脉冲中子全能谱测井数据处理方法及影响因素的模拟研究

C/O能谱测井是确定含油饱和度的主要测井方法,模拟水平井条件下的非弹性散射伽马能谱,研究C/O值与含水饱和度、孔隙度及泥浆侵入深度的关系。而探测器的类型、尺寸、探测效率、能量分辨率、稳谱、能谱的处理方法以及中子对探测器晶体的作用都会对测井结果产生影响。利用蒙特卡罗方法模拟源距分别为30cm和58cm处,且井眼和地层流体分别为油和水砂岩地层的中子能量分布,通过研究中子对NaI、BGO、GSO和LSO四种探测器的作用及响应关系得到：中子对探测器的作用将使地层流体分辨能力降低。模拟改变NaI和BGO晶体探测器的直径和长度时的探测器响应能谱,采用不同的能窗处理方法对地层流体的分辨能力不同,选取光电峰和第一、第二逃逸峰对应的能量窗时BGO晶体探测器测量的C/O差值要比NaI晶体探测器的大,但受尺寸的影响不大;但采用光电峰对应的能量窗时,BGO晶体探测器测量的C/O差值要比NaI大得多,且随着尺寸的增加差值也增加。能量道的飘移对C/O值影响较大,而能量分辨率对差值影响相对较小     

三探测器密度测井仪器的源距优化

本文用Monte Carlo数值模拟方法,针对探测器均在正源距范围内的三探测器密度测井仪器,计算了不同源距探测器的薄层响应曲线,不同密度地层的光子通量与源距的关系,长、中、短源距间的计数交会图。结果表明,源距与密度测井仪器的纵向分辨率、统计误差、灵敏度、泥饼补偿效果有关。为使密度测井仪器具有20cm的纵向分辨率,并有高的测量精度,长、中、短源距应分别选择38、20.5、11cm左右。     

D-T脉冲中子发生器随钻中子孔隙度测井的蒙特卡罗模拟

利用蒙特卡罗方法模拟研究了D-T脉冲中子发生器和241Am-Be中子源产生的中子与地层的作用过程,以探讨D-T脉冲中子发生器在随钻中子孔隙度测井中的应用价值。模拟结果显示,使用这两种中子源,热中子计数均随源距增加而呈指数下降;孔隙度较小时,两者的计数差异较小,当地层孔隙度达到40%时,D-T脉冲中子发生器产生的热中子和超热中子计数均比²⁴¹Am-Be中子源高很多,其分布范围也更宽,近探测器的源距选择20～30 cm,远探测器的源距选择约60～70 cm;D-T脉冲中子发生器用于中子孔隙度测井时对地层孔隙度的灵敏度降低,而相同源距条件下探测深度几乎不变。以上结果提示,利用D-T脉冲中子发生器可以进行补偿中子孔隙度测井,在增加源距的同时既可以保证计数统计性,又可以提高灵敏度和探测深度,在随钻测井仪器设计中可以取代²⁴¹Am-Be中子源。     

脉冲中子全能谱测井闪烁探测器响应特性的蒙特卡罗模拟

利用蒙特卡罗方法模拟研究NaI和BGO晶体探测器对不同γ射线的响应。模拟结果表明,BGO晶体的光电峰和第一逃逸峰对计数贡献大,而NaI晶体的逃逸峰贡献大。对于井眼和地层流体分别为油和水砂岩地层,模拟改变NaI和BGO晶体探测器的直径和长度时的非弹性散射γ射线响应能谱,采用不同能窗处理方法对地层流体的分辨能力不同,选取光电峰和第一、第二逃逸峰对应的能量窗时,BGO晶体探测器比NaI晶体探测器测量的C/O（C与O的元素含量比）差值大,但受尺寸的影响不大;采用光电峰对应的能量窗时,BGO晶体探测器测量的C/O差值比NaI的大得多,且随尺寸的增加差值增大;能量道的漂移对C/O值影响较大,而能量分辨率对差值影响相对较小。     

随钻脉冲中子伽马密度测井最佳源距的优化设计

采用脉冲中子源进行密度测井,可避免传统密度测井放射性源对环境的影响,更加安全、环保。目前国内随钻脉冲中子伽马密度技术还处于起步阶段,随钻中子伽马密度仪参数优化设计是提高地层密度测量精度的关键。本研究通过由D-T中子源及2个伽马探测器组成的随钻中子伽马密度仪器,研究了源距对中子伽马密度测井的影响,通过灵敏度和计数比统计性进行源距优化设计,得出最佳短源距为25~35 cm,长源距为60~65 cm,研究结果为随钻脉冲中子伽马密度测井仪器研发提供技术支持。     

油砂地层井眼水源距对中子-伽玛能谱影响的模拟

介绍了中子-伽玛能谱测井中研究中子-伽玛射线随空间、能量、时间分布的蒙特卡罗(Monte Carlo)模拟软件包.在裸眼井、井眼里无下井仪器、油饱和砂岩地层、井眼注淡水等条件下,用该软件包计算了井轴和井壁的不同源距(和垂距)地层中子-伽玛射线随能量、时间的分布,以及井轴和井壁在各种源距下的中子-伽玛射线能谱,亦即研究了源距变化对中子-伽玛射线随能量、时间分布以及井轴与井壁中子-伽玛射线能谱的影响.     

