CN110439545B - 一种随钻可控源中子孔隙度测井仪环境校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种随钻可控源中子孔隙度测井仪环境校正方法，进行分间隙区域刻度，每个间隙区域有独立的刻度曲线，判断该井眼间隙所属的bin区；随钻可控源中子孔隙度测井仪在一个周期T内，处于某一间隙区域的时间越长，则随钻可控源中子孔隙度测井仪在该间隙区域内的视孔隙度的时间权重越大，可信度越高；在一个周期T内，通过井眼加权和时间加权得到随钻可控源中子孔隙度测井仪轴线一侧的视孔隙度值，随钻可控源中子孔隙度测井仪轴线两侧的视孔隙度在经过时间权重处理得到随钻可控源中子孔隙度测井仪的测量值，最后完成随钻可控源中子孔隙度测井仪环境校正。本发明能够消除间隙无序变化和井眼尺寸对孔隙度测井曲线的影响。

Description

一种随钻可控源中子孔隙度测井仪环境校正方法

技术领域

本发明属于石油天然气钻探技术领域，具体涉及一种随钻可控源中子孔隙度测井仪环境校正方法。

背景技术

随钻可控源中子孔隙度测井仪因其“无化学源”绿色测井得到迅速、广泛的应用，在钻后和实钻测井中，复杂的作业环境(旋转、井斜、井眼不规则等)导致其井眼间隙无规律的变化，D-T中子发生器产生的14MeV快中子对钻井液(水基泥浆)的响应十分敏感，随着地层评价要求的不断提高，传统的长短源距补偿中子校正已经很难满足日益复杂的随钻作业环境。通过新式探测器布局、井径和采集时间加权技术以最终减小井眼间隙无规律变化对可控源中子仪器孔隙度测量的干扰，从而提高随钻中子孔隙度测量精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种随钻可控源中子孔隙度测井仪环境校正方法，能够消除间隙无序变化和井眼尺寸对孔隙度测井曲线的影响。

本发明采用以下技术方案：

一种随钻可控源中子孔隙度测井仪环境校正方法，随钻可控源中子孔隙度测井仪的刻度根据补偿中子的刻度方法进行分间隙区域刻度，每个间隙区域有独立的刻度曲线，随钻可控源中子孔隙度测井仪的中子探测器一侧的井眼间隙通过与其同侧的超声井径探头提供，然后判断该井眼间隙所属的bin区；随钻可控源中子孔隙度测井仪在一个周期T内，处于某一间隙区域的时间越长，则随钻可控源中子孔隙度测井仪在该间隙区域内的视孔隙度的时间权重越大，可信度越高；在一个周期T内，通过井眼加权和时间加权得到随钻可控源中子孔隙度测井仪轴线一侧的视孔隙度值，随钻可控源中子孔隙度测井仪轴线两侧的视孔隙度在经过时间权重处理得到随钻可控源中子孔隙度测井仪的测量值，最后完成随钻可控源中子孔隙度测井仪环境校正。

具体的，采用井径加权算法以间隙为基础采集或面元显示，将泥浆间隙分为bin-1～bin-4四个区间，每个区间为0.25in，当泥浆间隙超过1in时，随钻可控源中子孔隙度测井仪一级刻度时，以随钻可控源中子孔隙度测井仪轴心两侧各分为两部分刻度，SS1、LS1、LS2和SS2、LS3、LS4各为一组，分别对应间隙bin1-4、bin1′-4′，以每个bin中间位置进行刻度。

进一步的，随钻可控源中子孔隙度测井仪轴线两侧探测器在bini区和bini'区的长短计数率比值为：

其中，N为He3管的热中子计数率。

具体的，采集一个周期T内的加权算法分析，随钻可控源中子孔隙度测井仪围绕井筒旋转，带有不同bin区的补偿视孔隙度测量值分离并存储于各bin区中，在不同采集周期中，随钻可控源中子孔隙度测井仪在不同bin区采集的时间t_i不同，采集时间t_i越大，则其孔隙度值的权重越大，孔隙度值越可信，引入采集时间权重t_i/T，直至采集周期结束。

