CN113279743B - 一种基于柔性复合材料的井下辅助测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于柔性复合材料的井下辅助测量装置，属于中子测井技术领域，由含5％～15％无碱玻璃纤维的注塑级增强尼龙6材料制成，包括紧密相连的圆台状或偏心圆台状的上主体和圆柱状的下主体，上主体和下主体对应的中心或偏心设有直径小于等于上主体上底面直径的通孔，用于放置测井仪器；上主体的侧面设有固定槽，用于安装固定测井仪器。本发明采用的含5％～15％无碱玻璃纤维的注塑级增强尼龙6材料的含氢量与水接近，无需注入钻井液，减少对井壁的侵蚀；含有的硼对热中子具有较高的俘获截面，有利于测井仪器探测热中子；装置耐热性能好，抗腐蚀能力强，柔韧性好，可匹配不同井径变化和适应复杂井下环境。
Description
技术领域
本发明属于中子测井技术领域，具体涉及一种基于柔性复合材料的井下辅助测量装置。
背景技术
中子孔隙度测井是一种利用放射源勘探地层孔隙度的地球物理测井方法。由放射源出射的快中子穿透钻井液、套管、水泥等成分，与地层介质发生一系列非弹性散射、弹性散射和俘获反应，根据探测器接收的信号，对地层成分和性质进行分析。由于氢和中子的质量数最为接近，因此氢对中子的慢化效果最强，对中子测井影响最大。而岩石骨架不含氢，地层中的氢主要存在于地层孔隙内的流体中，如水、天然气、石油等，通过仪器测量地层含氢量，即可获得地层孔隙度。根据双群扩散理论，在无限均匀的介质中，采用两个不同的源距探测器探测不同位置的热中子计数，可以得到热中子分布关系：
其中，Nt为热中子计数；r1、r2分别为长源距探测器源距和短源距探测器源距；Ls为中子扩散长度。由上式可以看出，热中子计数比只与地层减速性质(Ls)有关。
在实际测井中，通常加入较高密度的钻井液，以增加液柱压力，防止井喷井涌事故，同时，增加钻井液的矿化度，使得井壁的水分因井壁和钻井液之间的浓度差扩散至钻井液，部分微粒可以贴在井壁上，以保持井壁稳定。尤其是在气井中，必须在井中填充钻井液，否则会导致测量结果出现很大偏差。但是，钻井液存在浸蚀井壁，造成井的扩径或塌陷的问题，时间越长，浸蚀越严重。
更进一步地，可以通过下套管，浇注水泥的方式测井，以保持井壁稳定，减少对井下复杂情况的处理，避免采用故障预防措施，可有效防止漏失和井控事故。然而，套管井环境参数对仪器测量响应的影响、水泥固井质量的评估都对其实际应用产生了巨大限制。水泥胶结不好，或水泥、套管厚度过大，都会大大降低测井结果的可信度。同时，水泥密度、水泥厚度、水泥成分等井下水泥信息通常是未知的，获取井下水泥的具体信息难度很大，因此存在水泥固井质量评估技术研究不足的问题。
发明内容
针对上述现有技术中存在的钻井液浸蚀和水泥固井质量评估技术研究不足的问题，本发明提出了一种基于柔性复合材料的井下辅助测量装置，以替代钻井液，辅助并保护测井仪器完成中子测井。
本发明具体技术方案如下：
一种基于柔性复合材料的井下辅助测量装置，其特征在于，由含5％～15％无碱玻璃纤维的注塑级增强尼龙6材料制成；所述井下辅助测量装置包括紧密相连的圆台状或偏心圆台状的上主体和圆柱状的下主体，上主体和下主体对应的中心或偏心设有直径小于等于上主体上底面直径的通孔，用于放置测井仪器；上主体的侧面设有固定槽，用于安装固定测井仪器。
进一步地，所述下主体的外径为待测井的最大井径。
进一步地，所述通孔的直径为测井仪器的直径的90％～95％，以通过挤压和摩擦，紧固测井仪器，满足对测井仪器不同位置测量的要求。
进一步地，所述下主体的高度比测井仪器的长度长5～10cm，起到保护测井仪器的作用。
所述含5％～15％无碱玻璃纤维的注塑级增强尼龙6材料的密度为1.13～1.23g/cm3，含氢量为8.8～9.87％，与水的含氢量(11％)接近，进行测井时无需注入钻井液，以减小钻井液对井壁的浸蚀作用，改善井壁失稳现象；含5％～15％无碱玻璃纤维的注塑级增强尼龙6材料含有的硼对中子具有良好的吸收作用，对测井时产生的热中子具有较高的俘获截面，有利于测井仪器探测热中子；含5％～15％无碱玻璃纤维的注塑级增强尼龙6材料良好的柔韧性和耐磨性使得被包裹的测井仪器更好地贴合井下复杂、无规律的井径变化，以替代钻井液，保护测井仪器，优异的耐热性(热变形温度为240℃)和抗腐蚀性也使得测井仪器可以适应复杂的井下环境，有助于完成井下测试；通过设计偏心结构的井下辅助测量装置，免去使用仪器偏心器，井下辅助测量装置良好的柔韧性也可以保证测井仪器一直处于理想的偏心位置。
本发明的有益效果为：
1.本发明提出了一种基于柔性复合材料的井下辅助测量装置，使用方便，使用寿命长，耐热性能好，抗腐蚀能力强，柔韧性好，可匹配不同井径变化和适应复杂井下环境，测井时无需注入水，对热中子具有较高俘获截面，有助于测井仪器探测热中子；
2.井下辅助测量装置整体的材料更加均匀，测井时，井下辅助测量装置在不同井深的材料密度和性质也较为一致，避免因传统浇注水泥导致的不同井深水泥凝结状况的差异，降低对测井仪器的影响；同时，降低测井仪器的环境参数校正难度，仅通过一次单参数的校正，完成与套管井测量数据的映射。
附图说明
图1为本发明实施例1提出的基于柔性复合材料的井下辅助测量装置的正面剖面图；
