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摘要：PNN测井作为一种新的储层饱和度测井技术，为老油田开发后期的剩余油（气）挖潜提供了一种新的技术手段。PNN测井克服了中子寿命测井方式在较低矿化度、较低孔隙度地层不适用的缺陷，能够获得较高的中子计数率，统计起伏就低，从而提高了测量精度，提供更为精确的测量结果。
关键词：PNN测井含气饱和度实例分析
一、前言
气田进入气水同产阶段后，气井出水日趋严重，严重影响气井的正常生产，出水已成为目前制约稳产的主要因素，迫切需要了解储层的剩余气分布，为深入研究气田出水特征，把握水侵规律，指导气田整体治水具有重要意义。
由于套管的物理特性，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。与目前使用的其他饱和度测井方式比较，PNN测井的优势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。本文通过对涩北气田的PNN测井资料进行分析，研究适合涩北气田的PNN測井解释标准。
二、PNN测井的原理
PNN测井是使用中子发生器向地层发射14MeV的快中子，经过一系列的非弹性碰撞（10-8-10-7s）和弹性碰撞（10-6-10-3s），当中子的能量与组成地层的原子处于热平衡状态时，中子不再减速，此时它的能量是0.025eV，速度2.2×105cm/s，与地层原子核反应主要是俘获反应。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。
三、PNN测井计数率的影响因素
1、地层因素：包括岩性、孔隙度、含气饱和度和地层流体（类型、性质、水型、地层水矿化度）等。其中孔隙度、地层流体类型以及地层水矿化度是影响热中子计数率高低的最主要因素。
2、井眼因素：包括井眼流体、套管、水泥环的影响。
3、中子管因素：中子管的产额越高，探测到的计数率就越高；一般来说，新中子管比老化的中子管获得的热中子计数率要高得多。
四、PNN测井资料的解释
1、基本数据处理
PNN测井的基本数据处理模块，为解释提供文件数据格式，对测井数据进行过滤，SIGMA计算，井眼校正，泥质校正，曲线计算处理，还可以进行泥质含量和孔隙度的计算。
2、PNN处理
PNN处理模块可以提取SIGMA曲线，提供SIGMA曲线处理方式，并按深度级别查看热中子的衰减分布，直观简洁地界定出地层信息，最大程度的消除井眼及统计起伏的影响，保证SIGMA曲线的准确性。
3、PNN测井资料的解释
（1）标准公式法
PNN测井资料解释的地质模型是体积组分模型，地质基础是地层的孔隙度与地层的含氢指数成正比，与探测器附近中子的密度成反比；地层的含水饱和度与地层的含氯量成正比，与地层的俘获截面成反比。公式如下：
Σ——测井获得地层热中子宏观俘获截面
φ——地层孔隙度
Sw——地层含水饱和度
Σma——岩石骨架热中子宏观俘获截面
Σw——地层水热中子宏观俘获截面
Σhc——油气的热中子宏观俘获截面
（2）图解交会图法
该方法的核心是水线和气线位置的确定，二者确定后，在其之间线性内插出其它不同的含水饱和度线，根据测量点在图中的位置可得到定量的含水饱和度值。
五、应用分析
1、未射孔层
XXX井534.0-560.0m的PNN测井是青海省柴达木盆地涩北一号构造上的一口开发井，开发层系为四层系Ⅳ-3层组，小层号为38、39、40、41号层。其中39和41号层的物性较好，地层俘获截面值较低，可以解释为气层，计算出的含气饱和度分别为62.4%、61.9%；40号层的物性稍差，地层俘获截面为偏低，可以解释为差气层，计算出的含气饱和度为44.7%；38号层的物性较好，地层俘获截面值偏高，从536.1m处开始地层俘获截面值变大，说明38号层下部含水较多，可以判断38号层上部为气水同层，下部为水层，536.1m处为气水界面。
2、射孔层
