CN108194076B - 双向脉冲中子氧活化测井仪标定解释方法、装置和图版 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双向脉冲中子氧活化测井仪标定解释方法，包括：建立井下多种聚合物浓度及多井况的垂直模拟井系统；在所述垂直模拟井系统中使用双向脉冲中子氧活化测井仪测量氧活化测井时间谱数据；根据所述氧活化测井时间谱数据绘制氧活化时间谱曲线；对所述氧活化时间谱曲线进行加权平均法或最小二乘法得到渡越时间；根据所述渡越时间和源距得到计算流量；建立标定流量与对应的所述计算流量的对应关系；之后，根据所述对应关系对下一次的计算流量进行解释。以及装置和图版。可以解决氧活化测井解释方法在聚合物及三元复合驱介质下误差较大，不能适用精细解释的问题。
Description
技术领域
本发明涉及涉及注水井、注聚合物井测井的注产出剖面测井资料解释领域，具体说是一种双向脉冲中子氧活化测井仪标定解释方法、装置和图版。
背景技术
现有的双向脉冲中子氧活化测井仪只有在套管介质为清水条件下标定的测井曲线及标定解释图版。清水条件下的标定解释图版在解释井内介质为聚合物及三元复合驱时误差较大，不能进行精细解释。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种双向脉冲中子氧活化测井仪标定解释方法、装置和图版，以解决现有的双向脉冲中子氧活化测井在聚合物及三元复合驱介质下解释误差较大的问题。
第一个方面，本发明提供一种双向脉冲中子氧活化测井仪标定解释方法，包括：
建立井下多种聚合物浓度及多井况的垂直模拟井系统；
在所述垂直模拟井系统中使用双向脉冲中子氧活化测井仪测量氧活化测井时间谱数据；
根据所述氧活化测井时间谱数据绘制氧活化时间谱曲线；
对所述氧活化时间谱曲线进行加权平均法或最小二乘法得到渡越时间；
根据所述渡越时间和源距得到计算流量；
建立标定流量与对应的所述计算流量的对应关系；
之后，根据所述对应关系对下一次的计算流量进行解释。
优选地，建立所述垂直模拟井系统，包括：建立聚合物配置系统和建立远程控制流量采集系统；
通过所述聚合物配置系统配置5种不同浓度的聚合物，所述远程控制流量采集系统的采集模拟井的流量、温度和湿度信息，并远程控制所述模拟井的流量；所述远程控制流量采集系统的封隔器系统实现模拟井的封堵，切换模拟井的模拟油管、模拟套管和模拟油管模拟套管形成的环套空间；
所述远程控制流量采集系统根据所述流量与标定流量的偏差调节所述模拟井的流量，使所述模拟井的流量与所述标定流量相同后，使用所述双向脉冲中子氧活化测井仪测量所述氧活化测井时间谱数据；
所述温度和湿度信息，用于检测所述模拟井的井内环境。
优选地，所述标定流量在30m2以下时，选择所述氧活化时间谱曲线中第二次峰值最大的曲线进行加权平均运算得到所述渡越时间。
优选地，用所述脉冲氧活化测井仪分别测量所述模拟套管、所述模拟油管以及所述环套空间的介质流速，用所述源距除以所述渡越时间得到流速，然后乘以所述介质所在空间的横截面积得到所述计算流量。
第二个方面，本发明提供一种双向脉冲中子氧活化测井仪标定解释装置，包括：
建立井下多种聚合物浓度及多井况的垂直模拟井系统；以及
存储器和处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序为如上述一种双向脉冲中子氧活化测井仪标定解释方法，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
控制所述垂直模拟井系统中使用双向脉冲中子氧活化测井仪测量氧活化测井时间谱数据；
根据所述氧活化测井时间谱数据绘制氧活化时间谱曲线；
对所述氧活化时间谱曲线进行加权平均法或最小二乘法得到渡越时间；
根据所述渡越时间和源距得到计算流量；
建立标定流量与对应的所述计算流量的对应关系；
之后，根据所述对应关系对下一次的计算流量进行解释。
第三个方面，本发明提供一种双向脉冲中子氧活化测井仪标定解释图版，包括：
