地層全譜套管井飽和測井PPT課件

1、全譜地層元素測井技術(shù)全譜地層元素測井技術(shù) 2009 2009年我國奧華電子儀器公司研制出已投入現(xiàn)場應(yīng)用的年我國奧華電子儀器公司研制出已投入現(xiàn)場應(yīng)用的脈沖中子全譜地層元素測井（脈沖中子全譜地層元素測井（PSSLPSSL）。）。它是以脈沖式發(fā)射的它是以脈沖式發(fā)射的快中子與地層相互作用為物理基礎(chǔ)的核測井方法。通過地面快中子與地層相互作用為物理基礎(chǔ)的核測井方法。通過地面控制在井筒中的中子發(fā)射器產(chǎn)生快中子，快中子穿透井眼進(jìn)控制在井筒中的中子發(fā)射器產(chǎn)生快中子，快中子穿透井眼進(jìn)入地層與原子核發(fā)生非彈性散射、彈性散射、輻射俘獲及中入地層與原子核發(fā)生非彈性散射、彈性散射、輻射俘獲及中子活化反應(yīng)。利用子活化反應(yīng)。

2、利用BGOBGO閃爍晶體伽馬探測器來記錄伽馬強(qiáng)度、閃爍晶體伽馬探測器來記錄伽馬強(qiáng)度、伽馬能譜、熱中子時間譜等信息源，求取地層參數(shù)。根據(jù)快伽馬能譜、熱中子時間譜等信息源，求取地層參數(shù)。根據(jù)快中子與地層元素核反應(yīng)的不同時間分布，按時間先后，儀器中子與地層元素核反應(yīng)的不同時間分布，按時間先后，儀器開有脈沖門、俘獲門、活化門等，分別接收非彈伽馬射線、開有脈沖門、俘獲門、活化門等，分別接收非彈伽馬射線、俘獲伽馬射線和活化伽馬射線。利用多道脈沖幅度分析器進(jìn)俘獲伽馬射線和活化伽馬射線。利用多道脈沖幅度分析器進(jìn)行伽馬能譜分析，測量非彈伽馬、活化伽馬和俘獲伽馬射線行伽馬能譜分析，測量非彈伽馬、活化伽馬和俘獲伽馬

3、射線強(qiáng)度，進(jìn)而確定地層中存在的各種核素及其濃度，確定巖性、強(qiáng)度，進(jìn)而確定地層中存在的各種核素及其濃度，確定巖性、膠結(jié)物含量、地層水礦化度，求取地層孔隙度、含油氣飽和膠結(jié)物含量、地層水礦化度，求取地層孔隙度、含油氣飽和度等地層參數(shù)。度等地層參數(shù)。一、PSSL全譜測井基本原理1 1、測井的物理基礎(chǔ) - -中子與地層元素的幾種核反應(yīng)1010-8-8-10-10-7-7s s1010-8-8-10-10-7-7s s1010-6-6-10-10-3-3s s1010-3-3-10-10-1-1s s非彈散射熱中子俘獲彈性散射中子活化中子原子核質(zhì)子生成核衰變子核伽馬射線活化反應(yīng)活化反應(yīng) 該反應(yīng)對中子減速

4、起著關(guān)鍵作用，且不同性質(zhì)的地層也將有所差異。因為氧核的閾能雖高于碳核（見表 1），但當(dāng)中子能量低于 6.44Mev 時，中子只能與碳核或其它核發(fā)生非彈散射反應(yīng)，盡管中子在碳核上碰撞一次損失的能量低于氧核，但碳核的非彈反應(yīng)截面遠(yuǎn)大于氧核，其反應(yīng)機(jī)率也大于氧核，且中子在碳核上碰撞一次損失的能量也大于其它元素。因此，在非彈核反應(yīng)階段碳核對中子能量的衰減將起著重要作用。非彈性散射 該反應(yīng)中的中子與氫核碰撞損失的能量最大、所需碰撞次數(shù)最少。也就是說，氫核在將快中子減速為熱中子（0.025ev）時起著重要作用，碳核次之（見表 2）。因而，中子被減速的快慢取決于地層中單位體積內(nèi)氫、碳元素的豐度，由于氫、碳在

5、煤層氣中的原子密度較大，而在煤層中的氧核密度很小，因此不同產(chǎn)氣量的煤層對中子熱化速度將有所差異，所以這一核反應(yīng)階段也反應(yīng)了煤的性質(zhì)和產(chǎn)氣量。 彈性散射 該階段熱中子被俘獲，釋放出特征能量的伽馬射線。熱化速度的快慢和熱中子的通量空間分布，直接影響俘獲反應(yīng)的發(fā)生和俘獲伽馬射線的通量空間分布，也就影響了總俘獲伽馬射線在規(guī)定時間內(nèi)被接收的數(shù)量。因此，核反應(yīng)過程中的每個階段不是獨立存在，而是相伴發(fā)生，尤其是前一階段的核反應(yīng)直接影響下一階段，這也正是該方法所引入的核反應(yīng)“整體效應(yīng)速度”理論的緣由。 熱中子俘獲反應(yīng)（n.r） 能量超過10MeV的快中子活化硅、氧等原子核，產(chǎn)生這些核素的放射性同位素，在衰變過