基于X射线源的密度测井近源距研究

利用X射线源替代密度测井中的137Cs放射源成为石油测井发展的新趋势。为探究在密度测井中使用较低能量的X射线源替代137Cs放射源后的近源距变化,利用蒙特卡罗模拟方法,研究了不同能量X射线源在不同孔隙石灰岩含水地层中所对应的零源距位置,另外根据不同源对应的密度响应灵敏度,分析了近源距区间。研究表明:能量较低的X射线源相比于137Cs放射源密度仪器对应的零源距较小,两者密度灵敏度相同时,X射线源的近源距区间更短。     

D-D中子孔隙度测井泥质影响及校正研究

可控源替代同位素中子源进行中子孔隙度测井是核测井发展的必然趋势。为了提高可控D-D源中子孔隙度测井的可行性及测量精度,本文对D-D源中子孔隙度测井中泥质影响进行分析。首先利用蒙特卡罗模拟,对比分析三种源(²⁴¹Am-Be源、D-T源、D-D源)中子孔隙度测井过程中泥页岩响应;然后通过改变D-D源中子孔隙度测井中近、远源距位置,优选出D-D源的源距组合,重点分析通过改变源距的方式弱化泥页岩的影响。研究表明：D-D源和²⁴¹Am-Be源的泥页岩响应规律比较接近,当D-D源的源距设计相比于²⁴¹Am-Be源更近即采用25～45 cm的源距组合时,D-D源中子孔隙度测井中泥页岩影响与²⁴¹Am-Be源接近程度最高。虽然源距组合的改变不能使D-D源与²⁴¹Am-Be源的泥页岩响应完全一致或者彻底消除泥质影响,但这种较高程度趋近为D-D源中子孔隙度测井中泥页岩校正提供了思路,也为今后测井仪器中放射源的可兼容替代有一定的应用意义。     

350 kV高压X射线密度测井探测深度特性及影响

密度测井中使用可控X射线源替代¹³⁷Cs放射源已经成为新的趋势。X射线源强度受靶基上高压影响较大，当高压为350 kV时密度测量不确定度可以保持在0.01 g·cm^-3。为探究350 kV高压X射线密度测井仪器的探测深度特性及影响，利用蒙特卡罗方法研究了不同源距探测器在20%含水石灰岩地层中的探测深度；并且通过与¹³⁷Cs源密度测井仪探测特性的对比，分析了二者探测深度差异的原因。另外通过模拟分析了泥饼和地层对探测器的贡献度以及不同探测器的密度偏差，研究了井壁泥饼对密度测井响应的影响。研究结果表明：X射线密度测井仪的探测深度随着源距的增加而变大；与¹³⁷Cs源密度测井仪相比，X射线密度测井仪散射粒子主要集中于井壁1～3 cm处，从而造成二者探测深度差异；此外，泥饼和地层对不同源距探测器的贡献度不同，探测器密度偏差随着源距增加而减小。     

密度测井探测深度与源距的理论研究

针对20％孔隙度饱和水的石灰岩地层，应用蒙特卡罗方法模拟了探测器计数在地层径向、纵向和空间上的变化，进而模拟得到不同源距处探测器计数随地层径向深度变化的关系曲线。这些可为优化仪器设计提供源距参数。     

脉冲中子地层元素测井仪优化设计中的蒙特卡罗模拟研究

采用蒙特卡罗方法研究了脉冲中子地层元素测井仪闪烁晶体材料、井眼屏蔽体厚度、硼套表面密度等设计参数对仪器测井响应的影响。结果表明：LaBr₃晶体的测井响应特性优于BGO晶体;高矿化度盐水对测量结果影响很大,井眼屏蔽体厚度为1.2 cm时,可屏蔽60%以上井眼γ射线;硼套中¹⁰B表面密度达到0.065 g/cm²时,可消除仪器外壳材料产生的俘获γ本底;俘获能谱的探测深度随孔隙度的增加而减小,非弹性散射能谱对不同孔隙度地层的探测深度基本一致,约为14 cm。     

蒙特卡罗模拟研究水平井密度测井中岩屑层的影响

利用蒙特卡罗方法,分别通过改变地层模型的岩性和水平井筒模型内岩屑层的厚度,研究了在多种地层中,水平井筒内0-5cm厚的岩屑层对密度测量的影响.为了保证模拟结果的可靠性,把模拟结果与前人实验数据进行了基准校正.研究表明,厚度在2cm以内的岩屑层对密度测量的影响是稳定的,可以用脊肋图的方式进行补偿校正,而岩屑层厚度大于2 cm之后,其对密度测量的影响不再容易校正.针对DSDL-8723双源距密度测井仪,初步给出了水平井中岩屑层对孔隙度影响的校正图版和公式.     

