隨鉆中子測井?dāng)?shù)據(jù)校正分析

程羽

摘 要

隨鉆中子測井儀在測井作業(yè)過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)一些測井?dāng)?shù)據(jù)異常和難以解釋的現(xiàn)象，文中主要介紹了影響隨鉆中子測量精度的各種因素，比如井況復(fù)雜，受井眼尺寸、泥漿密度、泥漿礦化度等影響，從而導(dǎo)致隨鉆中子孔隙度曲線出現(xiàn)異常值，并用實例說明了各種校正因素對隨鉆中子測井?dāng)?shù)據(jù)的影響，對這些影響因素進行分析，有助于隨鉆中子資料的質(zhì)量控制。

關(guān)鍵詞

隨鉆中子;超聲井徑;校正圖版

中圖分類號： TN912 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.11.037

0 引言

隨鉆儀器測井能夠在鉆開地層的同時，實時測量地層各種巖石物理信息，而這時泥漿侵入較淺，測井響應(yīng)受泥漿侵入影響很小，測井?dāng)?shù)據(jù)能真實地反映原始地層的特性[1]。隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)是測井最原始的資料，但是在測量過程中，不可避免地會出現(xiàn)測井曲線數(shù)據(jù)異常[2]，如在套管井和水平井中隨鉆中子數(shù)據(jù)常會出現(xiàn)異常值[3]，不符合鄰井地質(zhì)特征，直接影響著測井解釋的準(zhǔn)確性。因此，有必要針對影響隨鉆中子測井?dāng)?shù)據(jù)原因做研究分析。

1 影響隨鉆中子測井?dāng)?shù)據(jù)的因素

隨鉆中子測井是通過測量熱中子在地層中的衰減來測地層孔隙度的，隨鉆中子測井儀中遠、近探測器均有6個He3管，數(shù)據(jù)處理方法如下：

POR=（N1+N2+N3+N4+N5+N6）/（F1+F2+F3+F4+F5+F6）（1）

通過式（1）處理得到的孔隙度POR就是遠、近探測器中點對應(yīng)測量點的視孔隙度，隨鉆中子測井儀在刻度標(biāo)定時，是在標(biāo)準(zhǔn)的純石灰?guī)r刻度井中刻度標(biāo)定的，以石灰?guī)r孔隙度為單位，刻度條件如下：刻度井眼直徑為定值，井內(nèi)和地層孔隙中充滿淡水，溫度24℃，一個大氣壓，儀器在井中偏心緊靠井壁，儀器與井壁之間無泥餅和間隙，9口標(biāo)準(zhǔn)井的孔隙度分別為0%，5%，10%，15%，20%，25%，30%，35%，40%。建立短、長源距探測器計數(shù)率比值R和孔隙度Φ之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，利用R—Φ轉(zhuǎn)換式計算得到地層中的孔隙度。

實際測井中，除了通過遠、近探測器計數(shù)率比來計算孔隙度外，還需要對計算結(jié)果進行各種影響因素的校正，包括井眼尺寸、井眼間隙、泥漿密度和泥漿礦化度等。

1.1 井眼尺寸和井眼間隙校正

由于隨鉆中子測井儀是在鉆頭在剛剛鉆過地層之后就開始測井作業(yè)，此時井眼可以近似地認(rèn)為是圓形，當(dāng)儀器在水平井中測量時，儀器是近似水平的帖靠井壁。當(dāng)?shù)貙诱婵紫抖纫欢〞r，視中子孔隙度隨著井眼直徑增大而增大，因此在隨鉆中子測井中，遇到井眼直徑與刻度井直徑有較大差異時，必須進行井眼校正，得到更加真實的地層孔隙度[4]。

當(dāng)隨鉆中子測井儀沒有靠緊井壁時，在儀器和井壁之間形成間隙，間隙中的井內(nèi)流體將對測量數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，間隙（偏心距離）越大，所測得的視中子孔隙度越大。

1.2 泥漿密度校正

隨鉆中子測井中，井眼中不同密度泥漿將對測量到的視孔隙度有一定影響。隨鉆中子儀器是在淡水井中刻度的，而實鉆井內(nèi)的含氫量比純水低，因而泥漿密度對視孔隙度值會產(chǎn)生影響。當(dāng)井徑擴大時，儀器與地層間的泥漿層增厚，泥漿對測量結(jié)果的影響增大，泥漿的含氫量比地層高，因此在擴徑時測井的視中子孔隙度就大于地層實際孔隙度。

1.3 泥漿礦化度校正

隨鉆中子測井儀與電纜中子測井儀器主要區(qū)別是它不帶推靠臂，中子源和中子探測器在井眼中是居中的，因此，泥漿性能的影響是一個非常重要的因素。由于氯元素的熱中子俘獲截面很大，所以泥漿中氯離子含量的多少，以及是否對氯離子含量進行校正，對隨鉆中子曲線的影響是很明顯的，泥漿礦化度越高，泥漿中的氯元素含量也越高，隨鉆中子測井?dāng)?shù)據(jù)也越偏高[4]。泥漿礦化度越高，視中子孔隙度越大，當(dāng)井內(nèi)泥漿和地層水的礦化度比儀器刻度用的淡水高時，由于熱中子俘獲截面高的氯元素的影響，使實測的視孔隙度不同于地層真孔隙度。

