随钻中子测井数据影响因素的校正分析

随钻中子测井数据影响因素的校正分析

贾立鹏陈新君

（中海油服油田技术事业部塘沽作业公司  天津  300451）

摘要：随钻中子测井仪在测井作业过程中，常会出现一些测井数据异常的现象，文中主要介绍了影响随钻中子测量精度的各种因素，比如受井眼尺寸、泥浆密度、泥浆矿化度等因素影响，从而导致随钻中子孔隙度曲线出现异常，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校正，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  孔隙度

随钻测井可在钻开地层的第一时间，实时获取地层信息，此时泥浆侵入较浅，原状地层受泥浆侵入影响很小，测量数据能真实地反映原始地层的特性。在测量的过程中，难以避免地会出现测井曲线数据异常［1］，若在钻井液密度特别大和水平井中，随钻中子数据经常会出现异常值，与邻井同地层地质特征不符，直接影响着测井解释的准确性［2］。随钻补偿中子测井仪器在判断地层孔隙度有了很成熟的应用,如何对影响随钻中子测井数据的因子进行校正，需深入地分析和研究。

1随钻中子测井数据的影响因子

随钻中子仪器在测井作业过程中,经常会出现一些测井数据异常和难以解释的现象,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［3］。

随钻中子孔隙度测井在复杂地层条件评价中发挥着重要作用［4］。随钻中子测井仪通过探测计数可以反映地层的含氢量，包括骨架和空隙中含氢量，骨架中含氢量低到可以忽略，可以认为所测含氢量均为孔隙空间水和石油含氢量，可以利用该值计算后确定地层孔隙度。

随钻中子测井，仪器具有精度高,稳定性好,结构简单等特点［5］。在钻铤上安装一个强的密封Am-Be中子源，中子源在径向朝井壁的方向留有开口，由长短的两种源距He-3管中子探测器监测采集。中子打入井壁之后，由于不同孔隙度下含有不同的C和H含量，反射之后被探头探测到的中子计数产生差异。通过测量长短两个He-3管的计数率比值，可以反推岩石孔隙度。孔隙度灵敏度在中、低孔隙度地层受矿化度影响明显。

1.1井眼尺寸校正

钻井过程中，随钻中子测井仪即可测量这个刚形成的圆筒形井周地层数据。当地层真孔隙度一定时，井径增大时，井壁与钻铤之间的井眼液增加。鉴于井眼液体对中子的慢化能力较强，会有更多的中子在放射源附近就被慢化为慢中子，从而被近源距探测器探测到，最终会增大近远源距探测器计数率比值，导致视中子孔隙度随着井径增大而增大，因此在实际作业中，遇到刻度井直径与井眼直径有较大差异时，井眼尺寸必须进行校正，以得到更加真实准确的地层孔隙度[7]。

1.2偏心距校正

偏心距是指钻铤在标准井内的相对位置，当钻铤居中放置时，偏心距为0，随着偏心距增大意味着钻铤与井壁之间的井眼液减少，这造成中子源附近物质的慢化能力减弱，从而使得近远源距探测器计数率比值减小，所以实际测量作业时，必须对偏心距进行校正。

1.3泥浆密度校正

刻度标定一般是在试验场地淡水环境下进行的，而随钻中子测井作业时，井筒充满泥浆，泥浆密度的不同会对测量到的视孔隙度产生很大影响，这就导致实际作业时淡水比井内的含氢量高，故泥浆密度的差异会对视孔隙度值数值造成很大影响。

泥浆（井眼液）主要由水基液（10%NaCl）、重晶石（BaSO4）和膨润土（Al2O3.4(SiO2).H2O）组成。泥浆密度增大时，水基液占比减少，重晶石占比增大。由于水的慢化能力比重晶石强，因此泥浆密度增大时，泥浆（井眼液）慢化能力减弱，同样会造成近远源距探测器计数率比值减小。当井径变大时，仪器与地层间的泥浆层增厚，地层比泥浆的含氢量低，所以地层实际孔隙度会小于扩径时的视中子孔隙度，数据处理时必须考虑到泥浆密度这个因素。

1.4泥浆矿化度校正

泥浆（井眼液体）矿化度主要是指井眼液中Cl-的含量。由于Cl-也具有很强的慢化能力，当泥浆矿化度增大时，会有更多的中子在放射源附近就被慢化为慢中子，增大近远源距探测器计数率比值。

随钻中子测井仪在井下作业测井时无偏心推靠装置，测井仪器本体（含中子源和中子探测器）在井眼中可以近似为居中，因此，泥浆矿化度的影响是较为显而易见的。由于氯元素对热中子的俘获截面较大，因此泥浆中氯离子的含量，会对随钻中子数据造成很大明显的影响，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]。

2随钻中子数据校正实例分析

随钻中子测井仪刻度是在标准的实验室环境下进行的，而实际测井作业的环境比较复杂，要把影响随钻中子数据准确性的井眼直径、偏心距、泥浆密度、泥浆矿化度等各种因素都考虑到[6]。

