随钻脉冲中子测井识别天然气的数值模拟

由于天然气具有密度低、黏度小等特点,利用3种孔隙度资料可以定性识别天然气层,但定量评价存在困难。为此,在随钻过程中依据天然气与油、水的含氢指数不同,利用脉冲中子测井技术记录的近、远探测器热中子或俘获伽马计数率比的相对变化量来定量确定含气饱和度;在此基础上,利用蒙特卡罗方法建立计算模型,模拟不同井眼和地层条件下脉冲中子测井远近探测器记录的热中子或伽马计数,研究其比值与含气饱和度的测井响应。结果表明:油水层和气层的计数相对变化量能反映地层的含气饱和度,孔隙度越大,相对比值越大,对气层的定量评价越准确;岩性、泥质含量、地层水的矿化度、井眼流体和尺寸以及钻井液侵入等因素都会对天然气地层的脉冲中子测井响应产生影响。总之,利用脉冲中子测井技术可以定量评价天然气层,对提高天然气识别能力和气田高效勘探开发具有重要意义。     

中子测井源距选择数值模拟研究

源距是中子测井仪器的主要参数,它在很大程度上决定测井仪的孔隙度精度、灵敏度、分辨率以及环境因素影响状况.采用数值模拟方法,计算了三维偏心中子测井在不同源距时热中子和超热中子探测器响应,得到孔隙度-比值响应曲线,分析了不同长、短源距组合时孔隙度灵敏度、分辨率以及岩性影响状况.以上数值结果与分析为中子测井源距选择提供了理论依据.     

确定含气饱和度的一种新方法及其在Prudhoe Bay油田的应用

含气饱和度（Ｓｇ）是最难以解释的岩石物理参数之一。而且，目前常用的多数检测天然气层的方法（如中子／密度法和中子／声波法）都是定性的，很难定量评价出含气饱和度。本文给出了利用中子孔隙度定量确定气藏或油气藏含气饱和度的一种新方法。该方法利用裸眼井测井资料得出的岩性信息对不同含气饱和度（０－１００％）条件下中子仪器的响应进行正演模拟。该方法的精度取决于用来正演模拟热中子响应的裸眼井地层岩性信息的精度、中     

利用神经网络从核测井数据中确定地层特性

多年来，利用地面和井眼数据确定地下地层特征一直是地球物理研究的目标。本文阐述了一种应用神经网络的快速可靠的反演方法，并列举了与三个重要地质参数(孔隙度、矿化度和含油饱和度)相关的反演结果。反演程序中包含一个极小函数，具体体现地层对中子源的中子及伽马射线响应。这个极小函数通过广域整体检索获得。正演通过模拟一种典型的中子测井仪器的方式对中子和光子在砂岩地层中的运动进行研究。利用确定码以及在探测器位置预测的中子通量建立一组神经网络，可分别获得稳态和时变状态下的正演模拟结果。确定码是在多组能量近似值的基础上，在中子粒子的玻尔茨曼运移方程处于偶数奇偶校验方式时。采用变量离散程序对其求解获得。所需数据是从标准核能量库，特别是从BUGLE96库中查寻获得。该库中共有67个能量组(47个中子和20个伽马)。在稳态时，根据探测器所处位置的通量。对应每一个能量组。共建立了67个神经网络。而在时变状态下，时域信号首先被分解成各自相应的傅立叶系数。然后对应每一个能量组的每个系数建立神经网络。本文所列举的反演结果是基于稳态的。     

小直径中子孔隙度测井仪探头参数设计

在小井眼条件下进行地层参数测量,测井仪器外径小,其测井响应与常规测井仪器存在差别。为在小井眼条件下兼容使用常规仪器校正图版,需要对小直径仪器结构参数进行优化设计。以中子孔隙度测井仪为例,利用蒙特卡罗模拟方法研究源距相同、外径不同仪器的测井响应,以及屏蔽体、仪器外壳、源距等参数对小直径中子孔隙度测井仪计数比值的影响,可以得到:屏蔽体和仪器外壳对中子孔隙度测井响应影响较小,而源距对热中子计数率和比值影响较大。通过适当调整近、远探测器源距,能够实现与常规中子孔隙度测井仪具有一致的测井响应,且受井眼尺寸、岩性等条件的影响近似相同。研究结果实现了不同类型中子孔隙度测井仪器数据处理的兼容,为小井眼钻井条件下的地层参数测量提供技术支持。     

