一种地层密度测量方法、存储介质和设备与流程

1.本发明涉及测井技术领域，尤其涉及一种地层密度测量方法、存储介质和设备。


背景技术：

2.密度测量是裸眼井测井中非常重要的一部分。传统的密度测量中，以cs-137作为伽马射线的放射源，通过伽马探测器记录伽马射线与地层之间的康普顿散射的情况，获得地层密度的信息。但是这种方法都存在缺点：一方面在测井前/后，需要人工添加/卸载放射源，对操作人员存在辐射危害；另一方面，使用化学源测井时存在井下卡源的危险，一旦打捞失败，就会对环境造成辐射危害。
3.随着可控中子源技术的发展以及环保的要求，越来越多的石油公司和相关研究人员开始研究利用可控中子源进行地层密度的测量，从而避免上述使用的问题。现有的可控中子源测量地层密度的中子测井方法有如下不足：
4.1)引入的俘获伽马射线进行空间修正使得测量结果受地层岩性的影响较大，导致测量偏差较大；
5.2)同时引入热中子和超热中子进行空间修正，增加了仪器设计的复杂性，并且超热中子计数率较低影响测井的速度。
6.3)由于快中子计数效率低，引入快中子进行空间修正不但会降低测井的速度，而且中子源不稳定也会影响到测量结果的精度。
7.此外，由于化学源地层密度测井仪公式简单、刻度系数少、技术成熟，因此结合国内外大量的实测数据，现有的刻度井群已经可以满足刻度需求。但是可控源地层密度中子测井仪公式复杂、刻度系数较多、国内技术不成熟、实测数据很少，现有的地层密度标准刻度井群无法满足地层密度中子测井仪器的刻度。


