CN112814667B - 基于热中子测井计数率比值评价致密气层含水性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于热中子测井计数率比值评价致密气层含水性的方法，包括：利用热中子成像测井近远探测器计数率值计算其比值R_log；计算泥质含量V_sh和孔隙度

选取邻近厚层纯泥岩段读取热中子成像测井近远探测器计数率比值R_sh；计算反映孔隙内流体的热中子成像测井近远探测器计数率比值R_f，定性判别致密砂岩气层含水性；基于热中子成像近远探测器计数率比值计算含水饱和度，定量计算致密气层的含水性。本发明相比较传统的热中子成像测井宏观俘获截面值Sigma判别致密气层含水性更加有效，判别准确率达到90％。

Description

基于热中子测井计数率比值评价致密气层含水性的方法

技术领域

本发明是关于一种基于热中子成像测井(TNIS)近远探测器计数率比值评价致密砂岩气层含水性的方法，涉及石油天然气开采领域。

背景技术

随着我国环境问题日益严峻，在绿色低碳能源转型的大背景下，天然气作为清洁的化石能源，在能源战略中的重要性达到了前所未有的高度，天然气的需求持续增加，其中非常规致密砂岩天然气是未来重要的能源来源。在致密砂岩天然气的勘探开发中，由于致密砂岩气藏含水性不同，在开发生产中有些致密砂岩气藏只产极少量或不产出地层水；有些致密砂岩气藏产出大量地层水，容易造成井底积液，严重影响采气井产气量，因此利用测井资料判别致密砂岩气藏含水性具有重要意义。

常规的判别油气藏含水性的方法主要基于电阻率和孔隙度测井系列，主要基于相同孔隙度情况下电阻率测井值高低定性判别含水性，进而通过阿尔奇公式定量计算含水饱和度。致密砂岩气藏具有岩石孔隙结构复杂、地层水矿化度变化大等地质特征，电阻率测井受孔隙结构、地层水矿化度与含水性等多重因素变化影响，利用电阻率和孔隙度测井系列致密砂岩气藏含水性效果差，造成大量开发生产井产水，积液严重，严重影响致密砂岩气产量。

热中子成像测井(TNIS)是一种非电法测井方法，可以直接探测油气藏含水性，几乎不受孔隙结构的影响，但是现有的基于地层宏观俘获截面的热中子成像测井资料解释方法在地层水矿化度多变且孔隙度较低的致密砂岩地层中不太适用，因此迫切需要开发一种新的不受地层水矿化度变化影响的解释方法，以提高热中子成像测井在致密砂岩气藏含水性判别中的适用性。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于热中子成像测井(TNIS)近远探测器计数率比值评价致密砂岩气藏含水性的方法，在定性判别致密砂岩气藏含水性与定量计算含水饱和度方面几乎不受地层水矿化度变化影响，弥补了现有基于宏观俘获截面方法的不足，能够大幅提高致密砂岩气藏含水性定性判别准确率与含水饱和度定量计算精度。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于热中子成像测井近远探测器计数率比值评价致密砂岩气层含水性的方法，包括：

利用热中子成像测井近远探测器计数率值计算其比值R_log；

计算泥质含量V_sh和孔隙度

选取待测气层邻近厚层纯泥岩段，读取热中子成像测井近远探测器计数率比值R_sh；

计算反映孔隙内流体的热中子成像测井近远探测器计数率比值R_f，定性判别致密砂岩气层含水性；

基于热中子成像近远探测器计数率比值计算含水饱和度，定量计算致密气层的含水性。

进一步地，利用热中子成像测井近远探测器计数率值计算其比值R_log：

式中，N₁为热中子成像测井近探测器计数率值；N₂为热中子成像测井远探测器计数率值。

进一步地，计算泥质含量V_sh采用自然伽马测井曲线，计算孔隙度

采用密度测井曲线。

进一步地，储层孔隙内流体热中子成像测井近远探测器计数率比值R_f：

进一步地，定性判别致密砂岩气层含水性：当R_f≤1.0时，致密砂岩气层不产水；当R_f>1.0时，致密砂岩气层产水。

进一步地，基于热中子成像近远探测器计数率比值计算含水饱和度公式：

式中，R_w为储层孔隙中地层水热中子成像测井近远探测器计数率比值。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本发明提出利用热中子成像测井近远探测器计数率比值定性判别致密气层含水性的方法，由于热中子成像测井近远探测器计数率比值不受地层水矿化度变化的影响，相比较传统的热中子成像测井宏观俘获截面值Sigma判别致密气层含水性更加有效，判别准确率达到90％；

2、本发明根据热中子成像测井模特卡洛数值模拟结果，推导得到了利用热中子成像测井近远探测器计数率比值定量计算致密气层含水饱和度的公式，这种方法比现有的基于热中子成像测井宏观俘获截面值定量计算含水饱和度精度更高，解决了在低电阻率致密气层无法正确计算含水饱和度的难题。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例热中子成像测井近远探测器计数率比值判别致密砂岩气层含水性截止值确定图版；

图2为本发明实施例热中子成像测井近远探测器计数率比值与孔隙度含水饱和度乘积线性关系的截距计算公式确定图；

图3为本发明实施例利用热中子成像测井近远探测器计数率比值判别致密气层含水性与计算含水饱和度的实例。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

