【正文】 電橋的平衡條件被破壞。金屬導(dǎo)體中的自由電子運動受熱時互相碰撞的機率增高，因而電阻率發(fā)生變化。溫度測井儀的結(jié)構(gòu)如圖22所示，作用原理是利用導(dǎo)體的電阻溫度變化特性。 溫度測井原理溫度測井儀由井下溫度計和電子線路組成，生產(chǎn)測井常用的有普通井溫儀、縱向微差井溫儀、徑向微差井溫儀三種類型。應(yīng)用邊界條件和初始條件對方程(20)求解，若滿足短時期準則，則可得出 （21）溫度測井一般是在幾小時內(nèi)完成的，遠少于該準則規(guī)定的時間，故上述解成立。另外，與軸向熱對流相比，沿深度方向的軸向熱傳導(dǎo)可以忽略。除了極低的流量外，井內(nèi)一般是紊流。這樣，油中的石蠟和膠質(zhì)有可能沉到井底。當油中存在游離氣時，有特別明顯的溫度降低。在存在活躍的邊水區(qū)域性流動的條件下，當水溫高于油層溫度時，在開采過程中系統(tǒng)測量溫度、觀察溫度的升高，可預(yù)測舌進和水錐。α定義為 （19）式中，、分別為巖石的密度、比熱和熱導(dǎo)率。引起地溫梯度數(shù)值不同的原因很多，巖石的導(dǎo)熱性不同是其中的一個主要原因。對于不同的油藏，地溫梯度是不同的，有的不到2℃/100m，有的卻高達10℃/100m以上。地球可視為一個向外散熱體，是一個穩(wěn)定溫度場。溫度測井通過測量溫度梯度或局部溫度異常來反映這些變化，推斷可能發(fā)生的情況，離不開對巖石和流體熱學(xué)性質(zhì)的了解。 巖石和流體的熱學(xué)性質(zhì)溫度測井基于井眼周圍地層是一個熱穩(wěn)定體的假定，自然溫度梯度是由地球熱擴散造成的。溫度測井是用電纜將溫度儀下入井內(nèi)，測量記錄某一深度的井溫或沿井剖面的溫度變化。從微觀上看，溫度是物體內(nèi)部分子無規(guī)則運動劇烈程度的標志，溫度愈高，則平均分子熱運動愈劇烈，亦即溫度與分子熱運動的內(nèi)能緊密地聯(lián)系著。 溫度測井溫度是一個很重要的物理參數(shù)，自然界中任何物理、化學(xué)過程都緊密地與溫度相聯(lián)系。流量估算并不必要流動截面積，但需要知道距水流的距離，對于套管外流量。流量是根據(jù)總流動信號、流速、套管尺寸、活化期和中子輸出數(shù)據(jù)確定的。氧活化水流測井處理軟件提供計數(shù)率曲線和測量數(shù)據(jù)綜合資料。它可以用于測量注水和注聚合物流動剖面，可以檢查井下機械完整性和識別管外水流，還可以用于識別水平井中的張開裂縫。圖21 遠探測器和GR探測器上的模擬信號通過測量氧活化水經(jīng)過探測器的平均時間Δt，已知探測器到中子源的距離L，便可以求出水流的速度v = L/Δt （17）為此，必須首先確定背景組分和固定氧活化組分并從總計數(shù)率中扣除，然后由剩余信號中確定Δt。如果水流速度為零，則測量的總計數(shù)率只有前兩種組分，總測量計數(shù)率就會呈指數(shù)規(guī)律衰減(左上圖)。中子源打開2s，然后關(guān)閉18s。采用蒙特卡羅模型描述氧(n,p)反應(yīng)的速度分布，可以模擬計算探測器的計數(shù)率： (16)式中，λ─16N的衰減常數(shù)；S(t)─t時間的中子源強度；t0─活化開始時間，持續(xù)到ta；A─水流橫截面積；D(z)─測量的相對于中子源位置的氧活化分布；R(z)─測量的相對于檢測器平面的響應(yīng)作用。在短活化期，當活化水經(jīng)過檢測器時可測量到它的特征波。如圖20所示那樣，在測量向下水流時，探測器置于源的下方；而測量向上水流時，探測器則置于源的上方。氧活化水流測量儀器包括一個脈沖中子發(fā)生器和三個伽馬探測器，即近、遠兩個伽馬探測器和安裝在遙測電子線路上短節(jié)上的自然伽馬探測器(圖20)，、。由于氧(n,p)，所以產(chǎn)生14MeV的井筒中子發(fā)生器非常適合于氧活化。