如上述一种双向脉冲中子氧活化测井仪标定解释方法或者如上述一种双向脉冲中子氧活化测井仪标定解释装置；
根据所述标定流量与对应的所述计算流量绘制散点图，所述散点图体现所述对应关系；
所述标定流量为横坐标或者纵坐标，所述计算流量为纵坐标或者横坐标。
本发明至少具有如下有益效果：
本发明提供一种双向脉冲中子氧活化测井仪标定解释方法、装置和图版，以解决现有的双向脉冲中子氧活化测井在聚合物及三元复合驱介质下解释误差较大的问题。
附图说明
通过以下参考附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点更为清楚，在附图中：
图1是本发明实施例的一种双向脉冲中子氧活化测井仪标定解释的流程示意图；
图2是本发明实施例的配置聚合物的装置示意图；
图3为本发明实施例的远程控制流量采集系统的系统框图；
图4为本发明实施例的封隔器系统示意图；
图5为本发明实施例的双向脉冲中子氧活化仪器原理示意图；
图6为本发明实施例的双向脉冲中子氧活化测井时间谱曲线；
图7为本发明实施例利用最小二乘法求取的渡越时间示意图；
图8为本发明实施例的套管128mm内介质为清水(浓度0ppm)的氧活化解释图版；
图9为本发明实施例的套管128mm内介质为浓度500ppm聚合物的氧活化解释图版；
图10为本发明实施例的套管128mm内介质为浓度1000ppm聚合物的氧活化解释图版；
图11为本发明实施例的油管62.5mm内介质为浓度1500ppm聚合物的氧活化解释图版；
图12为本发明实施例的油管62.5mm内介质为浓度2500ppm聚合物的氧活化解释图版；
图13为发明油套环形空间内介质为浓度1500ppm聚合物的氧活化解释图版。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述，但是值得说明的是，本发明并不限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。然而，对于没有详尽描述的部分，本领域技术人员也可以完全理解本发明。
此外，本领域普通技术人员应当理解，所提供的附图只是为了说明本发明的目的、特征和优点，附图并不是实际按照比例绘制的。
同时，除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包含但不限于”的含义。
图1是本发明实施例的一种双向脉冲中子氧活化测井仪标定解释的流程示意图。如图1所示，一种双向脉冲中子氧活化测井仪标定解释方法，包括：步骤101建立井下多种聚合物浓度及多井况的垂直模拟井系统；步骤102在垂直模拟井系统中使用双向脉冲中子氧活化测井仪测量氧活化测井时间谱数据；步骤103根据氧活化测井时间谱数据绘制氧活化时间谱曲线；步骤104对氧活化时间谱曲线进行加权平均法或最小二乘法得到渡越时间；步骤105根据渡越时间和源距得到计算流量；步骤107建立标定流量与对应的计算流量的对应关系；步骤108之后，根据对应关系对下一次的计算流量进行解释。
进一步地，标定流量在30m2以下时，选择氧活化时间谱曲线中第二次峰值最大的曲线进行加权平均运算得到渡越时间。
进一步地，用脉冲氧活化测井仪分别测量模拟套管、模拟油管以及环套空间的介质流速，用源距除以渡越时间得到流速，然后乘以介质所在空间的横截面积得到计算流量。
图2是本发明实施例的配置聚合物的装置示意图。图3为本发明实施例的远程控制流量采集系统的系统框图。图4为本发明实施例的封隔器系统示意图。如图2～4所示，建立垂直模拟井系统，包括：建立聚合物配置系统和建立远程控制流量采集系统；通过聚合物配置系统配置5种不同浓度的聚合物，远程控制流量采集系统的采集模拟井的流量、温度和湿度信息，并远程控制模拟井的流量；远程控制流量采集系统的封隔器系统实现模拟井的封堵，切换模拟井的模拟油管、模拟套管和模拟油管模拟套管形成的环套空间；远程控制流量采集系统根据流量与标定流量的偏差调节模拟井的流量，使模拟井的流量与标定流量相同后，使用双向脉冲中子氧活化测井仪测量氧活化测井时间谱数据；温度和湿度信息，用于检测模拟井的井内环境。