XXX井1695.0-1716.0m的PNN测井是青海省柴达木盆地台南构造上的一口开发井，开发层系为六层系Ⅵ-1层组，射孔层为114、115、116、117、120号层，测前产量：产气3.5万方，产水16.02方。其中114和120号层的物性较好，地层俘获截面值较低，可以解释为气层，计算出的含气饱和度分别为45.1%、63.9%；117号层的物性较差，地层俘获截面为偏低，可以解释为差气层，计算出的含气饱和度为43.4%；115和116号层的物性较好，地层俘获截面值偏高，说明这两个层已经有水淹的现象，该井产出的水可能就出自这两个层，可以解释为气水同层，计算出的含气饱和度分别为37.2%、39.5%；在该测量段中还有118和119号层是未射孔层，但是由于这两个层距离射孔层太近，可能是受到射孔层产水的影响，导致这两个层的俘获截面值偏低，在解释时将这两个层解释为油水同层。
3、水平井
XXX井1740.0-1766.0m的PNN测井是青海省柴达木盆地台南构造上的一口开发井，开发层系为三层系Ⅲ-6层组，水平段为1521.0-1921.0，测前产量：产气10039方，产水15.4方。其中1747.0-1750.8m的物性较好，地层俘获截面值较低，可以解释为气层，计算出的含气饱和度为54.9%；1742.0-1747.0m的物性比其它井段稍差，地层俘获截面为偏低，可以解释为差气层，计算出的含气饱和度为48.3%；1750.8-1762.7m的物性较好，但地层俘获截面值明显高于其它井段，说明该井段内已经有水淹的现象，可以解释为气水同层，计算出的含气饱和度分别为35.1%。
六、结论
1、PNN测井同中子寿命测井技术相比，表现出其独有的特点：在较低矿化度和较低φ的地层中能获得较高的热中子计数率，统计起伏低，大大提高测量精度；
2、各种因素对计数率影响的研究为测井资料的解释提供了依据；
3、PNN测井作为一种新的饱和度测井技术，为老油田开发后期的剩余气挖潜提供了一种新的监测手段。在判断水淹层，寻找潜力层和未动用层，有效识别气层，定量计算地层含气饱和度、中子孔隙度，定性识别岩性等方面发挥着重要作用。
4、在实际测井过程中，几种影响因素的影响是同时存在的，且测量的计数率是几种影响因素的综合结果，如何将这方面结合起来，对录取的计数率和俘获截面进行校正，提高测井资料的解释精度，需要进一步的研究。
参考文献：
[1]张锋，徐建平，胡玲妹，等.PNN测井方法的蒙特卡罗模拟研究结果[J].地球物理学报.2007.50（6）：1924-1930.
[2]“PNN_Analysis_Manual”，Hotwell，KlingenbachAustria
[3]黄隆基，放射性测井原理，北京：石油工业出版社，1985年4月
关键词：PNN测井含气饱和度实例分析
一、前言
气田进入气水同产阶段后，气井出水日趋严重，严重影响气井的正常生产，出水已成为目前制约稳产的主要因素，迫切需要了解储层的剩余气分布，为深入研究气田出水特征，把握水侵规律，指导气田整体治水具有重要意义。
由于套管的物理特性，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。与目前使用的其他饱和度测井方式比较，PNN测井的优势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。本文通过对涩北气田的PNN测井资料进行分析，研究适合涩北气田的PNN測井解释标准。
二、PNN测井的原理
PNN测井是使用中子发生器向地层发射14MeV的快中子，经过一系列的非弹性碰撞（10-8-10-7s）和弹性碰撞（10-6-10-3s），当中子的能量与组成地层的原子处于热平衡状态时，中子不再减速，此时它的能量是0.025eV，速度2.2×105cm/s，与地层原子核反应主要是俘获反应。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。
三、PNN测井计数率的影响因素
1、地层因素：包括岩性、孔隙度、含气饱和度和地层流体（类型、性质、水型、地层水矿化度）等。其中孔隙度、地层流体类型以及地层水矿化度是影响热中子计数率高低的最主要因素。
2、井眼因素：包括井眼流体、套管、水泥环的影响。
3、中子管因素：中子管的产额越高，探测到的计数率就越高；一般来说，新中子管比老化的中子管获得的热中子计数率要高得多。
四、PNN测井资料的解释
1、基本数据处理
PNN测井的基本数据处理模块，为解释提供文件数据格式，对测井数据进行过滤，SIGMA计算，井眼校正，泥质校正，曲线计算处理，还可以进行泥质含量和孔隙度的计算。
2、PNN处理