6、程中放出特定能量的高能伽馬射線。通過能窗設(shè)置來測量一些元素的活化伽馬射線強(qiáng)度，就可確定該地層元素的豐度。 原子活化原子活化 2、PSSLPSSL全譜測井儀功能（1）用能譜開窗和時間門設(shè)置測量地層元素豐度 設(shè)置非彈性散射伽馬能譜窗： Si： 1.528MeV 1.945MeV O： 4.862MeV 6.633MeV Ca： 2.500MeV 3.334MeV C： 3.195MeV 4.654MeV記錄地層中的硅產(chǎn)額曲線Nsi；鈣產(chǎn)額曲線Nca；運(yùn)算出非彈Ca/Si比值曲線和Si/(Si+Ca)比值曲線；記錄地層中的氧產(chǎn)額曲線No；碳產(chǎn)額曲線Nc；運(yùn)算出C/O比值曲線。（2）用能譜開窗和時間門

7、設(shè)置測量地層元素豐度 設(shè)置俘獲伽馬能譜窗： Si： 3.195Mev 4.654Mev Ca： 4.862Mev 6.633Mev H： 2.014Mev 2.431Mev Cl： 6.112Mev 7.789Mev Fe： 6.782Mev 7.646Mev S： 4.87Mev 5.42Mev記錄地層中的硅產(chǎn)額曲線Csi；鈣產(chǎn)額曲線Cca；運(yùn)算出俘獲Si/Ca比值曲線；記錄地層中的氫產(chǎn)額曲線H；氯產(chǎn)額曲線CL；運(yùn)算出H/(Si+Ca)比值曲線和 H / CL 比值曲線 。（3）用俘獲反應(yīng)時間門設(shè)置記錄的伽馬強(qiáng)度衰減系數(shù) 俘獲截面 分辨地層巖性與油氣水含量 不同礦物、不同流體有不同的熱中子俘

8、獲截面 ：砂巖SiO2： 8 13c.u泥巖Al2O3： 35 55c.u石灰?guī)rCaCO3： 8 10 c.u白云巖MgCa(CO3)2：8 12c.u鹽水NaCl : 40 80c.u淡水H2O: 21 22c.u原油CnHn: 18 22c.u烴CH1-4: 4 12c.u煤C: 9 13c.u H3、 全譜測井資料解釋全譜測井資料解釋 用標(biāo)準(zhǔn)刻度井群中的脈沖中子能譜測井錄取的非彈性散射伽用標(biāo)準(zhǔn)刻度井群中的脈沖中子能譜測井錄取的非彈性散射伽馬能譜窗計數(shù)與現(xiàn)場測井曲線對比校正后，用如下比值參數(shù)進(jìn)行馬能譜窗計數(shù)與現(xiàn)場測井曲線對比校正后，用如下比值參數(shù)進(jìn)行地層評價：地層評價：1 1）非彈碳氧比值

9、）非彈碳氧比值= =非彈碳窗計數(shù)非彈碳窗計數(shù)/ /非彈氧窗計數(shù)（非彈氧窗計數(shù)（CORCOR）2 2）非彈鈣硅比值）非彈鈣硅比值= =非彈鈣窗計數(shù)非彈鈣窗計數(shù)/ /非彈硅窗計數(shù)非彈硅窗計數(shù)( (CaSi)CaSi)3 3）彈性氫氯比值）彈性氫氯比值= =彈性氫窗計數(shù)彈性氫窗計數(shù)/ /俘獲氯窗計數(shù)俘獲氯窗計數(shù)( (HCL)HCL)4 4）地層含氫指數(shù)）地層含氫指數(shù)= =氫窗計數(shù)氫窗計數(shù)/ (/ (硅窗計數(shù)硅窗計數(shù)+ +鈣窗計數(shù)）（鈣窗計數(shù)）（PIRPIR）5) 5) 地層含砂指數(shù)地層含砂指數(shù)= =硅窗計數(shù)硅窗計數(shù)/ (/ (硅窗計數(shù)硅窗計數(shù)+ +鈣窗計數(shù)）（鈣窗計數(shù)）（LIR)LIR)A.A.用元

