專利名稱：一種用于致密氣藏評(píng)價(jià)的脈沖中子測(cè)井方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于致密氣藏評(píng)價(jià)的脈沖中子測(cè)井方法以及該方法中所使用的測(cè)井設(shè)備，屬于礦場(chǎng)地球物理測(cè)井技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，常規(guī)石油產(chǎn)量已進(jìn)入下降趨勢(shì)，井隨著國(guó)際油價(jià)居高不下，非常規(guī)能源的勘探開發(fā)已引起國(guó)內(nèi)外能源界的高度重視。非常規(guī)油氣在全球油氣產(chǎn)量所占的比重越來越大，已經(jīng)在全球能源結(jié)構(gòu)中扮演著重要的角色。致密氣是ー種重要的非常規(guī)天然氣資源，是指在低孔-低滲甚至超低孔滲砂巖儲(chǔ)層中，沒有自然產(chǎn)能或者自然產(chǎn)能很低，需要通過壓裂或者特殊手段才能形成エ業(yè)氣流的天然氣藏。但是，由于致密氣儲(chǔ)層骨架礦物復(fù)雜、非均質(zhì)性強(qiáng)等特點(diǎn)，在致密氣藏評(píng)價(jià)中存在很大的困難。國(guó)內(nèi)外學(xué)者曾利用儲(chǔ)層性能檢測(cè)儀(RPM)、熱中子衰減時(shí)間測(cè)井儀(TDT)、過套管電阻率測(cè)井(CHRF)、核磁共振測(cè)井(NMR)等測(cè)井儀器和技術(shù)評(píng)價(jià)致密氣藏，但是評(píng)價(jià)效果不佳，不能對(duì)致密氣藏含氣飽和度定量評(píng)價(jià)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種用于致密氣藏評(píng)價(jià)的脈沖中子測(cè)井方法及設(shè)備，其能夠定量確定地層含氣飽和度，可用于致密氣藏含氣飽和度評(píng)價(jià)。其技術(shù)解決方案是一種用于致密氣藏評(píng)價(jià)的脈沖中子測(cè)井方法，其選用I個(gè)脈沖中子源和3個(gè)熱中子探測(cè)器，根據(jù)3個(gè)熱中子探測(cè)器分別記錄的熱中子計(jì)數(shù)對(duì)致密氣藏含氣飽和度進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。上述3個(gè)熱中子探測(cè)器分別為第一熱中子探測(cè)器、第二熱中子探測(cè)器與第三熱中子探測(cè)器，第一熱中子探測(cè)器距脈沖中子源最近，第二熱中子探測(cè)器距脈沖中子源較遠(yuǎn)，第三熱中子探測(cè)器距脈沖中子源最遠(yuǎn)。進(jìn)ー步的，第一熱中子探測(cè)器距離脈沖中子源2(T25cm，長(zhǎng)度為5cm;第二熱中子探測(cè)器距離脈沖中子源45飛0cm，長(zhǎng)度為IOcm;第三熱中子探測(cè)器距離脈沖中子源70 80cm,長(zhǎng)度為15cm。優(yōu)選利用第一熱中子探測(cè)器記錄的熱中子計(jì)數(shù)與第三熱中子探測(cè)器記錄的熱中子計(jì)數(shù)比值R13和第二熱中子探測(cè)器記錄的熱中子計(jì)數(shù)與第三熱中子探測(cè)器記錄的熱中子計(jì)數(shù)比值R23的差值D定量確定地層含氣飽和度。上述脈沖中子源為D-T脈沖中子源，脈沖寬度為20 μ S。上述熱中子探測(cè)器為He-3計(jì)數(shù)管。一種用于致密氣藏評(píng)價(jià)的脈沖中子測(cè)井設(shè)備，其包括I個(gè)脈沖中子源和3個(gè)熱中子探測(cè)器，所述3個(gè)熱中子探測(cè)器分別為第一熱中子探測(cè)器、第二熱中子探測(cè)器與第三熱中子探測(cè)器，第一熱中子探測(cè)器距脈沖中子源最近，第二熱中子探測(cè)器距脈沖中子源較遠(yuǎn)，第三熱中子探測(cè)器距脈沖中子源最遠(yuǎn)。進(jìn)ー步的，第一熱中子探測(cè)器距離脈沖中子源2(T25cm，長(zhǎng)度為5cm;第二熱中子探測(cè)器距離脈沖中子源45飛0cm，長(zhǎng)度為IOcm;第三熱中子探測(cè)器距離脈沖中子源70 80cm,長(zhǎng)度為15cm。上述脈沖中子源為D-T脈沖中子源，脈沖寬度為20 μ S。