一种基于谱分析的钻铤非弹伽马气层识别数据处理方法与流程

1.本发明涉及石油天然气开发领域，具体涉及一种基于谱分析的钻铤非弹伽马气层识别数据处理方法。


背景技术：

2.随钻中子气层识别技术在石油和天然气勘探开发过程中发挥了重要作用。然而，现有的热中子和俘获伽马气层识别技术易受地层高俘获截面元素的影响；非弹伽马气层识别技术虽然克服了高俘获截面元素的影响，但是受地层密度衰减影响较大，削弱了气层识别的灵敏度。
3.现已公开的专利号为cn113123779a的中国专利，公开了一种基于铁非弹性散射伽马的随钻气层识别装置及方法，该方法通过提取纯净fe非弹伽马峰计数代替高能快中子信息进行气层识别，成功地解决了非弹伽马信息受地层密度影响较大的问题，提高了气层识别的灵敏度。但是，纯净的fe非弹峰计数往往因为计数统计性较差，在气层识别中会造成较大的不确定度。此外，纯净fe非弹峰计数虽然有效地降低了非弹伽马谱本底的干扰，但也造成有效信息的丢失，损失了部分气层灵敏度。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对上述不足，提出了一种通过谱分析技术直接获取随钻可控源气层识别装置中的仪器自身非弹伽马能谱信息进行气层识别的钻铤非弹伽马气层识别数据处理方法。
5.本发明具体采用如下技术方案：
6.一种基于谱分析的钻铤非弹伽马气层识别数据处理方法，其包括以下步骤：
7.(1)利用蒙特卡罗数值模拟方法获取随钻可控源气层识别装置的地层元素非弹伽马标准谱以及仪器自身非弹伽马标准谱。
8.(2)利用数值模拟方法建立一套井眼直径8.75英寸的饱含水和饱含气地层模型，获取随钻可控源气层识别装置在不同孔隙度饱含气和饱含水地层的非弹伽马能谱信息。
9.(3)基于建立的地层元素非弹伽马标准谱和仪器自身非弹伽马标准谱，对随钻气层识别装置在不同孔隙度饱含水和饱含气地层记录的总非弹伽马能谱信息进行解谱和分析，获取仪器自身非弹伽马谱总计数。
10.(4)基于实际测井条件，对解谱获取的仪器自身非弹伽马谱总计数进行转换，利用转换后的不同孔隙度饱含水和饱含气地层获取的仪器自身非弹伽马谱总计数制作气层识别图版。
11.(5)获取随钻气层识别装置记录的实际地层总非弹伽马能谱，并采用源强监测信息消除中子源稳定性对能谱采集的影响；重复步骤(3)的操作，对实际地层条件下的总非弹伽马能谱进行解谱，获得实际地层条件下的仪器自身非弹伽马谱总计数；将实际仪器自身非弹伽马谱总计数与气层识别图版进行比较，对实际地层进行气层识别。
12.优选地，上随钻可控源气层识别装置是指具备钻铤，d-t中子源，源强监测器以及一个距离中子源较远的伽马探测器的各种随钻仪器。
13.优选地，(3)中的解谱方法是指最小二乘法，加权最小二乘法或非负最小二乘法等常规解谱方法。
14.优选地，(4)中的实际测井条件指中子源稳定强度、测井速度、深度间隔、探测器效率，转换指仪器自身非弹伽马谱总计数乘以实际测井条件下的中子计数通量。
15.优选地，(5)中的源强监测信息来自源强监测器，用于消除真实测井过程中源强波动对总非弹伽马能谱计数的影响，上述的实际地层总非弹伽马能谱经过源强校正处理后才能用于解谱分析。
16.本发明具有如下有益效果：
17.基于谱分析的钻铤非弹伽马气层识别数据处理方法通过谱分析计数对随钻气层识别装置的总非弹伽马能谱信息进行了处理，提取了仪器自身非弹伽马谱总计数进行气层识别，解决了铁峰计数法统计性较差的问题，进一步提高了气层识别的灵敏度。
附图说明
18.图1为地层元素和随钻可控源气层识别装置的非弹标伽马准谱；
19.图2为35％孔隙度饱含水和饱含气砂岩的非弹伽马能谱；
20.图3为仪器自身非弹伽马谱总计数在总非弹计数中的占比；
21.图4为基于仪器自身非弹伽马谱总计数的气层识别图版。
具体实施方式
22.下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：
23.一种基于谱分析的钻铤非弹伽马气层识别数据处理方法，其包括以下步骤：
24.(1)利用蒙特卡罗数值模拟方法获取随钻可控源气层识别装置的地层元素非弹伽马标准谱以及仪器自身非弹伽马标准谱。利用蒙特卡罗数值模拟方法建立实例随钻装置的仪器-地层模型，模拟得到随钻气层识别装置的si、ca、mg、c和o等常见地层元素的非弹标准谱以及仪器自身非弹标准谱，如图1所示。