1.4 傾斜地層的中子孔隙度校正

傾斜地層的情況比較復(fù)雜，模擬仿真時設(shè)定了兩種地層，一種是孔隙度為20%的石灰?guī)r，另一種是孔隙度為40%的石灰?guī)r，孔隙中充滿淡水。傾斜地層的示意圖如圖3所示，儀器的記錄點為源和探測器的中點，將儀器從下向上不斷移動，記錄每個位置的長、短源距計數(shù)率，模擬時，設(shè)定傾斜地層的角度依次為0°、40°、60°和80°。

根據(jù)分析當(dāng)?shù)貙觾A斜角度為0°時，遠、近源距的計數(shù)率從高到低的過渡區(qū)長度與遠、近源距大致相等。當(dāng)?shù)貙觾A斜角度為40°、60°和80°時，這個過渡區(qū)長度逐漸增大，即受傾斜地層角度的影響越來越大。在遠、近源距下，得到了與地層界面距離不同的記錄點的計數(shù)率，然后通過圖1中R—Φ的轉(zhuǎn)換式計算得到傾斜地層情況下的視中子孔隙度，得到了傾斜地層的中子孔隙度圖版，如圖3所示。

從圖3中可以看出，不同傾斜角度地層的視孔隙度相交于一點，該點到地層界面的距離約為-20cm，略小于短源距。當(dāng)?shù)貙觾A斜角度為0時，孔隙度為20%和40%的離地層界面最近的點約在-40cm和30cm的位置，中間過渡區(qū)的長度大于長源距。從圖4中可以看出，傾斜地層的視孔隙度與地層傾斜角度、記錄點到地層界面的距離、傾斜面上下地層孔隙度有關(guān)。如果遇到均勻的較厚傾斜地層，則儀器測出來的視孔隙度與傾斜地層無關(guān);如果傾斜地層傾斜面上下的巖性、孔隙度不一樣的話，那測出來的視孔隙度就是受鄰層的影響，此時情況就復(fù)雜了。可以從圖4圖版中進行校正，在圖中過記錄點到地層界面距離為0點做一條直線與各傾斜地層相交，則虛線的右邊的真孔隙度為40%，虛線左邊的真孔隙度為20%，傾斜地層角度為0°、40°、60°和80°的視孔隙度臨界值分別為32%，30%，28%，25%。

2 隨鉆中子數(shù)據(jù)校正實例分析

當(dāng)實際測量的井眼條件與標(biāo)準(zhǔn)刻度井有較多條件不一致時，就需要按照一定的順序?qū)σ暱紫抖冗M行校正，最后得到比較可靠的地層真孔隙度值。例如6.75inch的隨鉆中子儀器是在8.5inch的刻度井中進行標(biāo)定的，現(xiàn)場測量時，該儀器測得的視孔隙度為30p.u.。后通過測井資料得知，地層主要為石灰?guī)r，實際井徑為9.5inch，泥漿礦化度為45kppm，泥漿密度為1.2g/cm3，儀器與井壁之間的井眼間隙為1.5cm。經(jīng)過井眼尺寸、井眼間隙，泥漿密度、泥漿比重，地層傾角等因素的校正，最終得到的校正后的孔隙度值為22 p.u.。這個值與鄰井孔隙度值接近，和電纜中子測井儀測得的數(shù)據(jù)也一致，所以經(jīng)過校正的數(shù)據(jù)能真實地反映出地質(zhì)狀況。

3 小結(jié)

隨鉆中子測井儀測量的孔隙度，受外界環(huán)境影響較大，經(jīng)過井眼尺寸，間隙、泥漿比重，礦化度等因素的校正，與同井段的電纜中子數(shù)據(jù)對比，一致性很好，處理后的數(shù)據(jù)真實可靠，能真實地反映出原始地質(zhì)狀況。

參考文獻

[1]張元中，肖立志.新世紀(jì)第一個五年測井技術(shù)的若干進展[J].地球物理學(xué)進展，2004，19（4）：828-836.

[2]周燦燦，王昌學(xué).水平井測井解釋技術(shù)綜述[J].地球物理學(xué)進展，2006，21（1）：152-160.

[3]羅少成.水平井測井響應(yīng)及其應(yīng)用研究[D].荊州：長江大學(xué)，2007.

[4]李健，劉川都等.隨鉆測井在灘海區(qū)大位移定向井中的應(yīng)用[J].測井技術(shù)，2001， 25（3）：209-211.

[5]Bakerhughes，OnTrack[EB/OL].www.bakerhuges.com，August，2005.