裸眼井中的C／O仪器响应

碳/氧("C/O")仪器能适用的井眼结构范围日益广泛,其中一种就是裸眼井完井。本文对4 1/2～12英寸裸眼井中居中或偏心的C/O仪器响应的实验室测量结果和计算机模拟结果进行了讨论。井眼流体为淡水、100kppm盐水和油。地层为孔隙中饱含淡水、油及100kppm盐水的砂岩和石灰岩。总体而言,与同样井眼尺寸的套管井相比,在裸眼井中C/O响应对地层含油更敏感,而井眼尺寸和井内流体的影响也稍大一些。本文还介绍了一种将测量值转换到标准情况(即在10英寸井眼中下入7英寸套管)的方法,其好处就是能够使用标准解释软件。     

裸眼井C／O测井响应

C／O测井仪已经应用在越来越广泛的井眼结构中，裸眼井就是其中之一。本文介绍了特殊结构C／O测井仪的实验室和计算机模拟响应，仪器在井筒内居中或偏心，可适用在41/2in～121/2in裸眼井中。井液使用淡水、100kppm的盐水或油。测试地层包括砂岩和灰岩，这些岩石孔隙被淡水、100kppm的盐水或油饱和。通常C／O测井响应对含油层的敏感性比相同井眼尺寸套管井的响应要高。井眼尺寸和流体的影响也很大，本文介绍了一种将这些测量结果转换到标准井眼条件下的技术，这种转换的优点是可以应用标准解释程序包进行数据处理。     

用于长水平裸眼井的选择性试井系统

目前对于长水平裸眼完井，采用常规生产测井系统进行定量监测还存在一定困难。水平裸眼井生产测井的复杂性主要与井眼流体的的低流速及层状流动形态相关。水平裸眼完井方法增大了下井仪器遇阻和产生注入障碍的可能性。水平裸眼井中的钻屑、地层碎屑以及特定的井眼几何形状使仪器无法     

当今碳氧比测井资料应用存在的问题

中子俘获测井一般用于套管井，区分地层水矿化度已知和相当高的地层中的油和水。地层水为淡水或其矿化度低(西非尼日尔三角洲盆地矿化度为20，000ppm)时，碳-氧(C/O)测量可作为参考。现今设计的C／O仪器主要用于测量套管后地层的参数。但由于新的完井技术(如油管-耐磨接头-内部砾石充填(IGP)-套管-地层)广泛使用，石油工业界使用的各种碳-氧测井仪器的特征必须对照这些新的测井环境重新进行描述。因此，对照各种完井条件重新描述碳-氧仪器特征的数据库，已经引起仪器的应用范围变得更宽广。尽管如此，一些问题仍然存在：在这些完井条件下是否能定量测量剩余油饱和度?这种能力的不足限制了这种资料的定性应用，如确定流体界面的变化。本文作者重点探讨了上述完井条件下碳-氧测井资料在储层管理中定性应用存在的一些困难，还呈现给读者一些地区性应用例子。在这些完井条件下C／O资料处理中存在的不确定性也在此进行了阐述。测井工程师们已发现完井中存在一个或多个机械组成(如双层／多层管柱，内部砾石充填，耐磨接头，IGP，等等)时，C／O测井资料存在极大的问题。然而，认识在这些完井环境的困难已经能可靠监测流体界面的变化，否则是不可能的。对这些问题的认识可通过PVT数据、生产数据和现场知识的分析来完成。C／O测井资料在石油工业储层管理中仍有较大的应用潜力，但没有被充分利用。因此，扩展当今碳-氧比测井资料的应用范围，将其作为一种储层管理工具发挥其最大作用。这些困难不仅服务公司有，作业公司也有。评价复杂条件下C／O比测井曲线时，应采用综合的方法，所有可用的数据都要用来帮助评价C／O测井，保证给出满意的结果。如果这些问题影响到C／O仪器的成功应用，就应进一步研究该仪器特征，使其成为一种有效的储层管理方法。     