25.上随钻可控源气层识别装置是指具备钻铤，d-t中子源，源强监测器以及一个距离中子源较远的伽马探测器等关键部件的各种随钻仪器。其中，伽马探测器距离中子源的距离为65cm。实例中的随钻测井过程中钻铤速度为60m/h，测井深度间隔为12.5cm，中子稳定源强为6.4e+8。
26.地层元素非弹伽马标准谱和仪器自身非弹伽马标准谱在实际应用中需要根据具体的随钻气层识别装置和地层条件重新建立。
27.地层元素非弹伽马标准谱和仪器自身非弹伽马标准谱信息是来自距离中子源较远的伽马探测器部件。
28.地层元素非弹伽马标准谱和仪器自身非弹伽马标准谱是利用各自能谱的总计数进行归一化的。
29.源强监测器可以是记录d-t中子源电流、电压的部件，也可以是靠近中子源的伽马或中子探测器，用于监测中子源强度随工作时间的变化。
30.(2)利用数值模拟方法建立一套井眼直径为8.75英寸下的饱含水和饱含气地层模型，获取随钻可控源气层识别装置在不同孔隙度饱含气和饱含水地层的非弹伽马能谱信息。
31.上非弹伽马能谱信息来自理想的模拟条件，没有中子源强度变化的影响。
32.总非弹伽马能谱中含有很大比重的仪器自身非弹伽马谱，这是因为钻铤和仪器外壳距离中子源较近且在井眼空间中占有很大比重。
33.利用随钻可控中子源仪器-地层模型，设置一套饱含气和饱含水的砂岩地层模型，地层孔隙度分别为0％、1％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％；模拟随钻气层识别装置在不同孔隙度饱含水和饱含气地层采集的总非弹伽马能谱信息，图2展示了孔隙度为35％的饱含气和饱含水砂岩的总非弹伽马能谱。
34.(3)基于建立的地层元素非弹伽马标准谱和仪器自身非弹伽马标准谱，对随钻气层识别装置在不同孔隙度饱含水和饱含气地层记录的总非弹伽马能谱信息进行解谱和分析，获取仪器自身非弹伽马谱对应的总计数。
35.解谱方法是指最小二乘法，加权最小二乘法或非负最小二乘法等常规解谱方法。仪器自身非弹谱总计数不会存在较大的误差，这是因为仪器自身非弹伽马能谱在总非弹伽马能谱中占有较大比重，常规解谱方法都可以得到较为准确的结果。
36.以砂岩地层为例，经过解谱分析后仪器谱的总计数约占总非弹计数的20％～45％，计数相当可观，用于进行气层识别不会发生较大误差，见图3。
37.(4)基于实际测井条件，对解谱获取的仪器自身非弹伽马谱总计数进行转换，利用转换后的不同孔隙度饱含水和饱含气地层获取的仪器自身非弹伽马谱总计数制作气层识别图版。如图4，该图版即为实际砂岩地层气层识别图版。
38.表1展示的是利用fe峰计数法和谱分析法对不同孔隙度饱含水/气地层的非弹伽马能谱信息处理结果。由表1数据来看，使用谱分析法获得的仪器自身非弹伽马谱总计数大约要比铁峰计数高300～400倍，这表明了谱分析法在数据统计性上的优势。
39.表1谱分析计数与铁峰计数数据统计性对比
[0040][0041]
实际测井条件指中子源稳定强度、测井速度、深度间隔、探测器效率等，转换指仪器自身非弹伽马谱总计数乘以实际测井条件下的中子计数通量。
[0042]
表2展示的是fe峰计数法和谱分析法两种方法在气层识别灵敏度上的差异；由表2可知，在常规孔隙度条件下，谱分析法对气层识别的灵敏度一般要高于铁峰计数法。
[0043]
表2铁峰计数和谱分析法气层识别灵敏度对比
[0044][0045]
(5)获取随钻气层识别装置记录的实际地层总非弹伽马能谱，并采用源强监测信息消除中子源稳定性对能谱采集的影响；重复步骤(3)的操作，对实际地层总非弹伽马能谱进行解谱，获得实际地层条件下的仪器自身非弹伽马谱总计数；将实际条件下仪器自身非弹伽马谱总计数与气层识别图版进行比较，对实际地层进行气层识别。
[0046]
上述的源强监测信息来自源强监测器，用于消除真实测井过程中源强波动对总非弹伽马能谱计数的影响，上述的实际地层总非弹伽马能谱经过源强校正处理后才能用于解谱分析。
[0047]
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。