PNN测井技术(原理).docVIP

新一代套管井储层评价技术 脉冲中子—中子（PNN）测井 PNN（Pulse Neutron Neutron）测井仪是奥地利Hotwell公司研制开发的一种用于油田生产开发的饱和度测井仪器。目前该仪器已经在欧洲、南、北美洲、中东、北非和亚洲18个国家广泛应用，取得了较好的使用效果。 油田进入高含水的中、后开发期，一方面迫切需要了解单井、区域上的储层的剩余油分布，寻找潜力油层，调整作业方案；另一方面，许多老井，由于受当时条件的限制，缺少必要的测井资料，而无法对储层性质进行重新认识。油井生产之前都会下套管进行固井。因为套管的物理特性，很多裸眼井中的测井方法受到了限制，不能用于套管井的地层评价。目前套管井中使用最多的饱和度测井方法都是基于中子寿命测井原理的，如目前油田内常见的碳氧比测井、中子寿命测井、硼中子测井、PND测井等等。PNN测井同样基于这个原理。 与目前国内使用的其他饱和度测井方式比较，PNN测井的一个最大不同是：不同于其他方法中通过地层对中子的俘获放射出的伽马射线进行记录分析来进行饱和度的解析。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。 这种方式使得PNN在低孔隙度、低矿化度地层（目前大多数油田生产的难点）相对其他测井方式具有更高的分辨率。同时，PNN还具有施工简单，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、最大程度去除井眼影响等等多方面的优势。 PNN测井原理 PNN是脉冲中子—中子（Pulse Neutron Neutron）仪器的简称，使用中子发生器向地层发射14.1MeV的快中子，经过一系列的非弹性碰撞（10-8—10-7s）和弹性碰撞（10-6—10-3 s），当中子的能量与组成地层的原子处于热平衡状态时，中子处于热中子能量级，此时它的能量是0.025eV左右，速度2.2×105cm/s，直到被地层俘获。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30μs后的1800μs时间内的热中子记数率，每个探测器均将其时谱记录分成60道，每道30μs，根据各道记录的热中子记数生成热中子时间衰减谱，从而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记数的比值就可以计算储层含氢指数。据此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后热中子记数率。 二、 PNN系统描述 PNN系统有二个主要的部分组成：井下仪器部分和地面数据采集部分。二者组成一个系统，不可分割。事实上，PNN系统可以配接在任何一种测井单元上，需要测井单元提供深度编码信号和测井电缆。PNN测井基本标准测速为2--3米/每分钟。 （一）地面数据采集部分 地面单元的主要构成是： 地面数据采集面板,包括各种信号接口、地面供电电源、通讯增益调节 用于数据采集处理的计算机 （二）井下仪器部分 井下仪器至少应包含四个独立的部分，组合在一起进行测井。如果增加其它的探测器，可以扩大测井功能，但基本的井下单元应包括： 通讯短节（含CCL以及井眼温度探头和仪器保温瓶温度探头） 自然伽马短节 中子探测器短节 中子发生器短节 仪器外径为43毫米，连接长度为5.7米。除中子发生器短节的耐温为150℃外，其余三个短节耐温都为200℃。 （三）PNN仪器的应用： 确定套管后流体的分布。 确定套管后的孔隙度。 确定套管后的饱和度。 （四）测井采集软件 PNN现场数据采集需要使用HOTWELL公司的HWPNN软件或者WARRIOR 测井数据采集系统进行现场原始数据的采集。 （五）数据处理 在正确的测井采集完成后，下一步要做的是对测量数据进行进一步的处理。通过采用不同的处理程序，可以计算出所需要的不同参数，如：τ，Σ值等，这些值被输出到不同的物理输出通道。 使用这些参数，可以定性或定量地解释测量结果。 1．数据处理原理 PNN系统测量二个探测器的热中子衰减谱，每个探测器的热中子记数又按照时间分布分成60个时间道，每个时间道是30us，共1800 us。 2.指数衰减 地层与中子管发射出来的14MeV高能中子发生反应，而热中子的数量在二个探测器以60道的时区进行采样记录。所有测量的数据被记录下来，