2.1井径校正

图1为改变井径（Borehole Diameter，单位：mm）时测井仪的响应，数据点为不同井径和不同孔隙度下的模拟结果，利用拟合可以得到不同井径下随钻中子测井仪的响应。

图1  随钻中子测井仪对不同井径的响应

在某一特定地层空隙度porositytrue下，由图1可以得到不同井径下BDI测井仪的近远源距计数率比值Ratioi。若将该比值带入校正公式中求解可得地层孔隙度计算值porosityi，cal。由这一系列井径BDI和porosityi，cal绘制的曲线即为井径校正曲线。它表示着若干标准井的响应关系计算孔隙度，当井径变化时，空隙度计算值的变化趋势。计算多个地层孔隙度下的井径校正曲线，即可得到井径校正图版。受模拟点个数及统计误差的影响，图中数据点存在一定误差，可进一步采用最小二乘法拟合得到一条相对平滑的曲线。

2.2偏心距校正

图2为不同偏心距（相对偏心距为0.2、0.3、0.6、0.8、1，绝对偏心量为3.19mm、6.38mm、9.57mm、12.76mm、15.95mm）情况下，随钻中子测井仪响应。偏心距校正图版的生成方法与井径校正图版类似。

图2  不同偏心距下，随钻中子测井仪的响应

2.3泥浆密度校正

图5为不同泥浆密度（1.0 g/cm3(=8.3454lb/gal)、1.26714g/cm3(=10.5745lb/gal)、1.6254 g/cm3(=13.5646lb/gal)和2.1638g/cm3(=18.0578lb/gal)）情况下随钻中子测井仪的响应。泥浆密度校正图版的生成方法与井径校正图版类似，图6为泥浆密度校正图版。

2.4泥浆矿化度校正

在随钻中子测井中，钻井和测井是同步进行的，地应力不均衡造成井眼形状不规则不会那么明显，水平圆形井眼与垂直圆形井眼的情况是差不多的。并且随钻中子仪器长短源距的探测器各有6个，且随着钻铤在井眼中一起旋转，因此井眼形状对随钻中子的测量不会有太大影响，可以近似地认为井眼为圆形。

标准刻度井与实际测量的井眼无法做到严格一致，只有按照一定顺序对视孔隙度进行校正，才能得到较为准确的地层真孔隙度值，渤海某井的随钻中子仪器标定是在井径为8.5in的刻度井中进行的，作业时，该仪器所测得的视孔隙度偏大，经综合研判该地层以石灰岩为主，泥浆密度为1.2g/cm3，实际井径为9.5in左右，泥浆矿化度为45kppm。通过对井眼尺寸、泥浆密度、泥浆密度等因素的校正，得到校正后的孔隙度数值与邻井相比一致性很好，所以经过校正的数据能真实地反映出地质状况。

3结语

随钻测井技术是一种可以穿透地层,实时探测地层信息的钻井技术。近期通过水平钻探和大面积修整,利用率几乎达到100%,近年来具有较大的发展空间和良好的发展前景。随钻测量工具是导向工具的眼睛，通过随钻测量，实时获得井眼轨迹数据，使钻头朝向预先设定的目标前进，但是如何确保随钻测量数据的可靠性，需要对测量数据进行分析，才能为实时钻井提供可靠的依据，避免出现井下碰撞、脱靶等重大事故。泥浆成分变化，以及针对泥浆因素校正，会显著影响曲线参数，泥浆中氯离子的存在会使中子测量值偏高，所以，随钻中子测井仪所测量出的孔隙度，资料处理时需要对曲线进行包括井眼尺寸、偏心距、泥浆密度、矿化度等因素进行校正，达到更加贴合地质分析和储层评价技术要求。提高了对地层孔隙度的灵敏度,显著降低了岩性和泥岩效应的影响。经过上述因素的校正之后，随钻中子测井数据与同井段邻井的电缆中子数据对比，一致性良好，测量数据经校正后真实有效，可以将原始地质情况较真实地反映出来。

参考文献

[1]赵曦,王辉.两种随钻补偿中子仪器刻度方法对比分析[J].科技视界,2020(28):60-61.

[2]李鹏举,李勇勇,徐茂河,付勇路,田甜.地层水矿化度对补偿中子测井影响的自动校正方法研究[J].物探与化探,2019,43(4):815-821.

[3]程羽.随钻中子测井数据校正分析[J].科技视界,2020(11):105-106.

[4]李国梁,张钦中,李雨莲,张琼,陈红喜,刘晓斌.随钻中子测井仪的蒙特卡罗模拟与优化方法[J].测井技术,2021,45(4):357-362.

[5]叶凡,赵广平.CNLT5420补偿中子测井仪干扰性故障的解决及改进方案[J].石油仪器,2008(5):95-96.

[6]于华伟,周悦,陈翔鸿,王志刚等.中子孔隙度测井灵敏度影响因素分析[J].核技术,2018,41(2):53-58.

[7] 王虎,吴文圣,王宏伟等.地层密度对脉冲中子孔隙度测量的影响及校正方法[J].核技术,2018,41(8):65-71.