首先，实验标定部分，具体地说，聚合物配置系统中，需要配置5种不同浓度的聚合物，聚合物为聚丙烯酰胺(PAM)，浓度分别是500ppm、1000ppm、1500ppm、2000ppm、2500ppm。
在图2中，以配制浓度为500ppm的聚合物溶液为例，在熟化罐5中加入10立方米的清水，物料口2中加入5Kg的聚丙烯酰胺，干粉泵3加速物料口2中的聚丙烯酰胺下落，用风机1将聚丙烯酰胺吹入水粉混合器4，混合均匀后进入熟化罐5，用水粉混合器4搅拌30min后停止搅拌，在熟化罐5中熟化6小时。在实验开始前，对配制好的聚合物溶液开机用水粉混合器4搅拌20min后方可开始实验。聚合物溶液的浓度每增加500ppm，配制时加入的聚丙烯酰胺增加5Kg，配制时清水的用量保持不变，配制流程和配制浓度为500ppm聚合物溶液相同。在图2中，电动泵6与射流提升泵7都是给模拟井筒流量增加流动力，配置好的聚合物通过图3中聚合物控制台11进行控制。
在本发明中，远程控制流量采集系统，包括：计算机控制系统和封隔器系统。计算机控制系统(图3中的主控台8)与模拟井连接，采集模拟井的信息，并远程控制模拟井的井况；模拟井内具有封隔器系统，用于实现模拟井的封堵，切换模拟井的井况。本发明给予仪器在不同井况条件下更为可靠准确的实验数据资料，可视远程控制技术的应用，采用距离防护可以对现有检测设备应用遥控控制操作功能实现工作。
图3为本发明中远程控制流量采集系统的系统框图，包括：主控台8、内网数据交换机9、温度湿度传感器10和聚合物控制台11。
在图3中，聚合物控制台11，用于控制模拟井筒内的聚合物流量。计算机控制系统通过数据交换单元与模拟井或模拟井实验控制台连接。具体地说，本发明的数据交换单元可选用内网数据交换机9。计算机控制系统还与温/湿度传感器10连接，根据温度信息和湿度信息远程控制模拟井的井况。
如图4所示，远程控制流量采集系统的封隔器系统，包括：皮球集流器12、高压管线13和手驱式压力泵14。皮球集流器12与手驱式压力泵14连接；手驱式压力泵14，控制皮球集流器12对模拟井的封堵，切换模拟井的井况。具体地说，密封段的设计能够可靠密封，能如实的反映井下封隔器系统的工作状态，具有解封方便、密封可靠的优点通过对油管进行封堵，从而实现对油套中流量进行测量标定以及实验工作；同时通过计算机控制系统可以观测到环套内流型和流态变化。
具体地说，在图3和图4中，皮球集流器12的两端分别和油管连接，皮球集流器12下入模拟井(即，套管)内，通过皮球集流器12上的压皮球膨胀接触到模拟井的内壁，封堵环套环形空间，此时只控制油管内的清水流量和聚合物流量。即，聚合物控制台11和主控制台8连接，通过上述聚合物控制台11和主控制台8控制油管内的清水流量和聚合物流量，以便实现不同流量下氧活化测井时间谱数据的标定。
图5为本发明实施例的双向脉冲中子氧活化仪器原理示意图。如图5所示，活化的水流流经探测器U1、U2、U3、U4的过程中，探测器会记录活化水发出的γ射线时间谱，将某一探测器记录下来的γ射线时间谱绘制成图，如图6所示，图6为本发明实施例的双向脉冲中子氧活化测井时间谱曲线。
在图5中，探测器探测到的γ射线计数先增大、而后又减小，在测得的时间谱上形成一个峰，通过计算活化水流到达探测器的时间，即渡越时间，它是指中子爆发时刻到特征峰峰值的平均时间，已知活化水流流过的距离L，根据V＝L/△t求出流动速度，再根据水流所在处的横截面积得到流量。
源距L为靶极到U1、U2、U3、U4之间的距离，分别记为L1、L2、L3、L4，仪器购进时给定物理参数。
渡越时间Δt通过在脉冲中子氧活化仪器在刻度模拟井内仪器响应曲线，应用数学的方法对靶极发出信号到探头响应的时间进行求取，得到渡越时间。主要研究了两种渡越时间Δt的求取方法，即传统的加权平均法和最小二乘函数拟合法。
1)加权平均法
