补偿中子测井套管井影响校正方法

补偿中子测井套管井影响校正方法
何彪;吴寒;林岩栋;孙佩;唐宇;蔡成定
【摘要】The cased compensated neutron logging (CNL) has not directly provided the logging engineering value in the logging application . The model parameters of the CNL Monte Carlo numerical simulation method are determined by openhole numerical simulation and experiments . Based on studying the openhole borehole influence conditions , the influences of the casing and cement thickness on the compensated neutron logs from cased holes are also investigated and the casing and cement effect factor charts for the cased hole CNL are established .Based on the correction of the cased hole compensated neutron log by the correction chart , the formation porosity value can be directly show n from the corrected cased hole compensated neutron log . Comparing with the openhole logs ,it shows the through-casing compensated neutron logging has a good effect and consistency with it .%中国补偿中子套管井测井在测井应用中目前仍不能直接给出测井工程值.通过裸眼井数值模拟及实验验证,确定补偿中子蒙特卡罗数值模拟方法的模型参数.在研究裸眼井井眼影响条件的基础上,进一步研究了补偿中子套管井测井条件下套管及水泥厚度的影响,建立套管、水泥影响因素校正图版.通过校正图版对套管井补偿中子测井曲线进行校正,校正曲线直接给出地层孔隙度值.校正后曲线与裸眼井的测井曲线对比,其结果符合良好.
【期刊名称】《测井技术》
【年(卷),期】2017(041)006
【总页数】3页(P748-750)
【关键词】补偿中子测井;过套管;数值模拟;影响因素;校正
【作者】何彪;吴寒;林岩栋;孙佩;唐宇;蔡成定
【作者单位】中国石油集团测井有限公司,陕西西安 710077;中国石油集团测井有
限公司,陕西西安 710077;中国石油集团测井有限公司,陕西西安 710077;中国石油集团测井有限公司,陕西西安 710077;中国石油集团测井有限公司,陕西西安710077;中国石油集团测井有限公司,陕西西安 710077
【正文语种】中文
【中图分类】P631.84
0 引言
一些老井和安全因素限制的井,放射性测井资料可能缺失。

如果能够有效实现套后
测井,就可以弥补资料缺失。

套管井补偿中子测井,国外一些著名测井公司如斯伦贝谢、哈里伯顿公司的测井平台系列中均有配置[1-2]。

过套管补偿中子测井的一个
重要应用是与套管密度测量结合,确定气层。

近些年,过套管补偿中子测井在中国也
有应用,王贵清等[3]通过套管井与裸眼井相关分析,建立套管井孔隙度转换成裸眼井孔隙度的方法。

某些技术领先的公司的套管井测量通过校正图版,对套管和水泥进
行校正,能直接给出测量孔隙度工程值[4-5]。

过套管补偿中子测井要实现地层孔隙度值的直接输出,需要确定套管及固井水泥对
测井的影响。

与裸眼井环境相比,套管井中套管和固井水泥替代了原来井眼空间的
部分泥浆。

依靠实验的研究方法确定套管及水泥对补偿中子测井的影响,耗费人力、物力,甚至有些环境条件难以实现。

本文在裸眼井补偿中子测井影响因素研究的基
础上,进一步建立补偿中子套管测井影响因素(水泥环、套管厚度)的数值模拟计算模型。

通过模型对套管井补偿中子测井影响因素进行校正,直接得出过套管补偿中子孔隙度测量值。

1 数值模拟模型建立
针对EILog补偿中子测井仪器,建立了MCNP程序的数值模拟研究模型。

图1是依据实际仪器和刻度井建立的计算模型。

中子源是Am-Be同位素中子源,探测器是3He管热中子探测器。

地层模型是中国石油集团测井有限公司刻度中心的中子刻度模型井。

裸眼井井眼20 cm,井眼中充满淡水。

地层直径150 cm,地层厚度150 cm,满足无限空间要求。

地层岩性为灰岩条件。

模拟计算设计条件时孔隙度、井径、套管及水泥厚度可以变换。

图1 补偿中子测井数值模拟模型图
2 模型检验及校正图版制作
2.1 模型检验
初步建立的几何模型其源距、探测器尺寸等是依据仪器的机械设计确定的。

但是,同位素源的有效活面、探测器的有效区域等对计算结果产生重要影响,需要将计算结果与实际测量结果进行比较后,对模型参数进行反复校正[6]。

图2是按照最终确定的几何模型,对照仪器在石灰岩系列孔隙度模型井的刻度过程,模拟计算补偿中子测井近、远探测器计数比R和孔隙度响应关系与实际测量结果的对比图。

图2中横坐标是孔隙度值,纵坐标是近、远探测器计数的比值。

从图2中可以看出,在测井常见孔隙度0～50 p.u.范围内,模拟值与实际测量孔隙度值的的差异最大差异小于1 p.u.,表明数值模拟的方法精度高,可以满足定量模拟研究的需要。