具体的，随钻可控源中子孔隙度测井仪的视孔隙度

表示为：

其中，A_bin-i、A_bin-i'为在bin-i区和bin-i′区的权重，t_i、t_i'为在一个采集周期T内SS1、LS1、LS2和SS2、LS3、LS4在bin-i区和bin-i′区累加时间，

为在一个采集周期T内仪器轴线两侧计算得到的地层视孔隙度。

进一步的，随钻可控源中子孔隙度测井仪轴线两侧的孔隙度表示为：

其中，

分别为两侧探测器在一级刻度井群中处于bin-i区和bin-i′区的刻度函数。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明一种随钻可控源中子孔隙度测井仪环境校正方法，在具体操作时，以轴线两侧的三个探测器进行说明，通过在泥浆间隙进行分区，每个区域进行刻度，并以此将一部分泥浆作为随钻可控源中子孔隙度测井仪的部分进行考虑，然后通过泥浆间隙的权重因子对结果进行权重处理，然后对随钻可控源中子孔隙度测井仪在不同区域的时间权重因子进行权重处理，得到可信度较高的地层视孔隙度值，另外仪器轴线两侧的三个探测器各自自成体系，通过时间权重再处理后得到整个仪器的视孔隙度，以最大限度的消除间隙无序变化和井眼尺寸对中子测井曲线的影响。

进一步的，通过对井眼间隙进行分区并独立刻度和仪器轴线两侧的探测器组独立刻度进行处理，其目的是可实现不同的井眼间隙进行更精细补偿。

进一步的，通过对仪器处与某一井眼间隙的时间越长其测量可信度越高的思想引入的时间加权。

进一步的，通过仪器所处bin区距离井壁越近其测量可信度越高的思想引入井径加权，在一个测量周期T内，结合时间和井径加权给出仪器两侧的孔隙度值

和仪器的整体孔隙度值Φ。

综上所述，本发明在传统随钻补偿中子测井的基础上提出了采用井径加权和采集时间加权技术，结合目前随钻孔隙度测井仪的探测器阵列，发明了一种井眼环境校正方法。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为井径加权校正设计示意图；

图2为随钻可控源中子孔隙度测井仪示意图，其中，(a)为轴向的剖面图，(b)为横向的剖面图；

图3为补偿中子仪器在刻度井中采样点位置示意图

图4为采用井径加权算法的蒙卡模拟误差统计示意图；

图5为井径加权算法的蒙卡模拟误差分布图；

图6为采用井径加权算法的刻度误差统计示意图；

图7为井径加权算法的刻度误差分布图。

具体实施方式

本发明提供了一种随钻可控源中子孔隙度测井仪环境校正方法，随钻可控源中子孔隙度测井仪的刻度根据补偿中子的刻度方法进行分间隙区域刻度，每个间隙区域有独立的刻度曲线，随钻可控源中子孔隙度测井仪的中子探测器一侧的井眼间隙通过与其同侧的超声井径探头提供，判断该井眼间隙所属的bin区；

井眼间隙越小的区域，泥浆对测量的影响越小，其探测的视密度值的井径权重因子越大，可信度越高，随钻可控源中子孔隙度测井仪在一个周期T内，处于某一间隙区域的时间越长，则随钻可控源中子孔隙度测井仪在该间隙区域内的视孔隙度的时间权重越大，可信度越高；

在一个周期内，通过井眼加权和时间加权得随钻可控源中子孔隙度测井仪轴线一侧的视孔隙度值，仪器轴线两侧的视孔隙度在经过时间权重处理得到仪器整体的测量值，完成随钻可控源中子孔隙度测井仪环境校正，本发明能够最大程度的消除间隙无序变化和井眼尺寸对孔隙度测井曲线的影响。

本发明一种随钻可控源中子孔隙度测井仪环境校正方法，包括以下步骤：

S1、随钻可控源中子孔隙度测井仪的刻度根据补偿中子的刻度方法进行分间隙区域刻度，每个间隙区域有独立的刻度曲线，随钻可控源中子孔隙度测井仪的中子探测器一侧的井眼间隙通过与其同侧的超声井径探头提供，判断该井眼间隙所属的bin区；

