度变化情况。底部和中部的动用效果好，剩余油分布在上部和中下部。地层水矿化度:5000 ppm or 5g/l NaCl.,1732.4,1546.4,新海27-H16井的生产

16、井段为1581.81-1779.66m，厚度为197.85m/1层，投产时间为2007-5-26，生产情况：初期油24/t，目前油23/t，累计产油2017t,1546.4-1623.2m岩性较纯,平均泥质含量11.0%, 孔隙度30.0%,含油饱和度60%, 显示出较好的含油饱和度,1623.2,1696.5,1663.0,1706.0,1663.0-1696.5m由于钻井位置靠近油水边界,引起含油饱和度降低,1706.0-1732.4m由于泥质含量增加与孔隙度减小,引起含油饱和度降低,范例:新投产的水平井中含油饱和度存在不均一性。PNN测井可以客观的反映出不同井段的含油饱和度状况。,156

17、6.4,1605.4,新海27-H10井的生产井段为1558.9-1680.0m，厚度为121.1m/1层，投产时间为2007-6-26，生产情况：初期油12.6/t；目前油27.5/t，累计产油1490t,1566.4-1605.4m岩性较纯,泥质含量6.5%,孔隙度27.0-33.0%,含油饱和度大于65%,显示出较好的含油饱和度,1605.4-1609.2m靠近油水边界引起含油饱和度降低,1798.0-1820.0m由于泥质含量增高,引起含油饱和度降低,1663.8-1798.0m泥质含量8.3-13.4%,孔隙度26.0-33.0%,含油饱和度60%左右,岩性相对较纯,显示出一定的含油

18、饱和度,新海27-H18井的生产井段为1689.47-1864.66m，厚度为175.19m/1层，投产时间为2007-5-28，生产情况：初期油20.6/t；目前油17.9/t，累计产油1716t,1663.8,1820.0,1798.0,1688.0,新海27-H8井的生产井段为1698.25-1859.65m，厚度为161.4m/1层，投产时间为2007-6-19，生产情况：初期油17/t；目前油5.2/t，累计产油503t,1688.0-1703.0m本层为砂砾岩层,平均泥质含量7.6%,孔隙度30.4%,含油饱和度大于60%, 显示出较好的含油饱和度,1703.0-1705.1m由于

19、泥质含量增加孔隙度减小,引起含油饱和度降低,1703.0,1806.3,1837.2,1806.3-1837.2m岩性相对较纯,平均泥质含量6.0%,孔隙度31.0%,含油饱和度大于60%, 显示出较好的含油饱和度,在含油饱和度降低的部位,例如:1809.2-1811.0m是由于钻井位置靠近油水界面引起的,1673.6,1696.8,新海27-H19井的生产井段为1640.2-1795.52m，厚度为155.32m/1层，投产时间为2007-7-12，生产情况：初期油12.3/t；目前油5.4/t，累计产油241t,1696.8-1712.4m含油饱和度降低,含水较高是由该层靠近油水边界引起的

20、,1673.6-1696.8m该层岩性较纯,平均泥质含量4.6%,孔隙度31.0%,含油饱和度大于65%, 显示出较好的含油饱和度,1712.4,1792.0,1547.0,新海27-H20井的生产井段为1569.53-1844.65m，厚度为275.12m/1层，投产时间为2007-8-16，生产情况：目前油3.8/t，累计产油70t,1547.0-1792.0m岩性较纯,平均泥质含量6%,平均孔隙度30.0%,含油饱和度57%,显示出一定的含油饱和度,1792.0-1845.0m由于孔隙度减小,引起含油饱和度降低,1845.0,范例:PNN水平井中后期应用通过PNN测井分析，水平井的开采存

