随钻中子测井数据校正分析
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摘 要
随钻中子测井仪在测井作业过程中，经常会出现一些测井数据异常和难以解释的现象，文中主要介绍了影响随钻中子测量精度的各种因素，比如井况复杂，受井眼尺寸、泥浆密度、泥浆矿化度等影响，从而导致随钻中子孔隙度曲线出现异常值，并用实例说明了各种校正因素对随钻中子测井数据的影响，对这些影响因素进行分析，有助于随钻中子资料的质量控制。
关键词
随钻中子;超声井径;校正图版
中图分类号： TN912 文献标识码： A
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.11.037
0 引言
随钻仪器测井能够在钻开地层的同时，实时测量地层各种岩石物理信息，而这时泥浆侵入较浅，测井响应受泥浆侵入影响很小，测井数据能真实地反映原始地层的特性[1]。随钻测井数据是测井最原始的资料，但是在测量过程中，不可避免地会出现测井曲线数据异常[2]，如在套管井和水平井中随钻中子数据常会出现异常值[3]，不符合邻井地质特征，直接影响着测井解释的准确性。因此，有必要针对影响随钻中子测井数据原因做研究分析。
1 影响随钻中子测井数据的因素
随钻中子测井是通过测量热中子在地层中的衰减来测地层孔隙度的，随钻中子测井仪中远、近探测器均有6个He3管，数据处理方法如下：
POR=（N1+N2+N3+N4+N5+N6）/（F1+F2+F3+F4+F5+F6）（1）
通过式（1）处理得到的孔隙度POR就是远、近探测器中点对应测量点的视孔隙度，随钻中子测井仪在刻度标定时，是在标准的纯石灰岩刻度井中刻度标定的，以石灰岩孔隙度为单位，刻度条件如下：刻度井眼直径为定值，井内和地层孔隙中充满淡水，温度24℃，一个大气压，仪器在井中偏心紧靠井壁，仪器与井壁之间无泥饼和间隙，9口标准井的孔隙度分别为0%，5%，10%，15%，20%，25%，30%，35%，40%。建立短、长源距探测器计数率比值R和孔隙度Φ之间的转换关系，利用R—Φ转换式计算得到地层中的孔隙度。
实际测井中，除了通过远、近探测器计数率比来计算孔隙度外，还需要对计算结果进行各种影响因素的校正，包括井眼尺寸、井眼间隙、泥浆密度和泥浆矿化度等。
1.1 井眼尺寸和井眼间隙校正
由于随钻中子测井仪是在钻头在刚刚钻过地层之后就开始测井作业，此时井眼可以近似地认为是圆形，当仪器在水平井中测量时，仪器是近似水平的帖靠井壁。当地层真孔隙度一定时，视中子孔隙度随着井眼直径增大而增大，因此在随钻中子测井中，遇到井眼直径与刻度井直径有较大差异时，必须进行井眼校正，得到更加真实的地层孔隙度[4]。
当随钻中子测井仪没有靠紧井壁时，在仪器和井壁之间形成间隙，间隙中的井内流体将对测量数据产生影响，间隙（偏心距离）越大，所测得的视中子孔隙度越大。
1.2 泥浆密度校正
随钻中子测井中，井眼中不同密度泥浆将对测量到的视孔隙度有一定影响。随钻中子仪器是在淡水井中刻度的，而实钻井内的含氢量比纯水低，因而泥浆密度对视孔隙度值会产生影响。当井径扩大时，仪器与地层间的泥浆层增厚，泥浆对测量结果的影响增大，泥浆的含氢量比地层高，因此在扩径时测井的视中子孔隙度就大于地层实际孔隙度。
1.3 泥浆矿化度校正
随钻中子测井仪与电缆中子测井仪器主要区别是它不带推靠臂，中子源和中子探测器在井眼中是居中的，因此，泥浆性能的影响是一个非常重要的因素。由于氯元素的热中子俘获截面很大，所以泥浆中氯离子含量的多少，以及是否对氯离子含量进行校正，对随钻中子曲线的影响是很明显的，泥浆矿化度越高，泥浆中的氯元素含量也越高，随钻中子测井数据也越偏高[4]。泥浆矿化度越高，视中子孔隙度越大，当井内泥浆和地层水的矿化度比仪器刻度用的淡水高时，由于热中子俘获截面高的氯元素的影响，使实测的视孔隙度不同于地层真孔隙度。