要想求准渡越时间，就要定准活化峰在时间谱上的位置。由于实际测量中时间谱上各道伽马射线计数存在统计涨落，时间谱上计数最大的位置不一定与被活化水流流经探测器中央的时刻严格对应。为了减小计数统计涨落对定时的影响，根据放射性计数统计分布规律，一般用下面公式计算渡越时间：
式中，tm是渡越时间；i是时间谱上的时间道址中子爆发起始时刻对应i＝0；t1和t2(图6中)是人为设定计算峰位的起始与终止时间道址，分别位于峰的左右两边；yi是ti时刻的伽马计数，为图6中计数；tb是中子脉冲的时间宽度。公式右边第1项是用统计方法估算样本不完备情况下二项式分布中值的预期，分子是对峰内各道时间与计数乘积的求和，即记录到伽马事件的概率与出现时间乘积的求和，分母是峰内总计数，分子除以分母得到的是伽马事件的最可能出现时间；公式右边第2项考虑了中子脉冲发射时水在流动的影响，中子从0时刻开始发射，到tb(图6中)时刻停止发射，假设中子爆发期内中子流稳定，则中子脉冲停止时被活化水流的中央在时间轴上位于1/2tb处。这种传统的计算渡越时间的方法计算速度快、时效高，比较适合于快速直观解释。
2)最小二乘函数拟合法
在许多实际问题中，往往需要根据两个变量yi和ti的n组实验数据(i＝1，2，n)来求得这两个变量的函数关系的近似式(也称经验公式)，这个过程叫做曲线拟合。最常用的曲线拟合方法是基于普通最小二乘法的多项式拟合。
最小二乘曲线拟合法的基本原理是假设一组数据点服从一个多项式，根据最小二乘法的原理，定出多项式中的各项系数。然后，用多项式的值代替实验值，以达到数据平滑的目的。如图7，图7为本发明实施例利用最小二乘法求取的渡越时间示意图；拟合曲线最大峰值处所对应的时间就是渡越时间，图7中，虚线为拟合钱的时间谱曲线，实线为拟合后的时间谱曲线。
最后，求流动速度v，在求得渡越时间后，根据V＝L/△t即可求出流动速度，源距L为仪器物理参数，渡越时间为上述所求，通过模拟井给定流量与仪器计算出的流量。
同时，本发明提供一种双向脉冲中子氧活化测井仪标定解释装置，包括：建立井下多种聚合物浓度及多井况的垂直模拟井系统；以及存储器和处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，计算机程序为如上述一种双向脉冲中子氧活化测井仪标定解释方法，处理器执行程序时实现以下步骤：控制垂直模拟井系统中使用双向脉冲中子氧活化测井仪测量氧活化测井时间谱数据；根据氧活化测井时间谱数据绘制氧活化时间谱曲线；对氧活化时间谱曲线进行加权平均法或最小二乘法得到渡越时间；根据渡越时间和源距得到计算流量；建立标定流量与对应的计算流量的对应关系；之后，根据对应关系对下一次的计算流量进行解释。具体的描述可参考上述一种双向脉冲中子氧活化测井仪标定解释方法的具体步骤，在此不进行详细说明。
本发明的一种双向脉冲中子氧活化测井仪标定解释图版，其包括：上述一种双向脉冲中子氧活化测井仪标定解释方法或者上述一种双向脉冲中子氧活化测井仪标定解释装置；根据标定流量与对应的计算流量绘制散点图，散点图体现对应关系；标定流量为横坐标或者纵坐标，计算流量为纵坐标或者横坐标，如图8～13所示，图8为本发明实施例的套管128mm内介质为清水(浓度0ppm)的氧活化解释图版；图9为本发明实施例的套管128mm内介质为浓度500ppm聚合物的氧活化解释图版；图10为本发明实施例的套管128mm内介质为浓度1000ppm聚合物的氧活化解释图版；图11为本发明实施例的油管62.5mm内介质为浓度1500ppm聚合物的氧活化解释图版；图12为本发明实施例的油管62.5mm内介质为浓度2500ppm聚合物的氧活化解释图版；图13为发明油套环形空间内介质为浓度1500ppm聚合物的氧活化解释图版。
聚合物的氧活化解释图版具体使用方法：通过双向脉冲中子氧活化测井仪测量得到响应曲线，根据上述计算方法计算出渡越时间Δt，根据所用探头给定的源距L，计算求出测量流量，如图8～13所示，查询该发明图版，测量流量对应的标准流量就是校正后的流量。