上述熱中子探測(cè)器 為He-3計(jì)數(shù)管。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是本發(fā)明利用D-T脈沖中子源產(chǎn)生中子，利用3個(gè)熱中子探測(cè)器(第一熱中子探測(cè)器、第二熱中子探測(cè)器和第三熱中子探測(cè)器)記錄不同位置處熱中子計(jì)數(shù)，根據(jù)熱中子計(jì)數(shù)能夠定量確定地層含氣飽和度；尤其優(yōu)選利用第一熱中子探測(cè)器計(jì)數(shù)與第三熱中子探測(cè)器計(jì)數(shù)比值和第二熱中子探測(cè)器計(jì)數(shù)與第三熱中子探測(cè)器計(jì)數(shù)比值的差值定量確定地層含氣飽和度，其靈敏度要比利用其它不同探測(cè)器比值或比值的差值都要高，可用于致密氣藏含氣飽和度評(píng)價(jià)。


下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步說明圖I為本發(fā)明測(cè)量時(shí)測(cè)井設(shè)備中D-T脈沖中子源和3個(gè)熱中子探測(cè)器的相對(duì)位置示意圖；圖中1為脈沖中子源，2為第一熱中子探測(cè)器，3為第二熱中子探測(cè)器，4為第三熱中子探測(cè)器；圖2為套管井條件下蒙特卡羅計(jì)算模型；圖中5為井眼，6為套管，7為水泥環(huán)，8為地層；計(jì)算條件為井眼5直徑為20cm，井眼5內(nèi)充滿淡水；套管6厚度為O. 7cm ;水泥環(huán)7為CaSiO3，密度為I. 95g/cm3，厚度為3cm ;地層8為圓柱形，徑向厚度為70cm、高度為140cm ;本發(fā)明測(cè)井設(shè)備貼井壁，脈沖中子源I距離模型底部25cm，脈沖寬度為20 μ s ;第一熱中子探測(cè)器2、第二熱中子探測(cè)器3和第三熱中子探測(cè)器4距離脈沖中子源分別為22. 5cm、42. 5cm 和 72. 5cm ；圖3為利用圖2中的數(shù)值計(jì)算模型得到的不同孔隙度條件下第一熱中子探測(cè)器2計(jì)數(shù)與第三熱中子探測(cè)器4計(jì)數(shù)比值R13和第二熱中子探測(cè)器3計(jì)數(shù)與第三熱中子探測(cè)器4計(jì)數(shù)比值R23的差值D與含氣飽和度Sg關(guān)系曲線。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。一種用于致密氣藏評(píng)價(jià)的脈沖中子測(cè)井方法，其選用I個(gè)脈沖中子源和3個(gè)熱中子探測(cè)器，所述3個(gè)熱中子探測(cè)器分別為第一熱中子探測(cè)器、第二熱中子探測(cè)器與第三熱中子探測(cè)器，第一熱中子探測(cè)器距脈沖中子源最近，第二熱中子探測(cè)器距脈沖中子源較遠(yuǎn)，第三熱中子探測(cè)器距脈沖中子源最遠(yuǎn)，根據(jù)第一熱中子探測(cè)器、第二熱中子探測(cè)器與第三熱中子探測(cè)器分別記錄的不同位置處的熱中子計(jì)數(shù)，對(duì)致密氣藏含氣飽和度進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。優(yōu)選利用第一熱中子探測(cè)器記錄的熱中子計(jì)數(shù)與第三熱中子探測(cè)器記錄的熱中子計(jì)數(shù)比值R13和第二熱中子探測(cè)器記錄的熱中子計(jì)數(shù)與第三熱中子探測(cè)器記錄的熱中子計(jì)數(shù)比值R23的差值D定量確定地層含氣飽和度，其靈敏度比利用其它不同探測(cè)器比值或比值的差值都要高，可用于致密氣藏含氣飽和度評(píng)價(jià)。圖I示出本發(fā)明測(cè)量時(shí)測(cè)井設(shè)備中D-T脈沖中子源和3個(gè)熱中子探測(cè)器的相對(duì)位置，如圖所示，脈沖中子源I采用D-T脈沖中子源，脈沖寬度為20 μ s ;第一熱中子探測(cè)器2、第二熱中子探測(cè)器3和第三熱中子探測(cè)器4都采用He-3計(jì)數(shù)管；第一熱中子探測(cè)器2距離脈沖中子源I的距離為2(T25c m，長(zhǎng)度為5cm ;第二熱中子探測(cè)器3距離脈沖中子源I的距離為45飛0cm，長(zhǎng)度為IOcm;第三熱中子探測(cè)器4距離脈沖中子源I的距離為7(T80cm，長(zhǎng)度為15cm。D-T脈沖中子源和3個(gè)熱中子探測(cè)器位于同一直線上。下面對(duì)差值D可以有效的用于致密氣藏含氣飽和度定量評(píng)價(jià)進(jìn)行證明。根據(jù)熱中子空間分布，可以得出第一熱中子探測(cè)器2計(jì)數(shù)與第三熱中子探測(cè)器4計(jì)數(shù)比值R13和第二熱中子探測(cè)器3計(jì)數(shù)與第三熱中子探測(cè)器4計(jì)數(shù)比值R23分別為HI NiAe 切り