10、素能譜窗計數(shù)比值曲線評價地層用元素能譜窗計數(shù)比值曲線評價地層 用標(biāo)準(zhǔn)刻度井群中的脈沖中子能譜測井錄取的俘獲伽馬強(qiáng)度計數(shù)用標(biāo)準(zhǔn)刻度井群中的脈沖中子能譜測井錄取的俘獲伽馬強(qiáng)度計數(shù)與現(xiàn)場測井曲線對比校正后，用如下比值參數(shù)進(jìn)行地層評價：與現(xiàn)場測井曲線對比校正后，用如下比值參數(shù)進(jìn)行地層評價：1 1）俘獲硅鈣比值）俘獲硅鈣比值= =俘獲硅窗計數(shù)俘獲硅窗計數(shù)/ /俘獲鈣窗計數(shù)（俘獲鈣窗計數(shù)（SiCaSiCa）2 2）總俘獲計數(shù)）總俘獲計數(shù)= =俘獲總能窗的伽馬計數(shù)（俘獲總能窗的伽馬計數(shù)（FCCFCC）3 3）總俘獲與總非彈比值）總俘獲與總非彈比值= =總俘獲伽馬計數(shù)總俘獲伽馬計數(shù)/ /總非彈伽馬計數(shù)（總非彈

11、伽馬計數(shù)（CICI）4 4）地層孔隙指數(shù)）地層孔隙指數(shù)= =近探頭俘獲計數(shù)近探頭俘獲計數(shù)/ /遠(yuǎn)探頭俘獲計數(shù)（遠(yuǎn)探頭俘獲計數(shù)（RNFCRNFC）5 5）熱中子俘獲截面）熱中子俘獲截面= =探頭俘獲伽馬計數(shù)率衰減指數(shù)（探頭俘獲伽馬計數(shù)率衰減指數(shù)（FSIGFSIG）B.B.用俘獲窗計數(shù)曲線評價地層用俘獲窗計數(shù)曲線評價地層（1 1）用硅鈣比曲線與碳氧比曲線重疊識別煤層）用硅鈣比曲線與碳氧比曲線重疊識別煤層（2 2）用俘獲截面曲線與碳?xì)浔惹€重疊來識別炭質(zhì)泥巖和煤層）用俘獲截面曲線與碳?xì)浔惹€重疊來識別炭質(zhì)泥巖和煤層（3 3）用總俘獲計數(shù)曲線與總俘獲非彈比曲線識別灰質(zhì)層和煤層）用總俘獲計數(shù)曲線與總俘獲

12、非彈比曲線識別灰質(zhì)層和煤層 (4)(4)碳氧比與碳?xì)浔冉粫D識別煤層及煤層氣碳氧比與碳?xì)浔冉粫D識別煤層及煤層氣 (5)(5)氫氧比與氫氯比交會識別煤層和煤層氣氫氧比與氫氯比交會識別煤層和煤層氣(7)(7)俘獲截面與碳氧比交會識別煤層俘獲截面與碳氧比交會識別煤層 (6) (6) 硅鈣比與含氫指數(shù)交會識別煤層氣層硅鈣比與含氫指數(shù)交會識別煤層氣層 (8) (8) 硅鈣比與俘獲截面交會識別地層巖性硅鈣比與俘獲截面交會識別地層巖性 (9) (9) 硅鈣比與碳氧比交會估算煤組分中的固定碳硅鈣比與碳氧比交會估算煤組分中的固定碳(10)(10)用碳氧比值估算煤層組分中的灰份用碳氧比值估算煤層組分中的灰份(1

13、1)(11)用氫氯比值估算煤層組分中的揮發(fā)份用氫氯比值估算煤層組分中的揮發(fā)份(12)(12)用含氫指數(shù)估算煤層的噸煤含氣量用含氫指數(shù)估算煤層的噸煤含氣量 (12) (12) 用硅鈣比值估算煤層的密度用硅鈣比值估算煤層的密度 (13) (13) 硅鈣比與密度交會估算煤層的孔隙度硅鈣比與密度交會估算煤層的孔隙度車間刻度車間刻度車間刻度七、綜合評價與建議七、綜合評價與建議 該反應(yīng)對中子減速起著關(guān)鍵作用，且不同性質(zhì)的地層也將有所差異。因為氧核的閾能雖高于碳核（見表 1），但當(dāng)中子能量低于 6.44Mev 時，中子只能與碳核或其它核發(fā)生非彈散射反應(yīng)，盡管中子在碳核上碰撞一次損失的能量低于氧核，但碳核的非彈反應(yīng)截面遠(yuǎn)大于氧核，其反應(yīng)機(jī)率也大于氧核，且中子在碳核上碰撞一次損失的能量也大于其它元素。因此，在非彈核反應(yīng)階段碳核對中子能量的衰減將起著重要作用。非彈性散射（3）用俘獲反應(yīng)時間門設(shè)置記錄的伽馬強(qiáng)度衰減系數(shù) 俘獲截面 分辨地層巖性與油氣水含量 不同礦物、不同流體有不同的熱中子俘獲截面 ：砂巖SiO2： 8 13c.u泥巖Al2O3： 35 55c.u石灰?guī)rCaCO3： 8 10 c.u白云巖MgCa(CO3)2：8 12c.u