气体介质钻井条件下测井资料分析与数值模拟

由于现有仪器都是相对于传统的液体泥浆环境条件设计和刻度的,当井孔介质为气体时,现有仪器不能直接适用。采用不同井眼介质测井资料的对比分析方法,分析了气体井眼介质条件下自然伽马、密度和补偿中子测井资料的响应特征,提出了气体钻井测井资料的密度和中子测井校正方法。采用MonteCarlo数值模拟方法对液体和气体介质补偿中子测井进行了数值模拟,分析了井眼介质不同时的探测器热中子通量同源距乘积与源距的关系、热中子计数率随孔隙度变化规律、长短源距热中子计数率关系以及长短源距热中子计数率比值关系,验证了气体井眼介质条件下实际测井响应特征。     

利用D-D中子发生器进行补偿中子孔隙度测井的模拟研究

利用蒙特卡罗方法模拟研究了D-D脉冲中子源和Am-Be中子源产生的中子与地层的作用过程.得到热中子计数随着源距增加而呈指数下降,源距小于20 cm时D-D中子管的热中子相对计数高于Am-Be中子源;源距大于20 cm时比Am-Be中子源低.在低孔隙度(小于20%)地层D-D中子管补偿中子孔隙度测井的热中子计数比值略大于Am-Be中子源;高孔隙度(大于20%)地层D-D中子管的热中子计数比值远远大于Am-Be中子源,对地层孔隙度灵敏度增加.与Am-Be中子源相比,D-D中子管补偿中子孔隙度测井的探测深度略为降低,地层孔隙度测量的灵敏度增加,因此利用D-D中子管可以进行补偿中子孔隙度测井.     

多探测器硼中子伽马测井的可行性

为降低测井成本，研究在向储层注入硼酸溶液的条件下，用镅铍源代替脉冲中子源进行中子伽马测井来研究水淹层剩余油饱和度硼中子伽马测井；用Monte Carlo模拟技术，首先计算了不同岩性、孔隙度、矿化度和源距条件下的俘获伽马计数与含水饱和度的关系，从而论证丁硼中子伽马测井是可行的；利用注硼前后俘获伽马计数与源距的关系，得出可以在硼中子伽马测井仪器上设置2个或多个探测器的具体构想。     

脉冲中子伽马能谱测井中探测器响应的数值模拟研究

脉冲中子伽马能谱测井利用闪烁探测器测量伽马射线,由C/O建立饱和度的测井响应.为了能够合理选择探测器,利用蒙特卡罗法(MCNP)分别模拟快中子与水和油产生的伽马射线在NaI、GSO、BGO、CsI、LSO、BaF2、LaCl3、YAP等8种不同探测器的响应,分别对其探测效率、光电峰和逃逸峰的贡献作了比较;研究了饱含水和饱含油砂岩地层的C/O的测井响应的差别,为生产脉冲中子伽马能谱测井仪器以及能谱处理方法提供理论依据.     

地层元素测井仪器结构设计优化

为提高地层元素测井仪器快中子屏蔽率,减少干扰信号,增加适用井眼范围,需要对地层元素测井仪器进行结构设计优化.通过建立地层元素测井仪器的蒙特卡罗模型,对具有不同源距、不同中子屏蔽体厚度及不同尺寸晶体探测器的地层元素测井仪器测井曲线进行模拟.分析地层元素测井仪器中子屏蔽体厚度、源距及晶体探测器尺寸变化和仪器响应关系.优化后的地层元素测井仪器结构参数:中子屏蔽体厚度14 cm,源距42 cm,晶体探测器尺寸Φ5 cm×20 cm.     

