專利名稱：確定井孔周圍結(jié)構(gòu)孔隙度的中子測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過井孔對(duì)地層結(jié)構(gòu)特征的確定，特別是通過中子測(cè)量對(duì)地層結(jié)構(gòu)孔隙度的確定。
背景技術(shù)：
在碳?xì)浠衔锾綔y(cè)和生產(chǎn)中，確定(a)給出的地層結(jié)構(gòu)中是否包含碳?xì)浠衔铩?b)在地層結(jié)構(gòu)中碳?xì)浠衔锏臄?shù)量、(c)在地層結(jié)構(gòu)中適當(dāng)位置的碳?xì)浠衔锏目缮a(chǎn)性是很重要的。在地層結(jié)構(gòu)中存在碳?xì)浠衔锏臄?shù)量是地層結(jié)構(gòu)孔隙空間或孔隙度的函數(shù)。在生產(chǎn)碳?xì)浠衔锏你@井中，希望通過井孔對(duì)每個(gè)預(yù)期碳?xì)浠衔锷a(chǎn)的地層結(jié)構(gòu)的孔隙度進(jìn)行測(cè)量。甚至更希望的是，在實(shí)際井孔鉆探中，因?yàn)榻?jīng)濟(jì)和預(yù)期的原因來確定預(yù)期地層結(jié)構(gòu)的孔隙度。
在過去數(shù)十年中，人們通過井孔使用多種技術(shù)測(cè)量或者估計(jì)地層結(jié)構(gòu)的孔隙度。該技術(shù)的其中之一是基于包括發(fā)射快中子的同位素源以及軸向設(shè)置的探測(cè)器的系統(tǒng)，該探測(cè)器對(duì)快中子與井孔及井口臨近處原子核互相作用而產(chǎn)生的碰撞熱中子的通量進(jìn)行反應(yīng)。該系統(tǒng)的基本概念基于以下事實(shí)(a)由于原子量低，氫是快中子最有效的緩和劑，(b)地層中發(fā)現(xiàn)的大部分氫被包含在地層結(jié)構(gòu)孔隙中的液體中，氫不是以水或液態(tài)碳?xì)浠衔锏男问酱嬖诰褪且詺鈶B(tài)的形式存在。探測(cè)器與中子源軸向間隔開來，從而對(duì)給出的井孔而言，隨著氫的容積濃度或地層孔隙度的增大，由熱中子探測(cè)器記錄的計(jì)算速度減少。
雙探測(cè)器中子孔隙度系統(tǒng)已經(jīng)被用來最小化井孔對(duì)地層結(jié)構(gòu)孔隙度測(cè)量的影響。美國(guó)3,483,376和美國(guó)5,767,510文件中披露了與快中子源以不同距離軸向間隔開來的兩個(gè)熱中子探測(cè)器。兩個(gè)探測(cè)器的響應(yīng)比率隨地層結(jié)構(gòu)孔隙度變化，然而與兩個(gè)獨(dú)立探測(cè)器的任一探測(cè)器的計(jì)算速度相比，該比率對(duì)井孔的參數(shù)是較不敏感的。因此該比率是用于計(jì)算孔隙度的測(cè)量參數(shù)。習(xí)慣上，通過離中子源最遠(yuǎn)的探測(cè)器或“遠(yuǎn)”探測(cè)器的響應(yīng)除以最靠近中子源的探測(cè)器或“近”探測(cè)器的響應(yīng)得到該比率。
然而，由于所述中子孔隙度工具的響應(yīng)隨被鉆探的地層密度顯著地變化，該雙探測(cè)器系統(tǒng)存在準(zhǔn)確性問題。另外，該響應(yīng)也是熱捕獲橫截面(西格瑪)的函數(shù)。把中子探測(cè)器封裝在高吸收熱中子屏蔽罩中，只有超熱能中子可以滲透，這樣實(shí)現(xiàn)最小化中子孔隙度測(cè)量的西格瑪響應(yīng)。在這種方法中，只有超熱能中子被檢測(cè)到，導(dǎo)致非常小的西格瑪響應(yīng)。
探測(cè)器相對(duì)于中子源的仔細(xì)設(shè)置可以最小化密度效應(yīng)。已經(jīng)表明在距離基于源能量的源的某一特定距離處出現(xiàn)密度響應(yīng)最小化(參見Scott，H.D.，et.al.，1994，“Response of a Multidetetor Pulsed Neutron Porosity Tool”，專業(yè)鉆井分析交流會(huì)的第35屆年度鉆井討論會(huì)會(huì)報(bào)，論文J)。已經(jīng)示出設(shè)置在最小密度敏感度點(diǎn)處的探測(cè)器具有非常小的密度響應(yīng)。