水平井随钻C/O能谱测井影响因素的蒙特卡罗模拟研究

C/O能谱测井是确定含油饱和度的主要测井方法,在随钻条件下可以通过记录非弹性散射伽马能谱,根据C/O值来确定原始地层的含油饱和度。利用蒙特卡罗方法模拟水平井条件下不同岩性、孔隙度、饱和度、井眼尺寸、钻井液性质以及钻井液侵入、地层水矿化度、泥质含量、油气类型和源距时的非弹性散射伽马能谱,研究C/O值与含水饱和度、孔隙度的关系以及各种因素对测井响应的影响。在水平井条件下C/O值与含水饱和度呈线性相关,油基钻井液和石灰岩地层的C/O值大;井眼尺寸越小、地层水的矿化度越高、骨架中泥质越多以及源距越大时,地层的C/O值越大;钻井液侵入随着侵入深度、岩性、孔隙度和钻井液类型的不同对C/O的影响规律不同。钻井液侵入越浅、井眼尺寸越小、孔隙度越大、油质越重,利用C/O能谱测井识别地层流体越有利。图13参30     

用新一代NMR测井评价刚果重油储层

“湖（Lake）”油田位于刚果盆地，有从阿尔必阶[K1]到森诺曼阶[K2]年代的若干油层，岩性为碳酸盐岩和砂岩的混合体。R1储集层是本项研究的主要对象，是三角洲沉积和临滨沉积之间过渡的滨海储层。在具体投入油田开发之前，希望获得全部潜在数据，以便认识R1储层流体特性和流体界面．减少石油粘度测量的不确定性。从相同地层的其他储层进行外推表明，R1储层原油是粘度为几百厘泊的绸油。在三口井的钻孔期间，各井测量了压力，并取了岩性样品，包括在第一口井取岩心，在第2口井使用核磁共振测井仪器进行测量。 本项研究中，我们使用连续流体评价测井的核磁共振测井资料，包括同时获得的T2、T1和扩散D谱。为了克服周围井眼的影响并监视侵入影响，核磁共振仪器在地层内1．5英寸、2．7英寸、和4英寸深度处采集数据。使用标准的岩石物性分析方法评估了井1的岩心，用热力学方法对全部3口井的样品都进行了研究，目的是比较和确认井2的核磁共振测井资料。初始研究结果表明，可以单独根据核磁共振测井数据决定油水界面。用多个探测深度的NMR资料可以识别渗透率变化的不同区域，不同的渗透率对应于不同的地质单元，这样排除了单一探测深度测井曲线解释存在的不确定性。首先使用的是常规的粘度一弛豫转换关系，由驰豫谱估计油的粘度。由于沥青的阻尼时间快，核磁共振仪器不能探测到含有沥青的绸油。这部分信息用一种新技术小心地恢复，该技术假设束缚水体积是已知的，并且是用核磁共振仪器可测量到的。 因为精确的短T2测量对确定绸油粘稠很重要，所以需要新的NMR多脉冲反演技术。基本上．可用浅NMR测井曲线的束缚液体数据补充深探测的核磁共振测井数据。困难在于核磁共振数据的综合转换，这类仪器有多个磁场梯度，后者导致仪器有多重探测深度。 本研究有助于我们1）提高作业效率，避免不成功的采样，2）如有可能，建立R1储藏专门的弛豫一粘度转换关系，3）更确定地描绘流体接触面，4）减少储层流体特征描述的不确定性，5）作出今后开发这些复杂油藏的决策。     