7X0パ馬式中，Γι、r2、r3分別為第一熱中子探測(cè)器2、第二熱中子探測(cè)器3和第三熱中子探測(cè)器4距離脈沖中子源I的距離；N1,N2,N3分別為第一熱中子探測(cè)器2、第二熱中子探測(cè)器3和第三熱中子探測(cè)器4的計(jì)數(shù)；Lf為快中子減速長(zhǎng)度。第一熱中子探測(cè)器2計(jì)數(shù)與第三熱中子探測(cè)器4計(jì)數(shù)比值R13和第二熱中子探測(cè)器3計(jì)數(shù)與第三熱中子探測(cè)器4計(jì)數(shù)比值R23的差值D為
Γοο34 D = Ji13- R23 =N1ZN,-NJN3 = r上 Bir'-啪Lf ユー—。
Λr2差值D取決于快中子減速長(zhǎng)度Lf，而快中子減速長(zhǎng)度Lf又取決于地層孔隙度Φ和含氣飽和度Sg。所以當(dāng)?shù)貙涌紫抖纫欢▍?，利用差值D可以定量確定地層含氣飽和度Sg。該分析從理論上說明利用差值D可以定量確定地層含氣飽和度Sg。更進(jìn)一歩的，利用蒙特卡羅數(shù)值方法建立套管井條件下的計(jì)算模型，如圖2所示。在孔隙度為2%、5%、8%和10%條件下分別改變含氣飽和度Sg為0%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%和100%，模擬計(jì)算第一熱中子探測(cè)器2、第二熱中子探測(cè)器3和第三熱中子探測(cè)器4的計(jì)數(shù)，得到不同孔隙度條件下第一熱中子探測(cè)器2計(jì)數(shù)與第三熱中子探測(cè)器4計(jì)數(shù)比值R13和第二熱中子探測(cè)器3計(jì)數(shù)與第四熱中子探測(cè)器4計(jì)數(shù)比值R23的差值D與含氣飽和度Sg的關(guān)系曲線如圖3所示。由圖3可以看出，地層孔隙度一定吋，差值D隨著地層含氣飽和度Sg的增加而降低，利用差值D能定量確定地層含氣飽和度Sg。對(duì)圖3中的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行ニ元回歸，得到定量確定含氣飽和度Sg的公式為S =429. 9-358. 01*LnD+2199. 4*Φ+53· 597* (LnD) 2_6755· 7*Φ2式中，φ和Sg單位為％。
定義地層含氣飽和度Sg靈敏度為S= (Rw-Rg)/Rw式中，Rw為地層孔隙中飽含淡水時(shí)不同熱中子探測(cè)器比值或不同探測(cè)器比值的差值；Rg為地層孔隙中飽含氣時(shí)不同熱中子探測(cè)器比值或不同探測(cè)器比值的差值；利用如圖2所示的蒙 特卡羅數(shù)值計(jì)算模型，地層孔隙中分別飽含淡水或氣，改變地層孔隙度分別為2%、4%、5%、6%、8%和10%，模擬計(jì)算第一熱中子探測(cè)器2、第二熱中子探測(cè)器3和第三熱中子探測(cè)器4的計(jì)數(shù)，得到利用不同熱中子探測(cè)器比值或不同探測(cè)器比值的差值確定地層飽和度的靈敏度如表I所示。表I
權(quán)利要求
1.一種用于致密氣藏評(píng)價(jià)的脈沖中子測(cè)井方法，其特征在于選用I個(gè)脈沖中子源和3個(gè)熱中子探測(cè)器，根據(jù)3個(gè)熱中子探測(cè)器分別記錄的熱中子計(jì)數(shù)對(duì)致密氣藏含氣飽和度進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種用于致密氣藏評(píng)價(jià)的脈沖中子測(cè)井方法，其特征在于所述3個(gè)熱中子探測(cè)器分別為第一熱中子探測(cè)器、第二熱中子探測(cè)器與第三熱中子探測(cè)器，第一熱中子探測(cè)器距脈沖中子源最近，第二熱中子探測(cè)器距脈沖中子源較遠(yuǎn)，第三熱中子探測(cè)器距脈沖中子源最遠(yuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種用于致密氣藏評(píng)價(jià)的脈沖中子測(cè)井方法，其特征在于第一熱中子探測(cè)器距離脈沖中子源2(T25cm，長(zhǎng)度為5cm ;第二熱中子探測(cè)器距離脈沖中子源45 50cm，長(zhǎng)度為IOcm ;第三熱中子探測(cè)器距離脈沖中子源7(T80cm，長(zhǎng)度為15cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的ー種用于致密氣藏評(píng)價(jià)的脈沖中子測(cè)井方法，其特征在干利用第一熱中子探測(cè)器記錄的熱中子計(jì)數(shù)與第三熱中子探測(cè)器記錄的熱中子計(jì)數(shù)比值R13和第二熱中子探測(cè)器記錄的熱中子計(jì)數(shù)與第三熱中子探測(cè)器記錄的熱中子計(jì)數(shù)比值R23的差值D定量確定地層含氣飽和度。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種用于致密氣藏評(píng)價(jià)的脈沖中子測(cè)井方法，其特征在于所述脈沖中子源為D-T脈沖中子源，脈沖寬度為20 μ S。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種用于致密氣藏評(píng)價(jià)的脈沖中子測(cè)井方法，其特征在于所述熱中子探測(cè)器為He-3計(jì)數(shù)管。
7.一種用于致密氣藏評(píng)價(jià)的脈沖中子測(cè)井設(shè)備，特征在于其包括I個(gè)脈沖中子源和.3個(gè)熱中子探測(cè)器，所述3個(gè)熱中子探測(cè)器分別為第一熱中子探測(cè)器、第二熱中子探測(cè)器與第三熱中子探測(cè)器，第一熱中子探測(cè)器距脈沖中子源最近，第二熱中子探測(cè)器距脈沖中子源較遠(yuǎn)，第三熱中子探測(cè)器距脈沖中子源最遠(yuǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的ー種用于致密氣藏評(píng)價(jià)的脈沖中子測(cè)井設(shè)備，其特征在于第一熱中子探測(cè)器距離脈沖中子源2(T25cm，長(zhǎng)度為5cm ;第二熱中子探測(cè)器距離脈沖中子源45 50cm，長(zhǎng)度為IOcm ;第三熱中子探測(cè)器距離脈沖中子源7(T80cm，長(zhǎng)度為15cm。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的ー種用于致密氣藏評(píng)價(jià)的脈沖中子測(cè)井設(shè)備，其特征在于所述脈沖中子源為D-T脈沖中子源，脈沖寬度為20 μ S。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的ー種用于致密氣藏評(píng)價(jià)的脈沖中子測(cè)井設(shè)備，其特征在于所述熱中子探測(cè)器為He-3計(jì)數(shù)管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于致密氣藏評(píng)價(jià)的脈沖中子測(cè)井方法，其是利用D-T脈沖中子源和3個(gè)熱中子探測(cè)器(第一熱中子探測(cè)器、第二熱中子探測(cè)器和第三熱中子探測(cè)器)記錄不同位置處的熱中子計(jì)數(shù)，利用第一熱中子探測(cè)器計(jì)數(shù)與第三熱中子探測(cè)器計(jì)數(shù)比值和第二熱中子探測(cè)器計(jì)數(shù)與第三熱中子探測(cè)器計(jì)數(shù)比值的差值能夠定量確定地層含氣飽和度，且其靈敏度要比利用其它不同探測(cè)器比值或比值的差值都要高，可用于致密氣藏含氣飽和度評(píng)價(jià)。
文檔編號(hào)G01V5/10GK102692654SQ20121016807
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月28日
發(fā)明者劉軍濤, 張鋒, 袁超 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(華東)