但是，這個(gè)技術(shù)存在種種缺點(diǎn)，其中之一就是對(duì)探測(cè)器設(shè)置位置的極大限制，隨之引發(fā)重要的機(jī)械限制。另外，遠(yuǎn)探測(cè)器仍顯示出明顯的密度敏感性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種確定井孔周圍地層結(jié)構(gòu)孔隙度的方法，該方法提供設(shè)計(jì)的靈活性，同時(shí)極大地提高中子孔隙度測(cè)量的動(dòng)態(tài)范圍；最小化環(huán)境校正以及消除在各種工具設(shè)計(jì)中頁巖響應(yīng)的不同。
為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，所提出的用來確定井孔周圍地層結(jié)構(gòu)孔隙度的中子測(cè)量方法包括沿所述井孔傳輸工具，其中所述工具包括中子輻射源以及與所述源軸向間隔開來的至少一個(gè)探測(cè)器；產(chǎn)生用于所述至少一個(gè)探測(cè)器的測(cè)量的探測(cè)器響應(yīng)，該探測(cè)器是對(duì)來自于與所述地層結(jié)構(gòu)相互作用的所述源的中子輻射的指示；使用預(yù)定數(shù)學(xué)方程式產(chǎn)生所述測(cè)量的探測(cè)器響應(yīng)，并因此獲得不依賴所述地層結(jié)構(gòu)密度的經(jīng)校正的探測(cè)器響應(yīng)；以及從所述校正的探測(cè)器響應(yīng)確定井孔周圍地層結(jié)構(gòu)的孔隙度。
優(yōu)選地，預(yù)定的數(shù)學(xué)方程式包括將測(cè)量到的探測(cè)器響應(yīng)乘以一個(gè)基于地層結(jié)構(gòu)密度的校正因數(shù)。有利地是，所述測(cè)量和校正的近探測(cè)器響應(yīng)包括近探測(cè)器計(jì)算速度，所述測(cè)量和校正的遠(yuǎn)探測(cè)器響應(yīng)包括遠(yuǎn)探測(cè)器計(jì)算速度。
有利地是，所述數(shù)學(xué)方程式是CRcorr=CR×eβρ,]]>其中，CRcorr是校正的探測(cè)器響應(yīng)，CR是測(cè)量的探測(cè)器響應(yīng)，β是對(duì)密度的探測(cè)器靈敏度，ρ是地層結(jié)構(gòu)密度。
本發(fā)明的另一目的是提出一種用于確定井孔周圍地層結(jié)構(gòu)孔隙度的系統(tǒng)，包括(a)鉆孔工具，包括中子輻射源和至少一個(gè)探測(cè)器；以及(b)計(jì)算機(jī)，用于計(jì)算所述探測(cè)器的測(cè)量響應(yīng)從而獲得井孔周圍地層結(jié)構(gòu)的孔隙度的測(cè)量，由此來自于所述至少一個(gè)探測(cè)器的所述測(cè)量響應(yīng)是對(duì)來自于和所述地層結(jié)構(gòu)相互作用的所述源的放射性輻射的指示；使用所述計(jì)算機(jī)采用預(yù)定數(shù)學(xué)方程式計(jì)算所述探測(cè)器的所述測(cè)量的響應(yīng)以獲得不依賴于所述地層結(jié)構(gòu)密度的校正的探測(cè)器響應(yīng)；所述校正的探測(cè)器響應(yīng)被用來指示井孔周圍地層結(jié)構(gòu)的孔隙度。
本方法和系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是具有希望響應(yīng)特征的更精確的中子孔隙度測(cè)量。此外，這種中子測(cè)量方法應(yīng)用于具有多種傳輸方式的中子孔隙度測(cè)量線纜(wireline-“WL”)，測(cè)井鉆探(logging while drilling-“LWD”)，或者插入測(cè)井(logging while tripping-“LWT”)。


參照與提供的附圖相結(jié)合的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將變得更加顯而易見圖1示出中子孔隙度測(cè)量工具；圖2a和2b示出根據(jù)本發(fā)明方法的未校正和經(jīng)校正的計(jì)算速度；圖3a和3b示出根據(jù)本發(fā)明方法的未校正和經(jīng)校正的近、遠(yuǎn)探測(cè)器比率。
具體實(shí)施例方式