双BGO晶体能谱测井

Ｃ／Ｏ测井可以利用ＢＧＯ晶体探测效率高的特点，在其探测器部分放置两个探测器，称为双探测Ｃ／Ｏ测井仪，长短源距两个探头所测谱数据进行补偿，有效地去除了井眼条件的影响，提高了测量精度和油水差值，更加有产地分油水层，并有望能在低孔隙度的地层中使用Ｃ／Ｏ测井仪器。     

脉冲中子测井仪综合时序发生器设计

研制了一种适用于脉冲中子测井仪的井下全谱采集控制综合时序发生器和阳极高压变换器。该时序发生器可通过阳极高压变换器产生碳氧比、中子寿命、能谱水流、脉冲中子氧活化等测井方法的中子爆发时序,并控制多种测井方式的信号采集。以综合时序发生器为电路核心的井下双路多道谱仪采用MPU+CPLD优化技术设计，阳极高压变换器实现了模块化。将采用上述技术设计的小直径脉冲中子综合测井仪应用于实际测井，现场测试结果表明，仪器的重复性良好，稳定可靠     

RMT测井技术在华北油田的应用

油田开发后期，寻找剩余油是油藏动态监测过程中的一大难题。RMT测井在华北油田开发中的应用效果显著，实际应用证明，对于孔隙度大于12%的中低矿化度条件下的储层，该仪器采用碳氧比模式进行测量，能够识别流体性质、判断水淹层、确定剩余油饱和度、识别薄层，同时可以识别常规测井资料漏失的油气层。RMT测井在油藏监测和科学管理方面，具有其它测井方法不可替代的优势。     

Research on Interpretation Method of C/O Energy Spectrum Logging Under the Condition of Complex String

Pulse neutron logging plays an important role in monitoring residual oil in the oil field development. The composition and structure of strings are complex in the offshore oil field, and then the C/O value is different owing to the difference fluid volume in the well, so there are influence on determining residual oil saturation. The model of different pipe string, porosity and formation fluid, etc., was established byusing Monte Carlo method,then the inelastic scattering gamma ray spectra under the condition of different string were simulated, and the responses of the C/O values to the porosity and fluid saturation were studied. At last, we obtained the residual oil saturation interpretation model under different pipe string, and the results were credible by processing data of two wells. The result provides technical support for monitoring remaining oil saturation in offshore oil field.     

一种利用中子瞬发伽马能谱确定含油饱和度方法及数值模拟

剩余油饱和度的定量解释对于提高油气产能及指导油田后期开发具有重要意义。脉冲中子饱和度测井通过记录地层中C、O原子核与高能中子作用产生的特征伽马射线来确定剩余油饱和度。骨架矿物组成和粘土矿物类型等因素的变化会使剩余油饱和度解释结果存在误差。为确定岩性对非弹能谱中碳窗和氧窗伽马计数比（C/O）、俘获能谱中硅窗和钙窗伽马计数比（Si/Ca）的影响,采用蒙特卡罗方法（MCNP）模拟不同岩性、孔隙度和饱和度地层条件下的伽马能谱。模拟结果显示：传统碳氧比解释模型进行碳氧比差值计算时未考虑岩性影响,是造成剩余油饱和度解释存在误差的主要原因。通过在碳氧比差值计算时引入岩性校正因子,提出一种改进的碳氧比解释模型,提高饱和度解释精度。模拟算例和实测结果表明,该改进碳氧比解释模型满足砂岩地层饱和度解释精度要求的同时,在混合岩性地层计算饱和度误差小于10%。     

碳氧比测井钙质校正方法研究及应用

为了研究地层中的钙质对碳氧比测井含油饱和度解释结果的影响,针对大庆地区的地质条件,利用MCNP蒙特卡罗方法建立了脉冲中子全谱测井仪(PNST)的数值模拟模型,研究不同钙质含量、孔隙度、含油饱和度条件下碳氧比（C/O）和俘获Ca产额的变化规律,建立钙质对含油饱和度解释影响的校正方法,给出适用于大庆地区的碳氧比测井钙质校正公式,并将校正后的剩余油饱和度解释结果与取心结果对比。对比分析结果显示,经过校正的解释结果与取心结果符合度更高,表明该钙质校正方法能有效提高含油饱和度的解释精度。     

RMT测井技术在水驱油藏中的应用

将油藏监测技术(Reservoir Monitor Tool,RMT)应用于华北油田水驱油藏,评价剩余油饱和度,并为挖潜增效提供依据。该技术采用定性分析和定量计算的方法并结合其他测井资料,对油井储层进行综合分析,给出合理的解释结论。实际应用表明,RMT测井采用碳氧比模式测量,在识别流体性质、判断水淹层、确定剩余油饱和度、识别常规测井资料漏失的油气层方面非常有效。