井径加权算法以间隙为基础的采集或面元显示，泥浆间隙分为bin-1～bin-4四个区间，每个区间为0.25in，当泥浆间隙超过1in时，则超声井径不能够提供可靠的间隙值，随钻可控源中子孔隙度测井仪一级刻度时，以仪器轴心两侧各分为两部分刻度，SS1、LS1、LS2和SS2、LS3、LS4各为一组，分别对应间隙bin1-4、bin1′-4′，以每个bin中间位置进行刻度：

其中，R_bin-i、R_bin-i'为仪器轴线两侧探测器在bini区和bini'区的长短计数率比值。

S2、设定，井眼间隙越小的区域，泥浆对测量的影响越小，其探测的视密度值的井径权重因子越大，可信度越高，随钻密度成像测井仪在一个周期T内，处于某一间隙区域的时间越长，则随钻密度成像测井仪在该间隙区域内的视密度时间权重越大，可信度越高；

采集一个周期T内的加权算法分析，随钻可控源中子孔隙度测井仪围绕井筒旋转，带有不同bin区的补偿视孔隙度测量值分离并存储于各bin区中，在不同采集周期中，随钻可控源中子孔隙度测井仪在不同bin区采集的时间t_i不同，采集时间t_i越大，则其孔隙度值的权重越大，孔隙度值越可信，引入采集时间权重t_i/T，直至采集周期结束。

S3、在一个周期内，通过井眼加权和时间加权得随钻可控源中子孔隙度测井仪的视孔隙度值，完成随钻可控源中子孔隙度测井仪环境校正。

请参阅图1，随钻可控源中子孔隙度测井仪由双源距两个SS、四个LS和探测器均为180°分布、两探头180°分布超声井径和两轴磁通门方位传感器组成，探测器包括长源距探测器和短源距探测器，长源距探测器、短源距探测器采用一体化结果整体通过盖板方式以180度安装在钻铤两侧，发生器短节位通过MWD扶正器结构固定于水眼中心位置，如图2所示。

仪器的轴线两侧的孔隙度可分别表示为：

其中，

分别为两侧探测器在一级刻度井群中处于bin-i区和bin-i′区的刻度函数，A_bin-i、A_bin-i'为在bin-i区和bin-i′区的权重，t_i、t_i'为在一个采集周期T内SS1、LS1、LS2和SS2、LS3、LS4在bin-i区和bin-i′区累加时间，

为在一个采集周期T内仪器轴线两侧计算得到的地层视孔隙度。

整体考虑时，整个随钻可控源中子孔隙度测井仪的视孔隙度

表示为：

上式基于权重思想，将仪器分为两侧独立测量地层孔隙度；当仪器的一侧处于bin-i减小时，另一侧bin-i′必定增大，在一个周期内某一侧的bin-i越小并且在该区域的停留时间越长，则该侧测量的值则越可信，其对仪器整体的视孔隙度

贡献率越大。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

采用CNPC补偿中子孔隙度随钻测井仪在中国石油集团测井有限公司刻度中心的孔隙度刻度井群进行验证试验，井径加权的实验验证基于图3中的刻度点，对可控源中子在紧贴井壁旋转仪器使得中子探测器方向与井壁方向成θ_i取值为0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°时，每旋转90°为一个测量区间(binning)，共计8个bin区，实验数据总结如表1所示，按照公式(1)、(2)建立刻度曲线，反演地层视孔隙度，得到地层视孔隙度与地层孔隙度绝对误差，统计如图4所示。

表1补偿中子仪器刻度井群采样数据汇总

从图4、图5对比可以看出，两种处理方法的绝对误差均以0p.u.为中心呈正态分布，而井径加权算法的得绝对误差分布更为收敛，明显优于传统的补偿中子算法。

请参阅图1，仿真验证建模为在刻度井群中，中子探测器一侧从紧贴井壁每隔2mm远离直至另一侧贴靠井壁，探测器一侧距离井壁的距离为L(0mm，2mm，……28mm)每口井共计15个测量点。同样依据公式(1)、(2)每间隔6mm为一个bin区建立刻度曲线，共有4个bin区，反演计算得到的绝对误差如图7所示。