技术实现要素：

8.本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种地层密度测量方法、存储介质和设备。
9.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
10.一种地层密度测量方法，包括：
11.建立用于表征地层密度和非弹性伽马计数比、热中子计数比之间关系的地层密度的中子测井模型；
12.将待测井的目标地层所述非弹性散射伽马射线计数比、所述热中子计数比和多个刻度系数代入地层密度的中子测井模型中，获得所述待测井的目标地层的地层密度。
13.本发明的有益效果是：本方案利用热中子和非弹性伽马计数，即可获得最终的地层密度。本发明具有地层岩性的影响小、测量效率高、相关仪器设计简单的特点。
14.通过热中子计数计算地层密度，计算效率高，可以提高中子测井仪器的探测效率和测井速度。
15.由于热中子计数可以由地层孔隙度仪器测量得到，因此依据本方法进行仪器设计时只需要考虑伽马探测器的布置，简化了设计。并且本发明所用的仪器均为本领域常用仪器设备，便于操作、实施和测试。
16.由于采用非弹伽马计数比、热中子计数比的实验测量值与模拟值之间的修正关系，可以利用刻度模拟井的数值模拟来弥补当前地层密度标准刻度井数量不足的缺陷。
17.进一步地，所述地层密度的中子测井模型为：
18.ρ＝a*ln(f(r
t
)+br
in
)+g(r
t
)+c，
19.其中，
20.f(r
t
)＝dr
t2
+er
t
+f，
21.g(r
t
)＝ln(gr
t2
+hr
t
+i)，
22.ρ表示地层密度，r
t
表示热中子探测器计数比，r
in
表示非弹性散射伽马射线计数比，a、b、c、d、e、f、g、h和i为刻度系数。
23.进一步地，a、b、c、d、e、f、g、h和i为刻度系数的获取过程，包括：
24.利用标准刻度井的刻度实验以及相应的蒙特卡洛模型的数值计算，得到非弹伽马计数比、热中子计数比的实验测量值与模拟值之间的修正关系；
25.将其他密度的地层代入所述蒙特卡洛模型，得到其他地层密度的刻度模拟井，通过对所述刻度模拟井的数值模拟得到非弹伽马计数比、热中子计数比的模拟值；并利用实验测量值与模拟值之间的修正关系，对所述刻度模拟井的模拟值进行修正，得到模拟修正后的非弹性散射伽马射线计数比和热中子计数比；
26.将多个所述标准刻度井的非弹性散射伽马射线计数比、热中子计数比及相应的地层密度、多个所述刻度模拟井模拟修正后的非弹性散射伽马射线计数比、热中子计数比及相应的地层密度代入地层密度的中子测井模型，求解获得所述刻度系数。
27.进一步地，通过对所述刻度模拟井的数值模拟得到非弹伽马计数比、热中子计数比的模拟值；并利用实验测量值与模拟值之间的修正关系，对所述刻度模拟井的模拟值进行修正，得到模拟修正后的非弹性散射伽马射线计数比和热中子探测器计数比，具体包括：
28.构造标准刻度井中各种材料下地层密度的蒙特卡洛输运模型，通过数值模拟得到非弹伽马计数比、热中子计数比的模拟值；
29.利用标准刻度井中的非弹伽马计数比、热中子计数比的实验测量值，得到不同地层密度下实验测量值与模拟值之间的修正关系；
30.选取多种岩性的地层模型，按照不同的体积百分比与纯水混合，构造出不同岩性和不同地层密度的岩层，代入所述蒙特卡洛模型，得到刻度模拟井；通过数值模拟，得到刻度模拟井的非弹伽马计数比、热中子计数比的模拟值；
31.利用所述实验测量值与模拟值之间的修正关系，对所述刻度模拟井的非弹伽马计数比、热中子计数比的模拟值进行修正，得到所述刻度模拟井模拟修正后的非弹伽马计数比、热中子计数比。
32.本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：一种存储介质，所述存储介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行如上述任一方案所述的一种地层密度测量方法。
33.本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：
34.一种电子设备，包括处理器和上述方案所述的存储介质，所述处理器执行所述存储介质中的指令。
35.本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。
附图说明
36.图1为本发明的实施例提供的一种地层密度测量方法的流程示意图；
37.图2为本发明的其他实施例提供的一种测量地层密度的中子测井方法的流程示意图；
38.图3为本发明的其他实施例提供的地层密度与真实密度的关系图；
39.图4为本发明的其他实施例提供的地层密度与真实密度的绝对误差与真实密度的关系示意图；
40.图5为本发明的其他实施例提供的地层密度与真实密度的相对误差与真实密度的关系示意图。
具体实施方式
41.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
42.如图1所示，为本发明实施例提供的一种地层密度测量方法，包括：
43.s1，建立用于表征地层密度和非弹性伽马计数比、热中子计数比之间关系的地层密度的中子测井模型；
44.s2，将待测井的目标地层所述非弹性散射伽马射线计数比、所述热中子计数比和多个刻度系数代入地层密度的中子测井模型中，获得所述待测井的目标地层的地层密度。
45.本方案利用热中子和非弹性伽马计数，即可获得最终的地层密度。本发明具有地层岩性的影响小、测量效率高、相关仪器设计简单的特点。
46.通过热中子计数和非弹性伽马计数计算地层密度，计算效率高，可以提高中子测井仪器的探测效率和测井速度。
47.由于热中子计数可以由地层孔隙度仪器测量得到，因此依据本方法进行仪器设计时只需要考虑伽马探测器的布置，简化了设计。并且本发明所用的仪器均为本领域常用仪器设备，便于操作、实施和测试。
48.由于采用非弹伽马计数比、热中子计数比的实验测量值与模拟值之间的修正关系，可以利用刻度模拟井的数值模拟来弥补当前地层密度标准刻度井数量不足的缺陷。
49.可选地，在上述任意实施例中，所述地层密度的中子测井模型为：
50.ρ＝a*ln(f(r
t
)+br
in
)+g(r
t
)+c，
51.其中，
52.f(r
t
)＝dr
t2
+er
t
+f，
53.g(r
t
)＝ln(gr
t2
+hr
t
+i)，
54.ρ表示地层密度，r
t
表示热中子探测器计数比，r
in
表示非弹性散射伽马射线计数比，a、b、c、d、e、f、g、h和i为刻度系数。
55.本方案地层密度模型公式简洁、测量结果对于岩性不敏感，可以让测量结果偏差小，提高测量精度。
56.可选地，在上述任意实施例中，a、b、c、d、e、f、g、h和i为刻度系数的获取过程，包括：