氧的存在是根據(jù)檢測氧原子的快中子活化后放射出的伽馬射線來確定的： (15)能量超過10MeV的快中子用于活化氧的原子核以產(chǎn)生氧的放射性同位素，16N通過射線而衰減。由于氧原子核活化后放射出的伽馬射線能量較高，能夠穿透井內(nèi)流體、油管、套管和水泥，氧活化水流測井可以探測井筒內(nèi)或套管外水的流動。 氧活化水流測井井內(nèi)流動的流體中，只有水含氧元素。其次，每次流量比例改變，必須待注入恢復(fù)穩(wěn)定后再進行測量。該方法常稱作“未知井徑法”，通過監(jiān)測接觸面的變化，可以繪出圖19所示的吸水剖面，了解裸眼井段吸水變化情況。由油管正注的水是從井底向上逐漸進入地層的，接觸面以下地層的吸水量對應(yīng)于正注的水量。此時，可將油管下到裸眼井段底部，通過油管和油套環(huán)空同時注水。對于放射性示蹤測井曲線，可以按不同的沾污類型確定校正系數(shù)，然后再計算各層相對吸水量。為了控制放射性沾污影響，應(yīng)該洗井后再測吸水剖面。據(jù)大港油田等單位的統(tǒng)計，約90%的測量井內(nèi)都存在不同程度的放射性同位素沾污現(xiàn)象，其中16%的井內(nèi)有嚴重沾污，所測曲線不能用于計算吸水剖面，這時活化載體的累積量不再與地層吸水量成簡單正比關(guān)系。圖 18 載體法測吸水剖面圖放射性示蹤測井的優(yōu)點是施放示蹤劑比較簡單，能夠連續(xù)測量。每層兩條曲線的異常面積增量，可用求積儀確定。由于放射性測井受時間常數(shù)的影響，若過大，則解釋時應(yīng)對測井曲線的深度和幅度進行校正。理論計算和實驗均表明，當套管內(nèi)徑不變時，分層吸水量大致與地層中點的伽馬射線強度Jr成正比： （13）式中，、分別為第i個地層的吸水量和吸水厚度；為厚度校正系數(shù)，近似為1；B是與套管內(nèi)徑等有關(guān)的常數(shù)。在合理選用放射性同位素和載體，并正確施工的條件下，地層的吸水量與活化載體的累積量成正比。 套管配注剖面測井放射性示蹤法測量分層配注井的吸水剖面時，在正常注水條件下，將活性懸浮液注入井中。我國油田與中國原子能研究院協(xié)作研制的錫銦同位素發(fā)生器，使用稀鹽酸淋濾后即可獲取放射性洗脫溶液，放射性核素113mIn在洗脫液中以InCl3的形式存在，,便于儲運和井場使用，不會對井下或地面環(huán)境造成污染。放射性同位素一般是以5100mCi的標準份運往工作地點的，～的安全濃度。放射性示蹤測井時需要合理配制同位素的濃度，以保證地層中的活化物質(zhì)放射性強度超過地層自然放射性強度的24倍。生產(chǎn)中常選用粒徑大于50μm的骨質(zhì)活性炭或化學(xué)微球膠粒作固相載體，吸附放射性同位素后，與水配制成活化懸浮液，注入井中前后分別測量伽馬計數(shù)率曲線，二者對比便可指示各層的相對吸水量。目前生產(chǎn)中經(jīng)常使用的同位素為65Zn、131I、110Ag、131Ba和113mIn等，其特性參見下表4。放射性同位素目前已達到千余種，但放射性示蹤測井常用的只有幾種。 放射性示蹤測井原理放射性示蹤測井的基本組成包括放射性材料的使用和伽馬射線探測器的記錄。這時，可將放射性同位素混進注入流體，作為示蹤載體指示井下各層段或油水界面的放射性異常，然后用伽馬探測器測出井下流量剖面。 放射性示蹤測井放射性示蹤測井采用放射性示蹤劑標記井內(nèi)的探測目標，應(yīng)用方法與研究對象有關(guān)。如果示蹤液團不能沿管道中心移動，或與井內(nèi)流體之間存在滑脫現(xiàn)象，則所求流速將有誤差。噴射點選在5485米，除參考曲線外測量兩條跟蹤曲線。體積流量計算仍按(8)和(7)式進行。并仿此測出……，直到放射性液團監(jiān)測不到為止。(3) 測量跟蹤曲線。(2) 測量參考曲線。 注入井自下而上逐層測量，噴射點選在兩射孔層之間以及交連井段靠近上方位置，因為噴射的示蹤劑將隨注入流體向下移動，需要留有足夠長距離，在示蹤劑被下部射孔層吸入之前被流量計追蹤探測到。