采用数值模拟技术解释新的过油管碳氧比测井仪的响应

碳氧比是唯一能在淡水、微咸水或未知水矿化度条件下测量地层饱和度的测井方法。数值模拟技术的进步改进了碳氧比测井仪器的设计和解释方法，从而提高了饱和度测量的总精度。要达到可接受的统计精度，传统上模拟由非弹性和俘获中子碰撞产生的伽玛射线能谱响应的缺点是模型不精确或需要较长的计算时间。以中子和先子传输方程数值解为基础的新计算模型可以在较短的计算时间内非统计性精确评价碳氧比测井仪响应。这种模型可全面描述新仪器对地层饱和度变化的响应特性以及孔隙度和岩性、井眼尺寸和组分、套管和水泥环的影响。通过比较测量的碳氧比和以地层及许眼条件下模拟数据为基础评价的响应结果，可直接计算地层饱和度。应用新的解释方法处理新型1．69英寸(43mm)直径脉冲中子仪在大范围地层和井眼条件下的测量值，获得了较好的结果。给出的实例说明了在碳酸岩和硅酸岩矿物中关井和流动条件下碳氧比的测井解释结果。     

不同直径双晶C/O仪器的响应特征比较

研究不同直径C/O测井仪器的测井响应，可以发现它们之间的优势和缺点，为仪器的研制提供参考。采用Monte Carlo方法，在孔隙度为20%的砂岩地层中，对直径为89 mm、54 mm和43 mm三种C/O仪器的测井响应进行了计算，得到了各直径仪器C/O值随源距的变化关系。经过数据处理和分析认为：大直径仪器受井眼影响最小，短源距不能对长源距起到有效的补偿作用；中等直径仪器区分地层能力最强；小直径仪器受井眼的影响最严重，其短源距能有效地对长源距起补偿作用。     

碳／氧化测井在油基泥浆钻的裸眼井中的应用

在安哥拉卡宾达近海的几口密井，碳／氧化（C／O）测井一直被用于评价那些可能被注入的淡水所驱扫的地层。C／O测井曲线的解释问题一直悬而未决，因为油基泥浆滤液侵入，砂岩／碳酸盐岩混合岩性，可变的地层水矿化废，大的井眼，以及缺乏干净的湿层用作标准。我们探讨这些因素的影响，介绍了处理这些问题时获得的经验，还介绍了一个例子。此实例中，时间推移测井结果说明水层中OBM滤液的侵入慢慢消失或根本不存在。我们还比较了各种条件下由电阻率测井和C／O比（COR）测井导出的饱和度。     

一种声波随钻测井仪在各种井眼环境中的野外试验

声波随钻测井代表着地层评价方面的新进展，工业部门还在继续研究这种新服务的局限性。野外试验始于1993年的三季度，目前已完成声波LWD仪在超过60000英尺井中的随钻测量，这些试验是分别在美国和北海油田钻头尺寸为8．5英寸和12．25英寸的井中完成的。这些实验说明了各种井眼环境的影响．包括水基和油基泥浆、井眼扩径和不规则以及各种岩性的影响。地层慢度范围从55μsec／ft到170μsec／ft，有些地层还显示有横波，提高了横波随钻测井和岩石力学评价的可能性；本文将介绍几个在不同环境中的声波LWD波形和处理曲线的例子，还将讨论现场测试中测量的局限性和仪器可靠性。     

探测深度如何随距变化：C／O测井计算机模型

一些公司已经开发出了使用双源距探测器的C／O仪器，为在套管中应用这种仪器测量储层，有必要清楚两探测器的探测深度。我们使用通用的Monte Carlo计算机代码分析辐射输运的方法，在高孔隙度地层中用大尺寸C／O仪器来模拟探测深度是如何随探测器间距而变化的。计算机模型是由孔隙度35P．U．的砂岩地层构成，砂岩层被分为8个径向厚度都为7．5cm的同心层，外径31/2英寸（8．9cm)的仪器偏心靠在51／2英寸（14cm）的套管中，套管胶结于直径77／8英寸（20cm)的井眼中间。当含油饱和层渐进更换含水饱和层时，计算出不同源距非弹性伽马谱的C／O比值。对于某一源距，随着油层径向厚度的增大，C／O比率增加的趋势可以由一反曲函数进行回归，并得出探测的深度。计算结果显示探测深度与源距间的关系基本上呈线性关系，而C／O仪器中双源距探测器的探测深度之间却有较大不同。     