57.利用标准刻度井的刻度实验以及相应的蒙特卡洛模型的数值计算，得到非弹伽马计数比、热中子计数比的实验测量值与模拟值之间的修正关系；
58.将其他密度的地层代入所述蒙特卡洛模型，得到其他地层密度的刻度模拟井，通过对所述刻度模拟井的数值模拟得到非弹伽马计数比、热中子计数比的模拟值；并利用实验测量值与模拟值之间的修正关系，对所述刻度模拟井的模拟值进行修正，得到模拟修正后的非弹性散射伽马射线计数比和热中子计数比；
59.将多个所述标准刻度井的非弹性散射伽马射线计数比、热中子计数比及相应的地层密度、多个所述刻度模拟井模拟修正后的非弹性散射伽马射线计数比、热中子计数比及相应的地层密度代入地层密度的中子测井模型，求解获得所述刻度系数。
60.可选地，在上述任意实施例中，通过对所述刻度模拟井的数值模拟得到非弹伽马计数比、热中子计数比的模拟值；并利用实验测量值与模拟值之间的修正关系，对所述刻度模拟井的模拟值进行修正，得到模拟修正后的非弹性散射伽马射线计数比和热中子探测器计数比，具体包括：
61.构造标准刻度井中各种材料下地层密度的蒙特卡洛输运模型，通过数值模拟得到非弹伽马计数比、热中子计数比的模拟值；
62.利用标准刻度井中的非弹伽马计数比、热中子计数比的实验测量值，得到不同地层密度下实验测量值与模拟值之间的修正关系；
63.选取多种岩性的地层模型，按照不同的体积百分比与纯水混合，构造出不同岩性和不同地层密度的岩层，代入所述蒙特卡洛模型，得到刻度模拟井；通过数值模拟，得到刻度模拟井的非弹伽马计数比、热中子计数比的模拟值；
64.利用所述实验测量值与模拟值之间的修正关系，对所述刻度模拟井的非弹伽马计数比、热中子计数比的模拟值进行修正，得到所述刻度模拟井模拟修正后的非弹伽马计数比、热中子计数比。需要说明的是，在某一实施例中，数值模拟可以包括：
65.利用标准刻度井的实验以及相应的蒙特卡洛模型的数值计算，得到非弹伽马计数比、热中子计数比的实验测量值与模拟值之间的修正关系；或者选取多种岩性的地层模型，按照不同的体积百分比与纯水混合，构造出不同岩性、不同地层密度的刻度模拟井进行蒙特卡洛数值模拟。
66.其中，标准刻度井是一组符合石油行业标准的刻度井群，每口井的尺寸和材料都是确定的。
67.需要说明的是，在某一实施例中，不同密度的地层的测量数据，包括近、远距热中子探测器的热中子计数，近、远距伽马探测器的非弹性散射伽马射线计数；根据热中子计数得到热中子计数比r
t
，根据非弹性散射伽马射线计数得到非弹性散射伽马射线计数比r
in
。对刻度模拟井的数值计算得到非弹伽马计数比、热中子计数比的模拟值；并利用实验测量值与模拟值之间的修正关系，对模拟值进行修正，得到修正后的非弹性散射伽马射线计数比和热中子计数比；
68.在任一实施例中，可以包括得到不同密度的地层非弹性散射伽马射线计数比r
in
、热中子探测器计数比r
t
、地层密度ρ代入地层密度模型得到所述刻度系数a、b、c、d、e、f、g、h、i。
69.本方案采用计数比的方式，可以消除了中子源不稳定的影响，由于计数是与中子源的强度成正比，于是两个探测器的计数的比就与中子源的强度无关，也就与中子源的稳定性无关，自然可以消除中子源不稳定的影响。
70.由于采用非弹伽马计数比、热中子计数比的实验测量值与模拟测量值之间的修正关系，可以利用刻度模拟井的数值模拟来弥补当前地层密度标准刻度井数量不足。
71.在另一实施例中，如图2所示，一种测量地层密度的中子测井方法，包括：
72.s11：建立地层密度的中子测井模型
73.ρ＝a*ln(f(r
t
)+br
in
)+g(r
t
)+c，
74.其中，
75.f(r
t
)＝dr
t2
+er
t
+f，
76.g(r
t
)＝ln(gr
t2
+hr
t
+i)，
77.r
t
为近距热中子探测器和远距热中子探测器计数比，r
in
为近远距伽马探测器和远距伽马探测器非弹性散射伽马计数比，a、b、c、d、e、f、g、h、i为刻度系数；
78.s12：构造各种材料下地层密度标准刻度井的蒙特卡洛模型，进行数值模拟。或者选取多种岩性的地层模型，按照不同的体积百分比与纯水混合，构造出不同岩性、不同地层密度的刻度模拟井进行数值模拟；利用标准刻度井的刻度实验进行非弹性伽马计数和热中子计数的测量；
79.s13：根据s12的模拟方法，得到了标准刻度井地层的测量数据以及刻度模拟井模拟修正后的模拟数据，包括近、远距热中子探测器的热中子计数比，近、远距伽马探测器的非弹性散射伽马射线计数比。
80.s14：将s13中得到不同密度地层的非弹性散射伽马射线计数比r
in
、热中子探测器计数比r
t
、地层密度代入s11中的地层密度的中子测井模型中得到刻度系数a、b、c、d、e、f、g、h和i。刻度系数具体与测井仪器结构有关。
81.s15：模拟得到待测井目标地层的近、远距热中子探测器的热中子计数比，近、远距伽马探测器的非弹性散射伽马射线计数比。
82.s16：将s15中的热中子计数比、非弹伽马射线计数比、s14中的刻度系数代入s11中的地层密度的中子测井模型中得到待测井的目标地层的地层密度。
83.其中，图3所示为本发明到的地层密度值与真实地层密度值之间的关系。从图中可以看出，本发明得到的密度值的点都分布在45度线(即测量密度与真是密度完全一致处)周围，相关的线性度达到95.6％；本发明得到的地层密度与真实密度的绝对误差与真实密度的关系如图4所示，可以看出本发明得到的地层密度的偏差不超过0.13g/cm3；地层密度与真实密度的相对误差与真实密度的关系如图5所示，可以看出本发明得到的地层密度的相对偏差不超过7％。
84.读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语
″
一个实施例
″
、
″
一些实施例
″
、
″
示例
″
、
″
具体示例
″
、或
″
一些示例
″
等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示
意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
85.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的方法实施例仅仅是示意性的，例如，步骤的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个步骤可以结合或者可以集成到另一个步骤，或一些特征可以忽略，或不执行。
86.上述方法如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
87.以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。