PNN处理模块可以提取SIGMA曲线，提供SIGMA曲线处理方式，并按深度级别查看热中子的衰减分布，直观简洁地界定出地层信息，最大程度的消除井眼及统计起伏的影响，保证SIGMA曲线的准确性。
3、PNN测井资料的解释
（1）标准公式法
PNN测井资料解释的地质模型是体积组分模型，地质基础是地层的孔隙度与地层的含氢指数成正比，与探测器附近中子的密度成反比；地层的含水饱和度与地层的含氯量成正比，与地层的俘获截面成反比。公式如下：
Σ——测井获得地层热中子宏观俘获截面
φ——地层孔隙度
Sw——地层含水饱和度
Σma——岩石骨架热中子宏观俘获截面
Σw——地层水热中子宏观俘获截面
Σhc——油气的热中子宏观俘获截面
（2）图解交会图法
该方法的核心是水线和气线位置的确定，二者确定后，在其之间线性内插出其它不同的含水饱和度线，根据测量点在图中的位置可得到定量的含水饱和度值。
五、应用分析
1、未射孔层
XXX井534.0-560.0m的PNN测井是青海省柴达木盆地涩北一号构造上的一口开发井，开发层系为四层系Ⅳ-3层组，小层号为38、39、40、41号层。其中39和41号层的物性较好，地层俘获截面值较低，可以解释为气层，计算出的含气饱和度分别为62.4%、61.9%；40号层的物性稍差，地层俘获截面为偏低，可以解释为差气层，计算出的含气饱和度为44.7%；38号层的物性较好，地层俘获截面值偏高，从536.1m处开始地层俘获截面值变大，说明38号层下部含水较多，可以判断38号层上部为气水同层，下部为水层，536.1m处为气水界面。
2、射孔层
XXX井1695.0-1716.0m的PNN测井是青海省柴达木盆地台南构造上的一口开发井，开发层系为六层系Ⅵ-1层组，射孔层为114、115、116、117、120号层，测前产量：产气3.5万方，产水16.02方。其中114和120号层的物性较好，地层俘获截面值较低，可以解释为气层，计算出的含气饱和度分别为45.1%、63.9%；117号层的物性较差，地层俘获截面为偏低，可以解释为差气层，计算出的含气饱和度为43.4%；115和116号层的物性较好，地层俘获截面值偏高，说明这两个层已经有水淹的现象，该井产出的水可能就出自这两个层，可以解释为气水同层，计算出的含气饱和度分别为37.2%、39.5%；在该测量段中还有118和119号层是未射孔层，但是由于这两个层距离射孔层太近，可能是受到射孔层产水的影响，导致这两个层的俘获截面值偏低，在解释时将这两个层解释为油水同层。
3、水平井
XXX井1740.0-1766.0m的PNN测井是青海省柴达木盆地台南构造上的一口开发井，开发层系为三层系Ⅲ-6层组，水平段为1521.0-1921.0，测前产量：产气10039方，产水15.4方。其中1747.0-1750.8m的物性较好，地层俘获截面值较低，可以解释为气层，计算出的含气饱和度为54.9%；1742.0-1747.0m的物性比其它井段稍差，地层俘获截面为偏低，可以解释为差气层，计算出的含气饱和度为48.3%；1750.8-1762.7m的物性较好，但地层俘获截面值明显高于其它井段，说明该井段内已经有水淹的现象，可以解释为气水同层，计算出的含气饱和度分别为35.1%。
六、结论
1、PNN测井同中子寿命测井技术相比，表现出其独有的特点：在较低矿化度和较低φ的地层中能获得较高的热中子计数率，统计起伏低，大大提高测量精度；
2、各种因素对计数率影响的研究为测井资料的解释提供了依据；
3、PNN测井作为一种新的饱和度测井技术，为老油田开发后期的剩余气挖潜提供了一种新的监测手段。在判断水淹层，寻找潜力层和未动用层，有效识别气层，定量计算地层含气饱和度、中子孔隙度，定性识别岩性等方面发挥着重要作用。
4、在实际测井过程中，几种影响因素的影响是同时存在的，且测量的计数率是几种影响因素的综合结果，如何将这方面结合起来，对录取的计数率和俘获截面进行校正，提高测井资料的解释精度，需要进一步的研究。
参考文献：
[1]张锋，徐建平，胡玲妹，等.PNN测井方法的蒙特卡罗模拟研究结果[J].地球物理学报.2007.50（6）：1924-1930.
[2]“PNN_Analysis_Manual”，Hotwell，KlingenbachAustria
[3]黄隆基，放射性测井原理，北京：石油工业出版社，1985年4月