实例研究：为非典型套管完井和复杂岩性油藏监测应用的新C／O方法

碳-氧比(C／O)测井作为不依赖于地层水矿化度确定含油饱和度和含水饱和度的方法，在油田应用已有多年。传统的计算Sw的方法依靠C/O仪器在标准的、一致的完井条件下的使用，这些方法要么是建立在数据库描述基础上，要么是建立在确定性模型之上。当待测层段套管尺寸变化时，或者不知道仪器在非常规套管中的工作特征时，这些技术失去作用。在复杂岩性油藏中，特别在存在碳酸盐岩时，由于沉积或成岩作用影响，C／O测井还有不确定性存在。在这种情况下，计算岩石的正确碳含量用以校正最后估算的含油体积是困难的。本文描述了一个实例，其完井很不寻常，将井下探测器作为套管的一部分，储层岩石骨架中还存在数量不定的碳酸盐岩。该研究一个项目的部分，用以评价两口邻近井之问水的流动，这两口井一口为注入井，另一口为监测井。这里提供一种新的计算方法：用裸眼井计算的Sw来计算含油体积，并将其作为参考基准，而用不同时间推移的几次C／O测井确定注水期间储油层中含油体积的变化。这一应用于裸眼井Sw的变化量(△Vmi)可用来计算出精确的饱和度结果，这种场合，尽管是不标准的完井类型和复杂的岩性，在近6个月间隔内详细观察流体体积的定量变化是可能的。     

复杂井眼环境中随钻测井阵列电阻率解释的现场实例

在用油基泥浆钻井的井中．井眼扩径或裂缝将对随钻测井(LWD)电阻率仪产生很大的影响。尤其是井眼扩径、仪器在井眼中的偏心将对相移和衰减电阻率产生很大的影响。常规的单频率、单线圈距的测量方法对于这些影响因素很难做出判断，并且也不可能得到精确的真电阻率。通过利用多线圈距和双频率测量方法，新一代LWD阵列电阻率仪提供了详尽的判断方法。除了能够得到更加精确的地层电阻率之外，此仪器还能用于判定井眼环境信息，例如井眼扩径和裂缝的存在。通过现场实例，我们将说明在复杂井眼的环境中是如何解释阵列电阻率测量的。一些实例还对这些影响的实时判断提供了调整钻井进程和维持井眼稳定的有用信息。这些实例还给出随钻测井电阻率测量所特有的性能：即观察地层和井眼环境响应。时间推移双频阵列测量与三维模拟的结合提供了一个有力的判断方法以便用于解释真实地层特性和观察变化的井眼环境。这种新的双频仪很大的好处是在扩大的井眼中它的低频测量几乎不受仪器偏心的影响，这就大大降低了确定真实电阻率的难度。     

套管井储层评价与监测

先进的地层评价仪器能够在套管井中准确确定孔隙度、电阻率、岩性、泥质含量、流体饱和度以及压力等，并可以采集到地层流体样品。新型的仪器设计和处理软件为评价套管井中漏掉的油气层提供了有效的方法，这些漏掉的油气层在进行裸眼井测井之前不得不下了套管。套管井中得到的数据能够反映时间对生产层的影响。本文介绍勘探与开采公司目前能够在困难的作业环境中经济有效地获得有用的数据。     