本发明提供的基于热中子测井计数率比值评价致密气层含水性的方法，包括：利用热中子成像测井近远探测器计数率值计算其比值R_log；计算泥质含量V_sh和孔隙度

选取邻近厚层纯泥岩段读取热中子成像测井近远探测器计数率比值R_sh；计算反映孔隙内流体的热中子成像测井近远探测器计数率比值R_f，当R_f≤1.0时，致密砂岩气层不产水；当R_f>1.0时，致密砂岩气层产水；基于热中子成像近远探测器计数率比值计算含水饱和度。本发明提出利用热中子成像测井近远探测器计数率比值定性判别致密气层含水性的方法，由于热中子成像测井近远探测器计数率比值不受地层水矿化度变化的影响，相比较传统的热中子成像测井宏观俘获截面值Sigma判别致密气层含水性更加有效，判别准确率达到90％。

本发明实施例提供的基于热中子成像测井近远探测器计数率比值判别致密气层含水性的方法，包括以下内容：

1)利用热中子成像测井仪器的近远探测器计数率值计算其比值R_log:

其中，N₁为热中子成像测井近探测器计数率值，无量纲；N₂为热中子成像测井远探测器计数率值，无量纲；对测井不同深度的气层计数率值进行计算进而得到R_log曲线，计算结果如图3第7道RATIOCAL曲线；需要说明的是，为了便于说明本发明实施例将热中子成像测井仪器中离发射探头较近的探测器定义为近探测器，离发射探头较远的探测器定义远探测器。

2)根据大量的蒙特卡洛数值模拟结果表明，热中子成像测井近远探测器计数率比值与泥质含量与孔隙度呈线性正相关关系，基于岩石物理体积模型将热中子成像测井近远探测器计数率比值等效为泥质和孔隙内的流体两部分：

其中：V_sh为测井曲线计算的泥质含量，v/v；R_sh为泥岩热中子成像测井近远探测器计数率比值，无量纲；

为测井曲线计算孔隙度，v/v；R_f为储层孔隙中流体热中子成像测井近远探测器计数率比值，无量纲；

其中，利用现有自然伽马测井曲线计算泥质含量V_sh及密度测井曲线计算的孔隙度

计算结果见图3第6道VSH和PHIE曲线。

3)选取待测气层邻近厚层纯泥岩段读取热中子成像测井近远探测器计数率比值R_sh，其中，纯泥岩段是指厚层泥质含量大约为1，邻近厚层的选取可以根据待测气层在实际应用进行选择。

4)由公式(2)推导出储层孔隙内流体热中子成像测井近远探测器计数率比值R_f：

利用公式(3)计算反映孔隙内流体的热中子成像测井近远探测器计数率比值R_f曲线，计算结果见图3第8道RDP曲线，如图1所示，当R_f≤1.0时，致密砂岩气层不产水；当R_f>1.0时，致密砂岩气层产水，通过R_f可以定性判别致密砂岩气藏含水性。

5)将孔隙内流体热中子成像测井近远探测器计数率比值分为地层水与烃类两部分：

其中：R_h为储层孔隙中烃类气体热中子成像测井近远探测器计数率比值，无量纲；R_w为储层孔隙中地层水热中子成像测井近远探测器计数率比值，无量纲；S_w为储层含水饱和度，v/v；

由公式(4)整理得到：

A＝R_w-R_h (6)

其中：A为公式(5)斜率，地层水与烃类气体热中子成像测井近远探测器计数率比值之差为固定值；B为公式(5)截距，与储层泥质含量呈线性正相关关系；

如图2所示，基于蒙特卡洛数值模拟结果，公式(5)截距与泥质含量的定量关系为：

B＝15.529V_sh+7.9559 (8)

将公式(6)与公式(8)代入公式(5)得到基于热中子成像近远探测器计数率比值计算含水饱和度公式：

利用公式(9)得到基于热中子成像测井近远探测器计数率比值计算的含水饱和度曲线，定量计算含水饱和度，计算结果见图3第8道SWT曲线。

本发明的实例井致密气层段热中子成像测井近远探测器计数率比值R_f计算结果为1.16>1.0，含水饱和度计算结果为46.8％，判断该致密气层为气水同产，实际测试结果证实为气水同产。

本发明仅以上述实施例进行说明其技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于热中子测井计数率比值评价致密气层含水性的方法，其特征在于包括：

利用热中子成像测井近远探测器计数率值计算其比值R_log：

式中，N₁为热中子成像测井近探测器计数率值；N₂为热中子成像测井远探测器计数率值；

计算泥质含量V_sh和孔隙度

选取待测气层邻近厚层纯泥岩段，读取纯泥岩段热中子成像测井近远探测器计数率比值R_sh；

计算反映孔隙内流体的热中子成像测井近远探测器计数率比值R_f，定性判别致密砂岩气层含水性，其中：储层孔隙内流体热中子成像测井近远探测器计数率比值R_f：

定性判别致密砂岩气层含水性：当R_f≤1.0时，致密砂岩气层不产水；当R_f>1.0时，致密砂岩气层产水；

基于热中子成像近远探测器计数率比值计算含水饱和度，定量计算致密气层的含水性，其中，基于热中子成像近远探测器计数率比值计算含水饱和度公式：

式中，R_w为储层孔隙中地层水热中子成像测井近远探测器计数率比值。

2.根据权利要求1所述的基于热中子测井计数率比值评价致密气层含水性的方法，其特征在于，计算泥质含量V_sh采用自然伽马测井曲线，计算孔隙度

采用密度测井曲线。

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