一种针对过套管密度测量的纵向分辨率精度提高方法

本发明属于测井，具体涉及一种针对过套管密度测量的纵向分辨率精度提高方法。

背景技术：

1、在核测井仪中，由于其硬件条件的限制，测井仪器只能对所测区域的岩性进行加权平均。如果层厚低于测井仪的分辨能力，则会引起测井资料的错误，即很难在层间分辨出薄层，造成对薄层的忽视，进而带来经济损失。在相对均匀、较厚且干净的地层中，测井解释相对简单，但由于储层的复杂性，测井解释的不确定性也随之增大。复杂性的来源之一是薄层，其厚度远远小于现有的仪器分辨率，很多薄层都无法被检测出来，从而无法对其进行合理的评价。虽然目前已经有了一些0.2m分辨率的测井仪器，但并不是每一口井都能满足相应的测井要求，且这种仪器的测量费用也比较昂贵。

2、此外，为了加固井壁，保证继续安全钻井，封隔油、气、水层，保证分层试油和合理开采油气，需要在井内下入套管，并在井与套管之间填充水泥。与裸眼井相比，套管井中套管和固井水泥代替了原来井眼空间的部分泥浆，使得测井更加困难。

3、因此，研究一种针对过套管环境下地层密度的非重复性测量、非仪器改进、低成本的测井数据分辨率提高方法，对于油气开采降本增效具有积极意义。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种针对过套管密度测量的纵向分辨率精度提高方法，以解决现有测井，尤其是过套管测井中存在测井不准确、解释难度大、成本高等问题。

2、为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

3、一种针对过套管密度测量的纵向分辨率精度提高方法，包括以下步骤：

4、步骤1、根据核测井原理，推导出反应真实地层物理参数与套管环境下仪器测量值的函数关系，真实地层物理参数包括密度和孔隙度；

5、步骤2、以s1得到的函数关系为依据，构造基于深度信息的滑动窗矩阵方程组；

6、步骤3、求解滑动窗矩阵方程组，并引入套后测量下中子、密度交叉约束法对求解得到的测井曲线动态范围进行限制，从而得到带有约束的测井曲线，以作为最终的测井数据。

7、进一步的，所述步骤1反应真实地层密度、孔隙度与套管环境下仪器测定值的函数关系推导过程如下：

8、设探测器探测到的多重散射伽马射线为虚拟源贡献，则套管均匀地质层贡献给探测器的伽马射线强度ss为：

9、ss＝ivdtg(d，r0，μ0，μ)

10、式中，ss为套管和均匀地质层贡献给探测器的伽马射线强度；iv为虚拟源的源强，虚拟源由一个具有源能量且无散射的伽马射线组成；dt为体积元的厚度；g(d，r0，μ0，μ)表示一个积分项，即套管厚度、几何位置和套管、介质的物理参数。

11、当g(d，r0，μ0，μ)不变时，ss的大小与体积和通过套管后距离源r处未散射的源强iv成正比，因此，在多地层中根据射线强度，采用反演算法即可计算得到地层总密度ρs；

12、ρs＝ρ1dt1g(d，r0，μ0，μ)+ρ2dt2g(d，r0，μ0，μ)+ρ3dt3g(d，r0，μ0，μ)

13、式中，ρ1、ρ2、ρ3为不同地层的密度值；

14、则在m深度点上的密度可以表示为：

15、

16、式中，ρm为测井曲线测量值；wi为每个地质层的权重系数；ρi为套管及每个地层的物理参数；ρm随着深度点变化而变化；

17、设探测仪器的垂直探测范围为vr，则反应套管、真实地层密度、孔隙度与仪器测定值的函数关系表示为：

18、

19、式中，m(i)为在第i个测量点的测井值，ρ(z)代表一个探测范围内套管和各个地层的真实物理参数。

20、进一步的，所述步骤3引入的中子、密度交叉约束法建立过程包括步骤：

21、2.1、根据平衡原理，建立地层中的体积模型：

22、vma+vsh+voil+vgas+vwater＝1

23、式中，vma是岩石骨架的相对体积；vsh是泥岩的相对体积；voil、vgas、vwater分别代表岩石孔隙中的油、气、水的相对体积，它们的相对体积之和等于孔隙度φ；

24、2.2、根据测井解释中密度与孔隙度的反比关系、以及2.1建立的体积模型，分别计算地层密度的下限ρlb和地层密度上限ρub、孔隙度的下限φlb和上限φub；

25、2.3、以步骤1得到的函数关系为依据，引入2.2得到的地层密度的下限ρlb和地层密度上限ρub、孔隙度的下限φlb和上限φub，确定测井曲线的动态约束范围。

26、进一步的，所述s2中还包括构造基于深度信息的滑动窗矩阵方程组前，对探测体积范围内距离中心深度点最远的地层进行权重补偿。

27、进一步的，所述步骤3采用了最小二乘法求解滑动窗矩阵方程组。

28、更进一步的，所述步骤3采用最小二乘法求解过程中，是以真实测量曲线和计算所得测井曲线之间的误差平方作为损失函数。

29、本发明提供的纵向分辨率精度提高方法，从核测井物理原理出发，分析并推导出核测井测量曲线与真实地层物理参数的函数关系，以该函数关系为依据，通过基于深度的滑动窗矩阵，并引入中子、密度交叉约束，以减小提高分辨率后测井数据的不确定性。

30、与现有技术相比，本发明提出了一种基于核物理原理的针对过套管的非仪器改进、非重复性测量的密度和中子孔隙度测井数据的分辨率提高方法。有效提高了密度和中子孔隙度测井数据的分辨率，为实际薄层油藏勘探提供了指导。

技术特征：

1.一种针对过套管密度测量的纵向分辨率精度提高方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种针对过套管密度测量的纵向分辨率精度提高方法，其特征在于，所述步骤1反应真实地层密度、孔隙度与仪器测定值的函数关系推导过程如下：

3.根据权利要求1所述的一种针对过套管密度测量的纵向分辨率精度提高方法，其特征在于，所述步骤3引入套后测量下的中子、密度交叉约束法建立过程包括步骤：

4.根据权利要求1所述的一种针对过套管密度测量的纵向分辨率精度提高方法，其特征在于，所述s2中还包括构造基于深度信息的滑动窗矩阵方程组前，对探测体积范围内距离中心深度点最远的地层进行权重补偿。

5.根据权利要求1所述的一种针对过套管密度测量的纵向分辨率精度提高方法，其特征在于：所述步骤3采用了最小二乘法求解滑动窗矩阵方程组。

6.根据权利要求1所述的一种针对过套管密度测量的纵向分辨率精度提高方法，其特征在于：所述步骤3采用最小二乘法求解过程中，是以真实测量曲线和计算所得测井曲线之间的误差平方作为损失函数。

技术总结
本发明属于测井技术领域，具体涉及一种针对过套管密度测量的纵向分辨率精度提高方法。该方法从核测井物理原理出发，分析并推导出核测井测量曲线与真实地层物理参数的函数关系式，并基于该关系式提出了一种基于核物理原理的针对过套管测井的非仪器改进、非重复性测量的密度和中子孔隙度测井数据的分辨率提高方法。通过滑动窗方法建立相应的最优化问题，并引入中子、密度交叉约束以减小提高分辨率后，测井数据的不确定性。有效提升了密度和中子孔隙度测井数据的分辨率，为实际薄层油藏勘探提供了指导。

技术研发人员：张琼,陈定坤,谢昱北
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19