符合计数式碳氧比测井仪概念设计

要识别套管井中低矿化度地层环境中的油和水，常常首选脉冲中子碳／氧比（C/O）测量。然而，由于井中有生产油管要求C／O测井仪的直径不超过几英寸。现代（C／O测井仪即使装备了致密晶体，也常常会遇到低信-噪比和谱分辨率差的难题。 一种使用共轴探测器和符合计数方法的新型C／O测井仪器正处于研究之中。仪器的探测器部分是由一个井状闪烁探测器和一个柱状探测器组成，柱状探测器是安装在井状探测器的内部。符合计数方法依赖于由电子对产生相互作用所放射出的湮没光子来记录井状探测器和柱状探测器之间的符合计数。这种方法在C／O测量中效果极好。在C／O测量中产生和测量碳和氧的高能非弹性伽马射线，电子对的产生是主要的相互作用，它可产生大约2MeV或高于2MeV的光子。实验室实验表明：与使用单晶探测器的传统C／O测井仪器相比，新的仪器设计明显地提高了测量精度。 在实验室测试了利用锗酸铋探测器（BGO）和碘化钠（NaI）探测器的两个概念设计。目前正在研究一种对角求和的方法来分析符合数据。一直使用蒙特卡罗模拟优化仪器设计。模拟的数据与实验数据一致性好。     

用C／O和西格马组合测量方法同时确定过套管油、气、水饱和度

将C／O(非弹性模式)和西格马方法(俘获模式)组合在一支仪器中测量已发展成一种新的过套管油、气、水饱和度的解释方法。这种解释方法解决了以往单测C／O和西格马测量时的限制。在有气体存在时，C／O测量无法确定含水饱和度。当油水中存在气体时，测量出的含水饱和度过低而含油饱和度过高。单独进行西格马测量时，会产生与C／O测量类似的情况，只是表现形式不同。西格马测量无法区分淡水和原油。油和淡水中的热中子吸收率近似，因此，无法确定油、水饱和度。若地层中有气体存在，计算出的饱和度会是错误的。本文的新解释模型使用C／O和西格马数据确定过套管油、气、水饱和度。C／O与西格马数据交会，便可由交会图数据确定出油、气、水的顶点，或从C／O和西格马公式中计算出来。根据以上数据确定模型之后，便可确定出油、气、水饱和度。用同样的解释方法通过另一个模型确定泥质砂岩油、气、水饱和度。本文用三个实例对此项新方法进行阐述。这些例子是：1)由于压力降低造成油驱气；2)水驱油；3)骨架中碎屑煤(碳)对C／O和西格马测量的影响；以及如何对油、水饱和度进行校正得到正确的油、水饱和度。所用到的井只是使用过这种方法的很多井的一部分，井的选取侧重在体现本方法的作用。     

用于多井储层评价的改进型储层饱和度仪（RSTPro）

脉冲中子能谱仪（PNS）在谱处理技术方面的最新进展提高了碳氧化（C／O）值的准确性和精度，在较大的孔隙度和有气体存在的地层条件下，改进的基本谱与全谱刻度相结合提高了仪器间的准确性和精度。在未知地层水矿化度条件下，应用C／O测井计算含油饱和度比常规测井具有更多的优点。C／O与地层中油和水的体积有着直接的关系，这种关系是以大量的刻度井实验数据建立的数据库为基础的，德克萨斯州的休斯顿环境影响校正机构（EECF）历经几年的时间建立了该数据库。以前的C／O与含油饱和度的关系是依据该数据库应用简单的“最近邻”解释技术，而新方法是以扩展数据库为基础采用多重线性回归（WMIR）技术，WMIR技术利用了数据库中所有的数据点，因此，仪器响应会更平滑，更稳定。WMIR技术用剥谱法与能窗法相结合计算出精确的含油饱和度（S0），经过一个时期的努力，应用环境校正系数α与能穿法C／O值相结合的新技术得到了更加准确的S0，C／O测量精度的提高使仪器监测二次采油和三采中的S0成为可能，从而使油田获得最大的产量和最小的投入。几个大油田的研究验证实了这种新型C／O测井技术的有效性，通过几个C／O仪器测量的S0与岩心的对比，更增加了对此新技术的信心。     