圖1示出作為測(cè)井鉆探工具具體代表的中子孔隙度檢測(cè)設(shè)備。在依照本發(fā)明的系統(tǒng)實(shí)施例中，快中子源1、近探測(cè)器2和遠(yuǎn)探測(cè)器3位于被稱為L(zhǎng)WD工具的鉆環(huán)4中。在依照本發(fā)明方法和系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例中，該工具可使用兩個(gè)以上的軸向間隔開來的探測(cè)器，因此允許選擇單個(gè)或成對(duì)的探測(cè)器響應(yīng)從而優(yōu)化對(duì)探測(cè)區(qū)域的限制。通過深入到地層結(jié)構(gòu)7中的鉆孔6中的鉆繩5懸掛LWD工具4。鉆繩5的上端優(yōu)選地從傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)鉆井拉曳設(shè)備(未示出)懸掛在地層70的表面。鉆頭8固定于LWD工具的下端。通過傳動(dòng)鉆桿9旋轉(zhuǎn)鉆繩5，由此旋轉(zhuǎn)LWD工具4和鉆頭8，并因此通過鉆頭的切削作用向下延伸井孔。優(yōu)選傳統(tǒng)的鉆井液體系統(tǒng)用以移除由旋轉(zhuǎn)鉆頭形成的切削物，并保持井孔中的液靜壓。
在圖1的示例中，近探測(cè)器2軸向安裝于距離中子源1為d的位置處，遠(yuǎn)探測(cè)器3軸向安裝于距離所述中子源為D的位置處。優(yōu)選地，將中子源和近、遠(yuǎn)探測(cè)器壓封于工具4的壁中，由此使這些元件與井孔環(huán)境隔離，并且還允許鉆探液體優(yōu)選地通過工具4中的同軸通道流動(dòng)。鉆探液體以本領(lǐng)域公知的方式退出鉆頭8。所述中子源優(yōu)選的是發(fā)射快中子的同位素源。其可以是化學(xué)源，諸如镅鈹混合物(Am-Be，4.5MeV)、或者可替代的，锎-252(252Cf)。中子源也可以是使用d-d或d-T反應(yīng)的中子發(fā)生器。這種脈沖中子發(fā)生器包括一個(gè)高壓電源(典型70至100kV)和真空管，在該真空管中，首先產(chǎn)生氘和氚離子，然后將其加速到包含氚和氘的目標(biāo)上。氘核子和氚核子之間的反應(yīng)導(dǎo)致發(fā)射具有大約14MeV能量的中子。
近探測(cè)器和遠(yuǎn)探測(cè)器優(yōu)選地僅對(duì)極低能量的中子敏感，即“熱”或“超熱”中子。氦-3探測(cè)器對(duì)熱或超熱中子有響應(yīng)，同時(shí)眾所周知的是，覆蓋有一層鎘的氦-3探測(cè)器主要對(duì)超熱中子有響應(yīng)。在應(yīng)用遠(yuǎn)、近探測(cè)器響應(yīng)之間比率的示例中，優(yōu)選的是，因?yàn)檫h(yuǎn)探測(cè)器位置上的熱中子通量被認(rèn)為顯著地少于近探測(cè)器位置上的熱中子通量，由于統(tǒng)計(jì)學(xué)原因，遠(yuǎn)探測(cè)器3對(duì)熱中子更敏感。
根據(jù)本發(fā)明的方法，當(dāng)提供遠(yuǎn)和近探測(cè)器時(shí)，遠(yuǎn)、近探測(cè)器的相對(duì)位置可以相對(duì)于中子源而變化，因其允許機(jī)械適應(yīng)性，這是非常方便的。參照?qǐng)D1，可將近和遠(yuǎn)間隔的探測(cè)器以優(yōu)選的軸向間隔分別設(shè)置在中子源的上方。另外，可將近探測(cè)器或遠(yuǎn)探測(cè)器其中之一設(shè)置在中子源之上，并將另一探測(cè)器(或兩者)設(shè)置在中子源以下。
用于探測(cè)器的電源、控制和數(shù)據(jù)調(diào)整電路優(yōu)選地包含在LWD工具4中。通過未示出的泥漿脈沖遙感測(cè)量系統(tǒng)或者在LWD和NWD(鉆井時(shí)測(cè)量)技術(shù)中公知的其它適合的遙感測(cè)量系統(tǒng)將近探測(cè)器2和遠(yuǎn)探測(cè)器3的計(jì)算速度優(yōu)選地傳送到地層表面70?？蛇x擇的是，將探測(cè)器響應(yīng)或計(jì)算速度數(shù)據(jù)記錄或存儲(chǔ)在優(yōu)選位于LWD工具4中的存儲(chǔ)器(沒有示出)中，以用于當(dāng)LWD工具回到地層表面70時(shí)，隨后取出這些數(shù)據(jù)，使用計(jì)算機(jī)(沒有示出)顯示近和遠(yuǎn)的計(jì)算速度，隨后建立作為井孔中深度的函數(shù)的結(jié)構(gòu)孔隙度的記錄。