多频电磁波测井数据的反演成像技术及应用

针对测井数据反演成像问题的不适应定性，采用了带不等式约束的正则化最小二乘迭代反演，模型响应的正演计算用有限元方法实现，模型响应对电阻率及介电常数的偏导数用格林函数和互换原理计算，对高低频电磁波测井数据的反演分两步进行，首先用低频数据得到电阻率的大致分布，再以此为初值，用高频电磁波数据同时反演电阻率和介电常数，通过对模型的数值模拟和某地热田1口井的实际资料的应用表明，电磁波测井数据的反演厉像能给出井周近旁介质的电性参数分布，而在离井较远的区域不能得到稳定可靠的解释结果，无论高频还是低频测井数据，要得到高质量的成像结果，工作频率的适当选择及接收器灵敏度的提高是至关重要的。     

中子测井响应关系的数学模型

本文介绍了中子测井响应关系的数学模型及其计算方法和作用。用一个一元三次的函数关系式,能精确描述中子测井地层孔隙度φ与测井值J(计数率、计数率比值或API刻度值)一一对应的关系,其logφ-J响应关系呈“S”形曲线,精度误差≤0.5p.u。该数学模型的系数,通过中子测井模型井的实验数据,采用最小二乘拟合法,由计算机程序求出,并在补偿中子测井、井壁起热中子测井、中子伽玛测井影响因素研究及校正图版绘制中,发挥了重要作用。文中具体介绍了上述三种测井响应函数关系式,并认为可广泛应用于中子测井的量值传递以及仪器刻度和测井资料数学化、标准化中。     

一种新的确定储层剩余油饱和度的测井技术--PNN测井仪器及其应用

PNN测井记录俘获反应前后热中子记数率，从中提取地层的宏观俘获截面，计算储层的剩余油饱和度。文章探讨了PNN测井原理、解释方法，并结合实例认为，地层的宏观俘获截面是表征地层中子特性的参数，与地层岩性、裸眼井的伽马曲线有很好的对应关系；PNN测井资料解释须参考生产井史、邻井注水动态资料，才能得出准确的结论。     

随钻电磁波传播电阻率测井的快速反演新方法

电磁波电阻率井是随钻测量的重要方法,提出了一种旨在提高电磁电阻率测井纵向分辨率的快速反演方法,该方法首先根据实际井曲线提出划分地层界面的边界条件,要求正演模拟在地层子区间的信息熵极值点处与实测曲线吻合,数值模拟和实际应用的结果证明该方法可以快速,有效地提高电磁波传播测井的纵向分辨率,增强测井仪器的薄层响应。     

阵列感应测井资料的快速迭代反演

本文研究并建立了水平层状介质中阵列感应测井资料的快速迭代反演算法，以便快速有效地重构地层原状电阻率，侵入带电阻率，侵入半径以及层界面深度，首先，利用摄动原理和半解析正演模拟技术，建立Frechet导数矩阵的快速算法，该矩阵包含了测井响应对所有模型参数的偏导数，且通过规范化处理技术确定测井资料相对摄动与模型向量相对变化之间的一般关系，从而克服了模型参数物理量纲的不同对反演算法的影响。在此基础上建立了一种新的快速迭代反演算法，即充分利用子线圈系分辨率和探测深度的差异，将反演过程分解成两个部分：（1）对短源矩线圈系和长源距线圈系视电导率分别进行一维迭代反演，确定出与实际模型真值更加接近的模型向量；（2）再对整个阵列感应测井资料进行二维迭代反演，实现理论模拟与整个测井资料的最佳拟合，通过数值反演结果验证了该反演算法的有效性与抗干扰能力。     

