王建民, 劉長偉, 高標

(中國石油集團大慶鉆探工程公司測井公司, 黑龍江 大慶 163412)

0 引 言

陸相沉積油田中薄層、薄互層發(fā)育豐富,油氣儲量巨大。隨著油田勘探開發(fā)的深入,薄層識別、厚層細分、提高水淹層有效識別率已經(jīng)成為油田開發(fā)的迫切要求[1-3]。然而,由于常規(guī)測井系列縱向分辨率低,導致薄儲層識別率與解釋精度低,無法滿足油田開發(fā)穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)的需求。目前僅斯倫貝謝公司開發(fā)研制的Platform Express測井系列的三探測器巖性密度測井分辨率達到了0.3 m[4-5],其他補償密度測井儀或改進的巖性密度測井儀分辨率僅為0.6 m,還不能滿足薄層評價的需求。為提高密度測井資料的分辨率,國內(nèi)外的學者也提出了多種軟件處理方法,如反褶積、小波變換、α因子法、分辨率匹配法以及利用短源距密度補償方法[6-7],但這些處理方法都具有相同的局限性,即它們的處理對象都不是儀器原始測量信息,而是對處理后的信息進行二次處理,從而導致新的誤差出現(xiàn)。

大慶鉆探工程公司測井公司開發(fā)以薄差儲層為探測對象的0.2 m分辨率測井系列,主要用于薄差儲層的測井評價,將成為儲層厚度細分、薄差層識別的重要探測手段和工具,為薄差儲層的測井解釋提供更為準確的參數(shù)。0.2 m分辨率密度測井儀器是該測井系列新研制的儀器之一。

1 儀器設計

0.2 m分辨率補償密度測井儀采用的放射源和探測器均裝在壓向井壁的滑板上,測井時伽馬源向地層發(fā)射伽馬光子,經(jīng)地層散射(光子同地層物質(zhì)作用后產(chǎn)生康普頓效應)吸收后,有部分經(jīng)過散射的光子由密度測井儀器的探測器接收。地層密度不同,對伽馬光子的散射和吸收能力不同,探測器記錄到的讀數(shù)也不同。地層密度越大,探測器接收到的光子越少,計數(shù)率就越小,即密度測井儀器記錄的計數(shù)率與地層密度值之間成反比關系(正源距情況下),因此可用來確定巖石的體積密度值[8]。

1.1 理論設計

1.1.1 模型設計

考慮到實際情況和計算方便,模型建立為半圓柱狀(見圖1)。地層高75 cm,半徑10～43 cm。儀器推靠井壁,外殼厚5 mm,源倉材料為鋼,探測器承壓殼為鎘。源為137Cs點源,能量為0.662 MeV。2塊半圓柱狀理想屏蔽體半徑與儀器半徑相同,厚度隨源距改變。在該模型中,屏蔽體材料及厚度、源距大小、探測器晶體的直徑和長度、源強、探測器和源的開口形狀及角度、地層的巖性、巖石中的孔隙度、孔隙中充填物質(zhì)的成分及百分含量等可以隨著研究問題的不同而改變。用探測器記錄光子通量和能譜。模型之外的空間充滿理想屏蔽體。對密度測井,記錄能量大于0.15 MeV光子通量,并且保證記數(shù)相對統(tǒng)計誤差均小于1%[9]。

圖1 理論計算模型(X、Y為地層徑向方向,cm;Z為井軸方向,cm)

1.1.2 儀器源距與縱向分辨率關系

儀器的縱向分辨率是指儀器能夠分辨地層的最小厚度。它必須同時滿足2個條件:儀器的測量值接近地層的真值,且該地層的厚度是儀器分辨的最小厚度。理論上,計數(shù)率隨著地層厚度增加而增加,達到飽和值時不再增加。