一些油田套管井地层密度测井的经验

电缆式裸眼井地层评价，多年来在岩石物性和储层定量评价方面已有标准。在过去5年中，我们已经看到某些基本的高质量裸眼井服务转移到套管井测井应用。一个主要的挑战仍然是：在套管井环境中测量地层体积密度。几种可行性研究表明，在有利的套管胶结条件下，套管井密度测量对地层体积密度充分灵敏。利用这种灵敏度开发出几种试验性套管井测井仪器，然而，这些试验型仪器没有一种巳成熟到能进行商用性服务。本研究分析了三探头电缆式密度仪器对套管井地层密度的响应。该仪器响应是在不同密度块和受控制的各种各样地层、套管与水泥参数的测试罐条件下，用实验方法测量得到的。这种新的地层密度测量已在若干套管井成功地使用。在有利的套管胶结条件下，该测量数据和裸眼井密度测井数据相一致，在它们的准确度范围内。几个测井实例说明了这种良好一致性。测井作业方法和测井质量控制标志适合于更困难的套管井环境。为了补偿受统计法减小计数率的影响，减慢了测井速度。光电效应(Pe)测井不能应用于岩性识别，但适合于估算套管厚度，薄层分辨率稍有减弱。可是所产生的地层体积密度测井已证明是一种定量的、容易和其它套管井地层评价服务综合的地层评价测量，它给出了一种综合的地层描述。有时候套管外的水泥厚度可能超过某截止门槛值。在这种情况下能使用互补的核孔隙度测井来代替求导孔隙度的密度测量。     

一种新型的小井眼随钻多频电阻率传播测量仪的设计、响应和现场测试结果

一种新型的小井眼随钻多频电阻率测量仪已经研制出来，在压力、测量精度以及探测深度方面均超出目前的商业产品。MFR仪(多频电阻率仪)设计用于在压力达30000psi以及流量在400gpm的井眼中测量，且不会对仪器或电极造成持久的损坏。天线—接收器间距分别为20，30和46英寸，MFR仪可以按2MHz和400KHz的频率进行工作。所有天线对都可得到完全补偿，与钻铤制成一体，以增加可靠性和便于维修。数字信号处理器(DSP’s)用于测量相位和每个发射器—接收器对之间的衰减信号，产生48个绝对测量结果。对这48个绝对测量结果进行组合，可以产生距井眼径向一定距离的12个全补偿的电阻率测量值。全补偿的天线设计和DSP数字信号处理器电路使相位和衰减信号的精度范围分别为 /-0．25mmhos和 /-0．5mmhos。按46英寸天线—接收器间距所作400KHz的衰减测量，在20欧姆米的地层中探测直径(DOI)为197英寸，比目前使用的仪器探测范围深。进行精度高、并有不同探测深度的电阻率测量可以增加现有的应用，如地质导向和侵入模拟。仪器随钻测试结果现场表明了盐水泥浆钻的水平井以及油基泥浆钻的垂直井中的仪器响应。     

一种先进的小直径高性能储层监测仪器

储层监测仪器(RMT)是由美国哈里伯顿公司生产的一种小直径高性能的脉冲中子能谱测井仪器，仪器的外径为54mm，测井时可通过73mm的油管。其外径略大于传统的43mm的过油管仪器，是因为它采用了两个较大的BGO探头，大大提高了谱线的分辨率。BGO探头放在杜瓦瓶中，仪器在150℃的环境中可连续工作8h。RMT有两种工作方式：第一种工作方式为C／O比工作方式，第二种工作方式为TMDL方式。RMT的主要功能有：①在中或高孔隙度的地层中提供地层流体评价，即在孔隙水的矿化度低，不稳定或未知务件下，在套管井中测定地层的含油饱和度，特别是测定注水开发油层的剩余油饱和度；②测量地层的孔隙度；③确定岩性类型；④评价套管内的产液流体。