脉冲中子氧活化测井技术的应用
摘要：脉冲中子氧活化测井仪是一种测量水流速度的注入剖面测井技术，主要用于注水和聚合物的注入剖面测量，可测量笼统注水井、配注井、油套合注井的向上或向下水流的速度，在测量范围内能够准确测出注入量。
应用表明，测井过程中通过活化水中氧来直接测得油管和套管中水的流速，需要计算获得相应流量，可克服示踪剂沾污、沉淀、聚堆、地层漏失的影响。
关键词：脉冲中子活化测井应用
一、仪器结构和技术指标
（1）仪器结构。
包括磁性定位器，遥测电路，远中近探测器，中子发生器和高压驱动电路。
见图1。
磁性定位器：测量井内油管或套管节箍及井下工具深度；遥测电路：对地面仪通过电缆传送的控制命令进行解码，并实现对其他部分的控制；把磁定位数据、近中远探测器测得的伽马数据编码，通过电缆传送给地面仪。
远中近探测器：时时测量井内对应深度处的伽马数据。
中子发生器：发射中子，实现对氧的活化。
高压驱动：在控制命令控制下，向中子发生器提供高压脉冲。
（2）主要技术指标。
耐温：125℃；耐压：60MPa；仪器外经：43mm；仪器长度4.5m；近中远三个探测器的源距分别为0.45m、0.90m、1.80m。
图1 结构示意图
二、测量原理
氧活化反应使流动的水具备了短时间的能被伽马探测器探测到的放射性。
用能量大于10Mev的快中子轰击氧原子，就会发生活化反应。
氧核被激化后，产生氮的放射性同位素16N处于激发态，经β衰变后还原成氧，其半衰期为7.13s，同时释放出能量为 6.13Mev的特征伽玛射线。
反应表达式：16O+n=16N+P；16N=16O+γ。
其中时间应为水被活化到γ被探测到的时间差的平均值。
三、现场施工中应注意的问题
（1）由于该仪器造价比较昂贵，而其中的中子发生器和探测器都有易碎部件，所以在使用过程中一定要做到轻拿轻放，在长途运输过程中一定要注意仪器的保护，尽量减少仪器的颠簸。
在测井过程中一定要严格按照规定测速启下仪器。
（2）地面仪中氧活化板卡对测量信号进行处理和解码，地面仪后面板接线方式与其他测井项目不同，在给仪器供电前要把由采集箱引出的信号线和连接到示波器的信号线分别接到氧活化板卡上，在测量其他项目时，必须还原接线方式，否则无法测得正确数据，而且有可能损坏氧活化板卡。
（3）根据被测井资料，画出井下管柱示意图，并且标出射孔层位，以利于测点深度和水流方向的确定。
因为经常发现采油厂提供的测井施工设计上面的管柱图和实际井内的管柱有很大差别，在测井过程中，一定对照蓝图仔细校深，核实井下管柱节箍、工具、射孔层位实际深度，这直接关系到测点深度和水流方向的确定，测点应尽量避开节箍和工具。
层间距小于源距不能同时保证中子发生器和伽马探测器同时卡在层位之间，此时要优先考虑把探测器卡在层位之间，但会带来一定误差，使得测量值大于真实值。
（4）估计被测点流量大小选择所要使用的探测器，低流量选择近探测器，高流量选择远探测器。
（5）确定管柱内径、外径。
因为脉冲中子活化测井是一种测量水流速度的新型注入剖面测井技术，需要对应的水流的横截面积来计算流量。
（6）在氧活化测井过程中，测量油管流量得到的谱线和测量套管流量得到的谱线，大部分可以通过谱线的形状来判断。
测量套管流量得到的谱线平缓，峰位不明显。
而测量油管流量得到的谱线尖锐，峰位较明显。
根据各探测器测得的谱线综合判断。
各探测器的测量范围大约为：1探测器—油管5-20，套管10-70；2探测器—油管10-30，套管20-115；4探测器—油管15-60，套管50-220。
同一探测器相同峰位按油管峰计算流量与按套管峰计算流量大约相差四倍。
1探测器测得的峰位按油管峰计算流量在5-10m3/d时，按套管峰计算流量应为20-40m3/d。
那么如果1探测器该峰位是油管峰，2探测器就不会有峰位；如果1探测器该峰位是套管峰，2探测器就会有峰位。
四、现场应用
大庆油田某采油厂油田注水井多数是低注入井，有许多井配水器仅配注10m3/d水，而仪器对套管内水流小于10m3/d的流量测量效果不好，无法实现对各层位吸水情况进行细分。
所以我们只能对一些流量较大的井进行脉冲中子氧活化测井，并取得了较好的测量效果。
见图1，图2。
图1、图2分别是在Y51-7-S8井GIV6层位上所测得的时间谱，显示有两个峰位，但第一个峰位不全是油管峰，第二个峰位是套管峰。
比较图2和图1，图2套管峰位比图1套管峰位向后移了33ms，说明该层位吸水。
在利用峰位计算流量时，要使用峰位全的时间谱计算流量。
图1 Y51-7-S8井GIV6层上中探测
图2 Y51-7-S8井GIV6层下中探测器所
五、结束语
脉冲中子氧活化测井由于其独特测量原理，能够克服同位素测井中遇到的示
踪剂沾污、沉淀、聚堆、地层漏失等问题，能够准确的测出井内流体的流速。
但由于仪器的下限较高，使得一些层段无法细分。
对注入水量大的水井，能够较准确的测出各射孔层的吸水量，并能测出在特殊注水条件下，各层段的吸水情况，应用效果明显。
参考文献：
1.乔贺堂.生产测井资料分析和解释[M].北京：石油工业出版社，1987.。