图2为本发明实施例1提出的基于柔性复合材料的井下辅助测量装置的俯视图；
图3为本发明实施例1提出的基于柔性复合材料的井下辅助测量装置应用于测井环境的示意图；
图4为本发明实施例1提出的基于柔性复合材料的井下辅助测量装置(辅助装置)与传统的钻井液测井(常规裸眼井)和下套管测井(常规套管井)的测井仿真对比图；
图5为本发明实施例2提出的基于柔性复合材料的井下辅助测量装置的正面剖面图；
图6为本发明实施例2提出的基于柔性复合材料的井下辅助测量装置的俯视图；
附图标记：
1.上主体；2.固定槽；3.下主体；4.通孔；5.井壁；6.井眼；7.钻杆；8.测井仪器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清晰，结合以下具体实施例，并参照附图，对本发明做进一步的说明。
下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面的理解本方明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1
本实施例提供了一种基于柔性复合材料的井下辅助测量装置，由含15％无碱玻璃纤维的注塑级增强尼龙6(PA6/GF15)材料制成；如图1～3所示，所述井下辅助测量装置包括紧密相连的圆台状的上主体1和圆柱状的下主体3，上主体1和下主体3的中心设有直径小于等于上主体1上底面直径的通孔4；
其中，通孔4的直径为测井仪器的直径的95％，以通过挤压和摩擦，紧固测井仪器，满足对测井仪器不同位置测量的要求；上主体1的高为50cm，上主体1的通孔4用于放置连接测井仪器8的钻杆7；下主体3的通孔4用于放置测井仪器8，下主体3的高比测井仪器8的长度长10cm，起到保护测井仪器8的作用，外径为井眼6的最大井径；在井径较小的深度段，具有优异柔性的井下辅助测量装置的下主体受井壁5的挤压而产生弹性压缩，紧紧贴合井壁5；
所述上主体的侧面设有两个固定槽2，分别设置在距离上底面10cm和40cm处，用于安装固定井下辅助测量装置与钻杆7，方便安装连接，防止测井仪器8上提或下放时，出现井下辅助测量装置滑动或脱落现象。
利用geant4.10.06.p02软件，将本实施例所述井下辅助测量装置用于测井中(辅助装置)，与传统的钻井液测井(常规裸眼井)和下套管测井(常规套管井)进行测井仿真对比，对比结果如图4所示，可知采用本实施例所述井下辅助测量装置测井时的长短源距探测器计数比高于传统的钻井液测井和下套管测井，并且测井仪器响应曲线的趋势与钻井液测井和下套管测井的基本一致，与下套管测井结果的相关性为0.9936，与钻井液测井结果的相关性为0.9932，均具有较高的一致性，表明采用本实施例所述井下辅助测量装置，在解决传统测井方式中存在的钻井液浸蚀和水泥固井质量评估技术研究不足的问题的同时，保证了较好的测试效果。
实施例2
本实施例提供了一种基于柔性复合材料的井下辅助测量装置，由含5％无碱玻璃纤维的注塑级增强尼龙6(PA6/GF10)材料制成；如图5、6所示，所述井下辅助测量装置包括紧密相连的偏心圆台状的上主体1和圆柱状的下主体3，上主体1和下主体3对应的偏心设有直径等于上主体1上底面直径的通孔4；
其中，通孔4的直径为测井仪器的直径的90％，以通过挤压和摩擦，紧固测井仪器，满足对测井仪器不同位置测量的要求；上主体1的高为50cm，上主体1的通孔4用于放置连接测井仪器8的钻杆7；下主体3的通孔4用于放置测井仪器8，下主体3的高比测井仪器8的长度长5cm，起到保护测井仪器8的作用，外径为井眼6的最大井径；在井径较小的深度段，具有优异柔性的井下辅助测量装置的下主体受井壁5的挤压而产生弹性压缩，紧紧贴合井壁5；
所述上主体的侧面设有两个固定槽2，分别设置在距离上底面10cm和40cm处，用于安装固定井下辅助测量装置与钻杆7，方便安装连接，防止测井仪器8上提或下放时，出现井下辅助测量装置滑动或脱落现象。
Claims (3)
1.一种基于柔性复合材料的井下辅助测量装置，其特征在于，用于辅助气井中的热中子测井仪器，由含5％～15％无碱玻璃纤维的注塑级增强尼龙6材料制成，含氢量为8.8～9.87％；所述井下辅助测量装置包括紧密相连的圆台状或偏心圆台状的上主体和圆柱状的下主体，上主体和下主体对应的中心或偏心设有直径小于等于上主体上底面直径的通孔，上主体的通孔用于放置连接钻杆，下主体的通孔用于放置热中子测井仪器，上主体的侧面设有固定槽，下主体的外径为待测井的最大井径。
2.根据权利要求1所述基于柔性复合材料的井下辅助测量装置，其特征在于，所述通孔的直径为测井仪器的直径的90％～95％。
3.根据权利要求1所述基于柔性复合材料的井下辅助测量装置，其特征在于，所述下主体的高度比测井仪器的长度长5～10cm。
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| CN113279743A (zh) | 2021-08-20 |
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| PB01 | Publication | ||
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