请参阅图4和图5，两种处理方法的绝对误差均以0p.u.为中心呈正态分布，而井径加权算法的得绝对误差分布更为收敛，明显优于传统的补偿中子算法。

请参阅图6和图7，仿真模拟计算得到的误差统计规律和刻度实验的基本一致，井径加权算法的分区补偿更能精确的反应地层的真孔隙度值。因此，井径加权具有一定优势，另外基于bin分区的采集时间加权技术对孔隙度测量值精度的提升还有进一步孔间，采集时间加权唯有在钻后和实钻测量中进行验证。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种随钻可控源中子孔隙度测井仪环境校正方法，其特征在于，随钻可控源中子孔隙度测井仪的刻度根据补偿中子的刻度方法进行分间隙区域刻度，每个间隙区域有独立的刻度曲线，随钻可控源中子孔隙度测井仪的中子探测器一侧的井眼间隙通过与其同侧的超声井径探头提供，然后判断该时刻仪器处于哪种泥浆间隙区；随钻可控源中子孔隙度测井仪在一个周期T内，处于某一间隙区域的时间越长，则随钻可控源中子孔隙度测井仪在该间隙区域内的视孔隙度的时间权重越大，可信度越高；在一个周期T内，通过井眼加权和时间加权得到随钻可控源中子孔隙度测井仪轴线一侧的视孔隙度值，随钻可控源中子孔隙度测井仪轴线两侧的视孔隙度在经过时间权重处理得到随钻可控源中子孔隙度测井仪的测量值，最后完成随钻可控源中子孔隙度测井仪环境校正。

2.根据权利要求1所述的随钻可控源中子孔隙度测井仪环境校正方法，其特征在于，采用井径加权算法以间隙为基础采集或面元显示，将泥浆间隙分为bin-1～bin-4四个区间，每个区间为0.25in，当泥浆间隙超过1in时，随钻可控源中子孔隙度测井仪一级刻度时，以随钻可控源中子孔隙度测井仪轴心两侧各分为两部分刻度，SS1、LS1、LS2和SS2、LS3、LS4各为一组，分别对应间隙bin1-4、bin1′-4′，以每个bin中间位置进行刻度。

3.根据权利要求2所述的随钻可控源中子孔隙度测井仪环境校正方法，其特征在于，随钻可控源中子孔隙度测井仪轴线两侧探测器在bini区和bini'区的长短计数率比值为：

其中，R_bin-i、R_bin-i'为仪器轴线两侧探测器在bini区和bini'区的长短计数率比值，N为He3管的热中子计数率。

4.根据权利要求1所述的随钻可控源中子孔隙度测井仪环境校正方法，其特征在于，采集一个周期T内的加权算法分析，随钻可控源中子孔隙度测井仪围绕井筒旋转，带有不同bin区的补偿视孔隙度测量值分离并存储于各bin区中，在不同采集周期中，随钻可控源中子孔隙度测井仪在不同bin区采集的时间t_i不同，采集时间t_i越大，则其孔隙度值的权重越大，孔隙度值越可信，引入采集时间权重t_iT，直至采集周期结束。

5.根据权利要求1所述的随钻可控源中子孔隙度测井仪环境校正方法，其特征在于，随钻可控源中子孔隙度测井仪的视孔隙度

表示为：

其中，A_bin-i、A_bin-i'为在bin-i区和bin-i′区的权重，t_i、t_i'为在一个采集周期T内SS1、LS1、LS2和SS2、LS3、LS4在bin-i区和bin-i′区累加时间，

为在一个采集周期T内仪器轴线两侧计算得到的地层视孔隙度。

6.根据权利要求5所述的随钻可控源中子孔隙度测井仪环境校正方法，其特征在于，随钻可控源中子孔隙度测井仪轴线两侧的孔隙度表示为：

其中，

分别为两侧探测器在一级刻度井群中处于bin-i区和bin-i′区的刻度函数。

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