這種方法是由瑟爾夫(Charles Self，1967)最先提出來的，所以又稱“瑟爾夫法”。m)。定點測量結(jié)果雖然較精確，由于放射性擴散影響不能分辨下部流量。由圖上讀出各計算點處的異常信號深度間隔，依次用(9)、(8)和(7)式計算(取Cv=)，其結(jié)果見表3。眾所周知，對一口多層混合注水的井而言，射孔井段上部的流速較高，底部的流速較低，若同時用定點方式和連續(xù)方式測量將有助于改善測量解釋結(jié)果。連續(xù)測量工藝簡單，節(jié)省時間，可以給出連續(xù)變化的注入剖面，更重要的是，由于儀器移動測量，縮短了示蹤劑液團經(jīng)過探測器的旅行時間，減弱放射性彌散影響，因而可以分辨較低的流量。為了求得分層流量，射孔井段的底部、頂部以及每兩個射孔層間必須至少噴射一次；對于射孔厚層，層內(nèi)也可以噴射數(shù)次，以檢查層內(nèi)吸水非均質(zhì)性。此時，應(yīng)該選用連續(xù)測量方式。由圖可見，測點2348m處噴射兩次，，按(6)式計算視流速得Vf =(m/s)取d‘=(dcdt)/2=，ρ=1000kg/m3,μ=1Pa 。要求各相分層流量，必須結(jié)合流體識別測井資料進一步分析解釋。若記錄點流速vf用m/s表示，流量Q用m3/d表示，則Cp可按下式計算 （8）式中，dc—套管內(nèi)徑，cm；dt—儀器外徑，cm；Cv—速度剖面校正系數(shù)。圖 13 核流量計定點測井圖由于兩個伽馬探測器的間距L一定，從記錄圖上讀出兩個伽馬異常峰值的間隔時間Δt,便可由下式求出記錄點(兩個伽馬探測器的中點)的流速 （6）體積流量的計算公式為： （7）式中，Cp可稱為流量系數(shù)，與套管內(nèi)徑、儀器尺寸、流速分布及單位換算有關(guān)。 定點測量方法核流量計測注水剖面，當井內(nèi)流體速度較快時，選用定點測量方式。由于生產(chǎn)井內(nèi)的流體要產(chǎn)到地面，使用放射性同位素要特別慎重，應(yīng)盡量選用半衰減短的同位素，并嚴格控制使用劑量，以免對地面的人、畜造成危害。在注水井內(nèi)測量時，噴射器裝在探測器的上部，自下而上逐點進行測量。圖12所示為一個噴射器和兩個探測器構(gòu)成的示蹤流量計。三個探測器和噴射器組成的儀器，其中一個探測器裝在噴射器的上流方向，記錄本底自然伽馬放射性，作為基線；另外兩個探測器裝在下流方向，記錄兩條示蹤曲線。噴射器可以有一或二個，兩個噴射器的儀器可以同時攜帶水溶和油溶的示蹤劑，適用于井下油、水多相流測量，測量時一般每次只需噴射1毫升稀釋后的示蹤劑。核流量計由放射性示蹤劑噴射器和伽馬探測器組成。對于油氣井，一般選擇油、氣或苯等有機溶劑。稀釋溶液應(yīng)當選用與井下流體密度相當而又能溶于其中的物質(zhì)，否則噴射的放射性液團與井內(nèi)流體之間將產(chǎn)生滑脫現(xiàn)象，導(dǎo)致荒謬的解釋結(jié)果。測量時噴射的放射性示蹤劑，實際上是由放射性同位素和稀釋溶液組成的液團，需要合理選擇和配制。 核流量計測井原理核流量計測井屬于一種標記測量方法，首先采用噴射器放出放射性示蹤劑，使其與井內(nèi)流體以同一速度流動，然后采用伽馬探測器測量記錄標記物的速度，進而求出流體的體積流量。 核流量計測井核流量計測井是利用人工放射性同位素作標記物，觀測井下流體流量剖面一種測井方法。s或60mPa使用時由渦輪轉(zhuǎn)速讀數(shù)在縱座標上找點，作水平線與相應(yīng)規(guī)格的儀器和流體粘度實驗曲線相交，交點對應(yīng)的橫座標值即是該轉(zhuǎn)速下的體積流量。封隔式流量計和傘式流量計都稱絕對流量計，讀出測井記錄的渦輪每秒轉(zhuǎn)數(shù)，選用合適的實驗關(guān)系圖版，便可求得相應(yīng)的體積流量。圖 11 封隔式流量計的解釋圖版但是，導(dǎo)流式渦輪流量計測井也有明顯局限性，主要表現(xiàn)在三個方面：一是只能定點測量，工藝復(fù)雜，操作不便；二是機械裝置封隔流道會在一定程度上干擾井內(nèi)原有的流動條件，測量結(jié)果和實際流動條件下可能有一些差異，另外封隔不好時測井解釋結(jié)果會造成假象；三是不能提供井下流動剖面的連續(xù)變化情況。 ② 解釋結(jié)果受油、氣、水之間滑動速度影響很小。對于流體粘度變化的影響，一般校正量很小。導(dǎo)流式渦輪流量計測井具有兩個特殊的優(yōu)點： ① 測井響應(yīng)只受流體密度和粘度變化的輕微影響。流量計的金屬翼片可以伸入射孔炮眼或腐蝕孔洞，因此測點選擇不受套管射孔和腐蝕變形影響，有利于檢查射孔層段內(nèi)的非均質(zhì)性。由于封隔器的皮囊承受的壓力差有限，此種流量計只能測量低流量。測前首先輸入一個標準頻率信號，調(diào)節(jié)測量線路和靈敏度，對儀器進行校準。導(dǎo)流型渦輪流量計一般只能點測，測井工藝遠比連續(xù)型儀器復(fù)雜。由于導(dǎo)流器內(nèi)喉道的橫截面積已知，通過實驗可以直接建立渦輪轉(zhuǎn)速與體積流量之間的關(guān)系，所以這種流量計又稱為絕對流量計。該圖來自一口污水回注井的實際測量資料，因為是單相流，從而可以確認測井資料的質(zhì)量是合格的。圖10為圖9所測數(shù)據(jù)的現(xiàn)場刻度圖。由于摩擦影響，渦輪沒有轉(zhuǎn)動并非一定流速為零，因此渦輪轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)時的零讀數(shù)不能參與交會。將各點讀數(shù)標在圖上,根據(jù)資料點的分布趨勢，按最小二乘法的法則畫出關(guān)系曲線，即得各測點的現(xiàn)場刻度線。對應(yīng)于每一測速下的渦輪轉(zhuǎn)速曲線，讀出各點的測井值，填入如表2所示的解釋數(shù)據(jù)表。其次，在未射孔的穩(wěn)定流動井段選定一系列讀值點。測速的選擇一要盡可能保證儀器上提和下放測量時渦輪的轉(zhuǎn)動方向相反，以能反映機械摩阻的影響；二是應(yīng)有合適的速度間隔，以能保證統(tǒng)計分析的代表性。根據(jù)統(tǒng)計分析原理，每個測點最好有五次以上的測量資料(即樣本數(shù)目大于5)，才能建立符合統(tǒng)計標準的擬合關(guān)系。井下刻度的方法，是通過在流動的液體中，儀器用多個分別向上和向下的絕對速度，測量記錄響應(yīng)曲線來實現(xiàn)的。圖 8 多道生產(chǎn)測井儀示意圖所謂井下刻度，就是建立儀器響應(yīng)頻率和流體速度之間的精確關(guān)系，也就是確定(43)式中的K 和vth 。再者，這兩種測井資料定量應(yīng)用的精度，很大程度上取決于測井資料質(zhì)量和井下刻度的準確性。連續(xù)流量計和全井眼流量計測井的突出優(yōu)點是可以測取連續(xù)變化的流動剖面，并且測井工藝簡單。特別是深度控制測井項目磁定位器和自然伽馬儀,作為測井資料與井下管柱以及裸眼井資料深度對比的依據(jù)，每次測量都是必不可少的。為了選擇合適的測量速度和檢驗井下刻度，儀器往往需要停在產(chǎn)出或吸入流體的層段上部進行點測，記錄測量深度和渦輪轉(zhuǎn)速。通過觀察井口壓力和流量有無變化，便可推知井內(nèi)流動是否穩(wěn)定。不同類型的儀器除響應(yīng)特性有一定差異外，測量方法和解釋技術(shù)基本相同。下面從應(yīng)用角度，分別討論敞流式和導(dǎo)流式渦輪流量計測井。圖7為實驗建立的連續(xù)流量計校正圖版，由圖可見，儀器在水和氣中的響應(yīng)特性差異很大。實驗和實際應(yīng)用也表明，當儀器與流體的相對速度v 較高時，渦輪響應(yīng)與v 有良好的線性關(guān)系，式(3)成立。但氣體密度隨溫度和壓力變化很大，必須注意ρf對vth的影響。渦輪以一定速度轉(zhuǎn)動起來之后,需要克服機械動摩擦力和流體流動阻力，轉(zhuǎn)動閾值vth與ρf1/2成反比，流體密度越大，vth越小。在流體速度較小時，渦輪的頻率響應(yīng)