1.4 倾斜地层的中子孔隙度校正
倾斜地层的情况比较复杂，模拟仿真时设定了两种地层，一种是孔隙度为20%的石灰岩，另一种是孔隙度为40%的石灰岩，孔隙中充满淡水。倾斜地层的示意图如图3所示，仪器的记录点为源和探测器的中点，将仪器从下向上不断移动，记录每个位置的长、短源距计数率，模拟时，设定倾斜地层的角度依次为0°、40°、60°和80°。
根据分析当地层倾斜角度为0°时，远、近源距的计数率从高到低的过渡区长度与远、近源距大致相等。当地层倾斜角度为40°、60°和80°时，这个过渡区长度逐渐增大，即受倾斜地层角度的影响越来越大。在远、近源距下，得到了与地层界面距离不同的记录点的计数率，然后通过图1中R—Φ的转换式计算得到倾斜地层情况下的视中子孔隙度，得到了倾斜地层的中子孔隙度图版，如图3所示。
从图3中可以看出，不同倾斜角度地层的视孔隙度相交于一点，该点到地层界面的距离约为-20cm，略小于短源距。当地层倾斜角度为0时，孔隙度为20%和40%的离地层界面最近的点约在-40cm和30cm的位置，中间过渡区的长度大于长源距。从图4中可以看出，倾斜地层的视孔隙度与地层倾斜角度、记录点到地层界面的距离、倾斜面上下地层孔隙度有关。如果遇到均匀的较厚倾斜地层，则仪器测出来的视孔隙度与倾斜地层无关;如果倾斜地层倾斜面上下的岩性、孔隙度不一样的话，那测出来的视孔隙度就是受邻层的影响，此时情况就复杂了。可以从图4图版中进行校正，在图中过记录点到地层界面距离为0点做一条直线与各倾斜地层相交，则虚线的右边的真孔隙度为40%，虚线左边的真孔隙度为20%，倾斜地层角度为0°、40°、60°和80°的视孔隙度临界值分别为32%，30%，28%，25%。
2 随钻中子数据校正实例分析
当实际测量的井眼条件与标准刻度井有较多条件不一致时，就需要按照一定的顺序对视孔隙度进行校正，最后得到比较可靠的地层真孔隙度值。例如6.75inch的随钻中子仪器是在8.5inch的刻度井中进行標定的，现场测量时，该仪器测得的视孔隙度为30p.u.。后通过测井资料得知，地层主要为石灰岩，实际井径为9.5inch，泥浆矿化度为45kppm，泥浆密度为1.2g/cm3，仪器与井壁之间的井眼间隙为1.5cm。经过井眼尺寸、井眼间隙，泥浆密度、泥浆比重，地层倾角等因素的校正，最终得到的校正后的孔隙度值为22 p.u.。这个值与邻井孔隙度值接近，和电缆中子测井仪测得的数据也一致，所以经过校正的数据能真实地反映出地质状况。
3 小结
随钻中子测井仪测量的孔隙度，受外界环境影响较大，经过井眼尺寸，间隙、泥浆比重，矿化度等因素的校正，与同井段的电缆中子数据对比，一致性很好，处理后的数据真实可靠，能真实地反映出原始地质状况。
参考文献
[1]张元中，肖立志.新世纪第一个五年测井技术的若干进展[J].地球物理学进展，2004，19（4）：828-836.
[2]周灿灿，王昌学.水平井测井解释技术综述[J].地球物理学进展，2006，21（1）：152-160.
[3]罗少成.水平井测井响应及其应用研究[D].荆州：长江大学，2007.
[4]李健，刘川都等.随钻测井在滩海区大位移定向井中的应用[J].测井技术，2001， 25（3）：209-211.
[5]Bakerhughes，OnTrack[EB/OL].www.bakerhuges.com，August，2005.
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