图2 补偿中子测井刻度响应关系模拟与实测结果对比
2.2 校正图版制作
依据实验检验确定的最终模型计算套管和水泥条件下影响因素图版。

图3为套管
井补偿中子测井影响校正的相关校正图版。

图3(a)、(b)和(c)分别是井径校正、套管厚度和水泥厚度校正图版。

图3中的红线是校正的基准线,测量值按照计算图版
平移到基准线后与测量值的差异(竖直蓝线间隔)为校正量。

首先作井径校正,然后作套管厚度和水泥厚度校正。

测量视孔隙度25 p.u.,井眼直径25 cm(裸眼值),套管厚度0.762 cm,水泥厚度3.81 cm。

井径、套管厚度、水泥厚度3项校正的校正值分别是-1.35、-0.64、-1.17。

校正后的孔隙度φ校=25-1.35-0.64-1.17=21.84
p.u.。

套管井补偿中子经过井径、套管厚度、水泥厚度校正后,其他校正项,如岩性、泥浆、矿化度等影响因素与裸眼井补偿中子校正一样,可根据需要进行选择。

图3 补偿中子套管校正图版*非法定计量单位,1 in=25.4 mm,下同
3 现场测井应用
图4是在长庆油田陕×井的套管井与裸眼井补偿中子测井曲线对比。

该井20多年
前完井。

图4中第3道红线是裸眼井测井曲线,蓝线是套管井中测量的孔隙度的原
始曲线,绿线是经过井径、水泥及套管3项校正后的校正曲线。

图4中,尽管一些地方水泥较厚,套后声幅测井(图中第4道黑线)显示胶结质量不好,校正后曲线与裸眼
井曲线十分接近。

将校正后补偿中子曲线与裸眼井补偿中子曲线进行交会分析(见
图5),两者间相关性R2=91.37%,说明校正效果良好,且受胶结质量影响较小。

图4 陕×井套管井与裸眼井补偿中子测井曲线对比
图5 补偿中子套管井测量值与裸眼井测量值交会图
井径及间隙的影响按影响因素划分为井眼流体的影响。

校正图版(见图3)相对于井
径变化的影响,套管厚度及水泥厚度的影响要小。

井眼不规则使测井仪器难以保证
与井壁的良好贴合,会产生测井间隙的影响,其影响大致每厘米1个孔隙度单位[7]。

目前的裸眼井测井间隙是估算值,不能准确确定。

补偿中子套管井测量井壁规则光滑,基本不存在间隙影响。

对比孔隙度测井系列的其他2种方法——声波和密度测
井方法,套后声波孔隙度测井按照原理分析受到胶结质量的影响比较大,测量值难以
定量。

套后密度测井受套管、水泥影响较大,尤其是水泥厚度较厚时,目前没有较好的解决方法[5]。

图4中曲线校正后个别层段(×980～×995 m)孔隙度与裸眼井孔隙度还有较大差距,分析原因可能有3个方面。

(1) 井径校正值、水泥厚度值不准确对中子孔隙度补偿值产生的影响。

在套管井校正计算中,井径及水泥的厚度值按照裸眼井的井径值与套管外径的差值确定。

井眼不规则致使裸眼井井径测量有方向差异。

(2) 不同刻度体系的补偿中子仪器在测量同一地层,自身有一定差异。

(3) 在固井水泥空间中有空气或是水填充的空洞,对中子孔隙度补偿值确定有较大影响。

4 结论
(1) 使用经过实验校正建模参数的蒙特卡罗数值模拟模型,定量研究了补偿中子测井井眼环境影响的校正方法。

在井眼尺寸校正的基础上,通过增加套管厚度、水泥厚度的影响校正,得到了与裸眼井测井精度相当的孔隙度解释结果。

(2) 套管井补偿中子测井没有间隙的影响,井眼流体液环境影响明显减小。

在固井环境较好的井况,套后孔隙度的测量精度甚至会好于裸眼井测井。

(3) 过套管补偿中子孔隙度测井与声波、密度测井比较,受套管、水泥的影响较小,有其自身的优越性。

参考文献:
[1] Halliburton Energy Services. Log Interpretation Charts [Z]. 2000.
[2] Schlumberger Log Interpretation Charts [Z]. 2013.
[3] 王贵清, 张学成. 用套管补偿中子模拟裸眼补偿中子的方法研究 [J]. 国外测井技术, 2007, 22(5): 42-44.
[4] 罗利, 孟英峰, 刘向君, 等. 套管井中子测井校正方法研究 [J]. 西南石油大学学报
(自然科学版), 2008, 30(3): 58-61.
[5] ELLIS D V, SINGER J M. Well Logging for Earth Scientists [M]. Holland: Springer, 2007.
[6] 邱益香, 夏凌志, 彭琥, 等. 补偿中子测井MCNP程序模型的基准检测研究 [J]. 测井技术, 2004, 28(6): 471-477.
[7] 中国石油集团测井有限公司. EILog快速与成像测井系统环境校正及解释图版[Z]. 2010.。