根据浅探测电缆测井曲线推导斜侵入剖面

泥浆侵入对所有的电缆测井都有影响，尤其对浅探测仪器影响更为严重。尽管仪器响应可由仪器模型推算出来．但是仍然需要用复杂的测井分析程序来校正侵入影响．校正中通常应用过于简单的阶梯侵入剖面。本文开发了正演模拟及反演程序，该程序应用孔隙度和浅探测电阻率测井作为输入，生成随冲洗带和原状地层饱和度变化的“斜侵入剖面”。正演模型既可由测井公司提供，也可以由已知数据推导得出。用饱和度随距井壁距离变化的一维径向地层模型以及仪器响应模型可计算测井响应值。最后．我们利用计算测井响应与记录测井响应的差异来不断改进得出的地层性质与侵入剖面的形状。综合数据结果表明：用新方法计算的孔隙度绝对误差为3％，而由阶梯函数剖面计算的相对误差是7％。由“斜侵入剖面”重新计算的测井响应也好于“阶梯函数剖面”的测井响应。实际测井数据获得的结果表明：这种新方法对气体密度和挖掘效应反映灵敏。侵入剖面的形状随着岩石和流体参数的变化而变化。高孔隙度岩石的剖面是急剧变化的，而低孔隙度岩石的剖面变化较缓，泥岩中的侵入剖面很浅。斜侵入剖面模型不仅提高了孔隙度和饱和度计算的精度，而且，与流体流动模型结合，可给出更精确的渗透率估算值。     

阵列中子孔隙度测井仪研究

采用可控脉冲中子源(脉冲中子发生器)代替传统化学源,实现了测井过程零放射性污染;采用多组超热中子及热中子探测器。结合岩性校正、仪器与井壁间隙校正、套后井套管水泥环校正以及放射源强度校正等孔隙度校正算法,实现套前、套后模式高精度测井。从阵列中子孔隙度测井仪现场试验井中选取了1口有代表性的测井资料,通过分析重复性、一致性和纵向分辨率证实阵列中子孔隙度测井曲线能准确地反映地层孔隙度。     

一种确定孔隙度,饱和度的新方法：三种中子测井综合解释模型

Ｎ３ＬＩＰ（用三种中子测井计算孔隙度）、ＬＩＰＳ（与岩性无关的套管井孔隙度和含水饱和度模型）方法首次在第３３届年会上由ＡＲＣＯ公司作了介绍。该方法首先把地层分成孔隙空间和岩石骨架两部分，利用补偿中子孔隙度测井（ＣＮＬ）、超热中子孔隙度测井以及脉冲中子测井（ＰＮＣ）结果，计算出骨架的四个参数：减速长度、扩散长度、迁移长度以及扩散系统。当已知流体碳氢化合物类型，用一个正常规模型求出流体的热中子和超热中     

大斜度井侧向测井三维正演数值模拟及曲线快速校正方法研究

经典的电测井正演数值模拟多建立在地层关于井眼对称的前提下 ,而定向井 (水平井和大斜度井 )的客观存在 ,由于地层电阻率各向异性的影响 ,使得电测井三维数值模拟变得极为必要。在考虑常规双侧向测井和正演数值模拟计算的基础上 ,利用三维有限元素法( 3D FEM )进行大斜度井中双侧向测井响应的数值模拟求解 ,并以不同倾角为条件验证了方法的有效性 ;进一步针对目前严格的电测井三维反演处理的不现实性 ,应用严格正演刻度下的快速反褶积处理方法进行定向井的电测井曲线校正。从模型处理结果看 ,给出的方法是可靠的 ,现场推广应用工作正在进行中 ,有望取得良好效果。     

感应测井数据快速二维反演

对于阵列感应传感器，在实时反演中可以通过一个快速ＤＯＬＬ几何因子逼近和一种特殊反演方法来提高效率。快速正演模拟采用了样条逼近和计算地层单元响应的特殊技术，迭代反演过程将线性和非线性的优化结合起来，线性优化法用于确定地层电导率，非线性优化法用于调整地层区域的几何结构。在优化中使用了一个合适的移动窗口，它包括三个子窗口：预测器、校正器和升级器。如果必要的话，地层可以生动地得到显示。顺序迭代可以改善分辨