計算條件:高密度層密度值為2.71 g/cm3,低密度層密度值1.99 g/cm3,源距分別為34、36、39、42 cm等。圖2給出的是源距L分別為34、42 cm的薄層響應曲線?？梢钥闯?當薄層在地層縱向上移動時,探測器計數(shù)的變化曲線逐漸上升,到達極大值后開始逐漸下降,響應曲線左右對稱;當薄層厚度逐漸增加,探測器計數(shù)的極大值逐漸增大,當薄層厚度增大到一定程度后,該極大值處于穩(wěn)定,不再隨薄層厚度而變化,此時,該極大值就可以代表地層的真值。

圖2 源距的縱向探測特性

對不同源距的計數(shù)率作歸一化分析。具體做法:計算每個厚度地層的最大計數(shù)率,在所計算的計數(shù)率當中,最厚地層的最大計數(shù)率值最大,然后用其他厚度地層的最大計數(shù)率都除以這個計數(shù)率。這樣就得到了如圖3所示源距和分辨率的關系,說明儀器探測器源距L與分辨率F呈線性關系。

圖3 探測器源距與分辨率關系曲線圖

1.1.3 儀器結構設計

儀器由電子線路短節(jié)、探測器和推靠器3部分組成。根據(jù)探測器源距與分辨率關系,對探測器進行優(yōu)化設計。采用三探測器補償方式,選擇適合的短、中探測器源距,同時在保證儀器測量精度的條件下,使長探測器的源距最短。利用3個探測器測量的視密度值進行補償計算,可實現(xiàn)0.2 m高分辨率補償密度測量。

2 應用效果

0.2 m分辨率密度測井儀已在大慶油田完成100多口井的測量?，F(xiàn)場應用表明,儀器工作穩(wěn)定,與常規(guī)密度測井儀器相比,具有更高的劃分薄層能力,縱向地層分辨率達到0.2 m,可獲取超薄地層真密度值,有效確定地層孔隙度。

2.1 重復性評價

從重復性對比圖可以看出,主測曲線與重復曲線數(shù)值與形態(tài)基本一致(見圖4)。0.2 m分辨率測井曲線重復誤差0.028 g/cm3,滿足重復性指標小于0.03 g/cm3要求,儀器性能穩(wěn)定。

2.2 數(shù)值評價

在厚砂巖層處,0.2 m分辨率密度與521密度數(shù)值基本相同。如圖5中1 013.0～1 017.0 m的砂巖厚層,井徑比較規(guī)則時,0.2 m分辨率密度測井值與常規(guī)補償密度測井值相比較,2種密度測井曲線數(shù)值基本相同。

圖4 ××井0.2 m分辨率密度測井曲線重復性對比圖

圖5 ××井0.2 m分辨率密度測井曲線數(shù)值對比圖

2.3 分辨率評價

圖6為巖心分析資料對比圖,圖6中給出了0.2 m分辨率的微電極、自然伽馬、自然電位、雙側向測井曲線,0.2 m分辨率密度測井曲線與其他0.2 m分辨率測井曲線的分層能力對應良好。圖6中1 061.9～1 062.0 m處為厚度0.1 m的表外薄層,巖性為油侵泥質(zhì)粉砂巖,常規(guī)補償密度測井曲線對該層無響應,0.2 m分辨率密度測井曲線對這一表外薄層有響應,且0.2 m分辨率密度測井曲線測量值更接近于地層真值,可以用于儲層參數(shù)計算,提高解釋精度。

圖6 ××井0.2 m分辨率密度測井曲線分辨率對比圖

3 結 論

(1) 通過對儀器進行實際刻度、上井試驗,該儀器樣機性能穩(wěn)定、可靠,測量精度高。

(2) 通過對該儀器測井資料評價可以看出,分層能力能夠達到0.2 m,為薄差儲層測井解釋提供更為準確的參數(shù),將成為儲層厚度劃分、薄差儲層參數(shù)探測及解釋的重要手段和工具。

參考文獻:

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