21、在不均一性。在开采井段内，剩余油分布可以客观直接的评价。为封堵方案提供有力的资料依据。该井地层水矿化度为: 11000 ppm or 11 g/l NaCl.该井孔隙度为: 1228,水平井的PNN测井越来越显示出后续开采的必要性，为下一步采取措施提供可靠的资料依据。例如该井射孔位置2300.0-2390.0m，初期含水23，日产油23T，开采一段时间，含水率提高到97.9，日产油3.6T。通过PNN测井，明显的反应出2300-2325m、2377-2390m两个层段的水淹比较严重，措施后日产增至10.5吨。,桩1-平25井初期产液量206.6方,产油1.9吨,含水99.1%，经PNN测试，对

22、井段1728.0-1732.5m和1739.5-1742.5m试油验证，现日产液12方，日产油9吨，含水25，效果显著。,1728.0,1732.5,1739.5,1742.5,TK238H，于2008年04月09日进行PNN测井，根据PNN测井资料，底部水平段显示了较高的含水饱和度，与原始情况相比油水界面已经运移，如果对该层生产，将伴随较高的含水产出。甲方根据各方面信息，综合分析后，决定将该井水平段封堵，开采上部大斜度段的油层。采取措施前，日产液140t，产油14t，含水97%以上；采取措施后，目前已开始产纯油5267吨/天。从试油效果看，TK238H井中PNN测井所得成果与试油结果相符。,

23、TK909H井，于2008年04月28日进行了PNN测井，根据PNN测井结果显示，该测量井段显示了较好的含油饱和度，生产井段也显示了中等的衰竭，但层位仍然显示出较好的含油饱和度，建议继续开采。甲方根据各方面信息，综合分析后，决定将该井降低采液量，目前含水率已经从90%降到70%，而产油从日产10t/天恢复到日产30t/天。从试油效果看，TK909H井中PNN测井所得成果与试油结果相符。,范例:在低孔、低渗、低矿化度地层也能做出定量的解释。 例如齐2-16-K4012井， 该井在3125.0-3160.0米井段，储层孔隙度只有10左右，裸眼井成果图油气显示不好，PNN测井则有油气显示。根据PNN

24、解释成果，对该井段进行射孔、压裂，日产油10.8吨（稳产4.6吨），取得了好的效果。（矿化度4000ppm）,沈采：裂缝地层（孔隙度0-3%）低矿化度（2500ppm）块状花岗岩地层,范例:在新井中寻找漏解释的油气层。 例如：海南19-9井，2860.0-2920.0米井段裸眼井未解释，但PNN解释发现了四个新气层，测试结果日产17万方气。,PNN在天然气井中的应用,据不完全统计：2005-2008年，沈阳采油厂共测试PNN：52口，投产井次：37口，309m/122层，符合井24口，总层数：194.1m/78层。PNN测试投产情况见下表：,2006和2008年，辽河油田兴隆台采油厂共测试PN

25、N：38口，投产井次：9口，34.6m/11层，符合层数：26m/9层。PNN测试投产情况见下表：,前21-13井，2006.12.14对该井的上部层位的测试，试油层位：1278.1-1281.9m 1301.4-1303.8m 1338.6-1341.8m，以前未射孔，裸眼井在1278.1-1281.9m解释水层，PNN解释油气层， 1301.4-1303.8m裸眼井和PNN都解释为气层， 1338.6-1341.8m裸眼井解释水层，PNN解释为油气层，措施初期（2006.12.14）：日产气15600m3 ，日产液 2.5T，日产油 2.5T。,法37-40井，2006.7.25进行PNN

26、测试，2008.6.25日投产，试油层位：1992.1-1996.8m 2016.0-2018.8m； 1992.1-1996.8mPNN解释为气层， 2016.0-2018.8mPNN解释为油气层，措施初期：日产气18000m3 .,法38-34井，该井于2008年4月17日进行PNN测试，2008年4月20日对该井的1667.1-1672.7m进行生产，初期日产气36529m3，目前日产气13285m3.,沈7-4井，2006.7.25进行PNN测试，2007.9.18进行投产，措施井段：1295.6-1297.9m，1328.6-1330.4m，1333.1-1336.5m。其中 129