仪器测量后计算求出测量流量，如表1，经过该发明图版查询后，随机抽取流量点进行对比，可见使用解释图版后得到的校正后流量误差更小，结果更准确。
表1流量校正前后误差对比表
以上所述实施例仅为表达本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、同等替换、改进等，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.一种双向脉冲中子氧活化测井仪标定解释方法，其特征在于，包括：
建立井下多种聚合物浓度及多井况的垂直模拟井系统；
在所述垂直模拟井系统中使用双向脉冲中子氧活化测井仪测量氧活化测井时间谱数据；
根据所述氧活化测井时间谱数据绘制氧活化时间谱曲线；
对所述氧活化时间谱曲线进行加权平均法或最小二乘法得到渡越时间；
根据所述渡越时间和源距得到计算流量；
建立标定流量与对应的所述计算流量的对应关系；
之后，根据所述对应关系对下一次的计算流量进行解释；
其中，建立所述垂直模拟井系统，包括：建立聚合物配置系统和建立远程控制流量采集系统；
通过所述聚合物配置系统配置不同浓度的聚合物，所述远程控制流量采集系统采集模拟井的流量、温度和湿度信息，并远程控制所述模拟井的流量；所述远程控制流量采集系统的封隔器系统实现模拟井的封堵，切换模拟井的模拟油管、模拟套管和模拟油管模拟套管形成的环套空间；
所述远程控制流量采集系统根据所述流量与标定流量的偏差调节所述模拟井的流量，使所述模拟井的流量与所述标定流量相同后，使用所述双向脉冲中子氧活化测井仪测量所述氧活化测井时间谱数据。
2.根据权利要求1所述一种双向脉冲中子氧活化测井仪标定解释方法，其特征在于：
所述标定流量在30m2以下时，选择所述氧活化时间谱曲线中第二次峰值最大的曲线进行加权平均运算得到所述渡越时间。
3.根据权利要求1所述一种双向脉冲中子氧活化测井仪标定解释方法，其特征在于：
用所述脉冲氧活化测井仪分别测量所述模拟套管、所述模拟油管以及所述环套空间的介质流速，用所述源距除以所述渡越时间得到流速，然后乘以所述介质所在空间的横截面积得到所述计算流量。
4.一种双向脉冲中子氧活化测井仪标定解释装置，其特征在于，包括：
建立井下多种聚合物浓度及多井况的垂直模拟井系统；
其中，建立所述垂直模拟井系统，包括：建立聚合物配置系统和建立远程控制流量采集系统；
通过所述聚合物配置系统配置不同浓度的聚合物，所述远程控制流量采集系统的采集模拟井的流量、温度和湿度信息，并远程控制所述模拟井的流量；
所述远程控制流量采集系统的封隔器系统实现模拟井的封堵，切换模拟井的模拟油管、模拟套管和模拟油管模拟套管形成的环套空间；所述远程控制流量采集系统根据所述流量与标定流量的偏差调节所述模拟井的流量，使所述模拟井的流量与所述标定流量相同后，使用所述双向脉冲中子氧活化测井仪测量所述氧活化测井时间谱数据
以及，处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为调用所述存储器存储的指令，以执行下列方法：
控制所述垂直模拟井系统中使用双向脉冲中子氧活化测井仪测量氧活化测井时间谱数据；
根据所述氧活化测井时间谱数据绘制氧活化时间谱曲线；
对所述氧活化时间谱曲线进行加权平均法或最小二乘法得到渡越时间；
根据所述渡越时间和源距得到计算流量；
建立标定流量与对应的所述计算流量的对应关系；
之后，根据所述对应关系对下一次的计算流量进行解释。
5.一种双向脉冲中子氧活化测井仪标定解释图版，其特征在于，包括：
利用如权利要求1～3任一项所述一种双向脉冲中子氧活化测井仪标定解释方法实现双向脉冲中子氧活化测井仪标定解释图版或者利用如权利要求4所述一种双向脉冲中子氧活化测井仪标定解释装置实现双向脉冲中子氧活化测井仪标定解释图版；
根据所述标定流量与对应的所述计算流量绘制散点图，所述散点图体现所述对应关系；
所述标定流量为横坐标或者纵坐标，所述计算流量为纵坐标或者横坐标。
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