27、5.6-1297.9m 裸眼井未解释，PNN解释为气层，其它井段PNN和裸眼井都解释为气层，2007.9.18，产气：13464m3.,兴10-10，2006.12.22进行PNN测试，2008.2月测试，测试井段1494.0-1508.0m，以前未射孔，措施初期日产气16453m3.,荣31井，2006.12.16日进行PNN测井，措施日期：2007.11.10，生产井段：1448.1-1450.1m，裸眼井解释为水层，PNN解释为气层，措施初期日产气：1215m3/d.,兴34井，2006.5.25进行PNN测井，2006.10.9进行测试，措施井段为1430.2-1432.2，原来未解释

28、，PNN测井显示为气层，2006年10月9日射开该层，现日产气10000m3 。,PNN对气层的解释，PNN测井根据Sigma值在各种油气中的数值不同，能够有效的区分出凝析气储层和一般油储层，并用其特有的解释软件定性和定量分析井内剩余油气的饱和度分布状况。例如坨深5-3井。,PNN在吉林油田的应用,坨深5-3井1、基础数据井 别：生产井， 完钻井深：2300.0m完钻层位：泉一段地理位置：长岭县刘家围子村东南0.58km 构造位置：松辽盆地南部中央坳陷区华字井阶地南部测井日期：2010年6月10日测井井段：580.0-805.0m,2075.0-2200.0m测井仪器：CLS3170,PNN的

29、RATPOR孔隙度与裸眼井的AC,2、解释结果分析根据PNN的解释结果分析，2号层显示了较好的含气饱和度，PNN测量的RATPOR孔隙度与裸眼井的AC在该层上相反方向的显示，说明含气特征明显。根据PNN的测井解释结果于2010年9月射开2号层，射孔井段：607-610m，射孔后天然气产量由原来的日产2000方增产到日产1万方左右，增产效果明显。,PNN在新井中的应用，PNN测井可以在无法完成裸眼井测井的情况下（如井涌、井况复杂等）完善、补充、替代地层资料，能够在套管内探测地层信息，从而客观、有效的评价储层的地质参数，定性和定量分析井内剩余油气的饱和度分布状况。例如大北+33-15，对1006.

30、01010.5米投产，初期自喷，日产液3.3m3 ，产油2.3m3，含水30%（稳产）。,PNN在吉林油田的应用,PNN在新井中的应用，PNN测井可以在无法完成裸眼井测井的情况下（如井涌、井况复杂等）完善、补充、替代地层资料，能够在套管内探测地层信息，从而客观、有效的评价储层的地质参数，定性和定量分析井内剩余油气的饱和度分布状况。例如大北+33-11，对1077.01088.2米投产，初期自喷，日产液2.2m3 ，产油1.3m3，含水41%（稳产）。,PNN在吉林油田的应用,PNN在老井中的应用，PNN测井可以解决层内剩余油分布、水淹、水洗状况认识，为下一步层内挖潜、指导全封重射方案制定，提供

31、准确依据,PNN在吉林油田的应用,从2010年测试结果分析看，PNN测井结果与取芯井的饱和度情况较为接近；并且从区块周围新完钻井生产动态看，也基本相符； 从2010年老区8口PNN与9口RMT测试结果对比看，PNN71个测试井平均剩余油含水饱和度21.05%，比RMT602层的35.34%低14.29个百分点。 2010年底，根据PNN测井取得的剩余油认识，对吉18-3井的13号小层重压，日产由5.1/2.0增加到7.8/3.2吨，取得较好效果（图2）。,从仪器外径:PNN测试仪器外径43mm，适合套变井测试需求，并且只要储层孔隙度大于5.0即可满足定量解释要求。因此，选井范围宽、可供选井余地大。而双源距碳氧比(RMT)测井：仪器外径90mm，适合套变轻微井；尤其是要求储层孔隙度大于20.0时才能够实现定量解释。新立油田平均孔隙度14.4，因此从目前测试成果看脉冲中子-中子(PNN)测试技术更适合新立油田。,