一般而言，探測(cè)器響應(yīng)依賴氫的指數(shù)(index)和井孔周圍地層結(jié)構(gòu)的密度(假定沒有西格瑪效應(yīng)，其中，西格瑪是地層結(jié)構(gòu)的中子宏觀捕獲橫截面，例如參見Darwin Ellis(Elsevier)編寫的“地質(zhì)鉆井技術(shù)”)。
對(duì)于給出的探測(cè)器的計(jì)算速度(CR)可以被表示為CR~e-αHI×e-βρ]]>公式(1)其中HI＝地層結(jié)構(gòu)中氫指數(shù)(index)，也就是相對(duì)于水的地層結(jié)構(gòu)中氫的濃度ρ＝地層結(jié)構(gòu)的密度α＝對(duì)HI的探測(cè)器靈敏度β＝對(duì)密度的探測(cè)器靈敏度并且假定指數(shù)依賴于HI和密度。靈敏度α和β對(duì)給出的探測(cè)器空間和中子源能量是常量(具體的，β根據(jù)化學(xué)源或中子發(fā)生器變化，但是具有適當(dāng)?shù)南禂?shù)，這種差別可以克服從而獲得精確的孔隙度測(cè)量)。通過觀測(cè)計(jì)算速度響應(yīng)，同時(shí)改變地層結(jié)構(gòu)密度但保持地層結(jié)構(gòu)HI為常數(shù)，對(duì)于給出的探測(cè)器其靈敏度β可以被確定。通過逆運(yùn)算得到靈敏度α。
公式CRcorr=CR×eβρ~e-αHI]]>去掉密度效應(yīng)并隔離HI響應(yīng)。然后該方程可以被應(yīng)用到至少一個(gè)測(cè)量的探測(cè)器響應(yīng)或近和遠(yuǎn)探測(cè)器計(jì)算速度。
因此，根據(jù)本發(fā)明，可以通過下面公式獲得在應(yīng)用兩個(gè)探測(cè)器(近和遠(yuǎn))的示例中經(jīng)校正的探測(cè)器計(jì)算速度(分別是NCRcorr和FCRcorr)NCRcorr=NCR×eβnear×ρ~e-αnearHI]]>FCRcorr=FCR×eβfar×ρ~e-αfarHI]]>公式(2)其中NCR和FCR分別是測(cè)量的近和遠(yuǎn)探測(cè)器的計(jì)算速度。
依據(jù)本發(fā)明的方法，可能利用單個(gè)測(cè)量探測(cè)器計(jì)算速度并使用所述的或者公知技術(shù)中合適的處理方法進(jìn)行校正，從而獲得地層結(jié)構(gòu)的孔隙度。也可能使用一對(duì)近和遠(yuǎn)探測(cè)器，然后使用兩個(gè)校正的近和遠(yuǎn)探測(cè)器計(jì)算速度或僅使用一個(gè)校正的探測(cè)器計(jì)算速度和第二測(cè)量計(jì)算速度，從而獲得計(jì)算速度比率。但是，優(yōu)選使用兩個(gè)近和遠(yuǎn)探測(cè)器計(jì)算速度以獲得最準(zhǔn)確的地層結(jié)構(gòu)孔隙度。
在本示例中，校正近和遠(yuǎn)探測(cè)器的計(jì)算速度可得到校正比率R＝NCRcorr/FCRcorr。該比率對(duì)密度相對(duì)不敏感，僅對(duì)氫指數(shù)有響應(yīng)。特別是，如圖2a和圖2b所示，泥頁巖的讀數(shù)將不產(chǎn)生受密度影響而引起的夸大的孔隙度。即，使用未校正比率(圖2a)的45pu泥頁巖的明顯孔隙度大約是82pu(圖2a)，而經(jīng)密度修正的比率(圖2b)產(chǎn)生45pu的正確孔隙度。
為了進(jìn)一步解釋，圖2a示出了在密度校正之前遠(yuǎn)探測(cè)器測(cè)量的響應(yīng)。源于石灰石孔隙度響應(yīng)的沙巖和白云石的差異主要是由于密度效應(yīng)(特別是白云石)。代表密集泥頁巖響應(yīng)和明顯從石灰石響應(yīng)線分開的氧化鋁點(diǎn)顯示了更多的密度效應(yīng)。在圖2b中，根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算方法，考慮密度效應(yīng)，校正遠(yuǎn)探測(cè)器計(jì)算速度。結(jié)果，去掉密度效應(yīng)后，白云石和氧化鋁點(diǎn)位于石灰石響應(yīng)線上。由于與快中子傳輸有關(guān)的殘余效應(yīng)，沙巖點(diǎn)移動(dòng)靠近石灰石響應(yīng)線但不與石灰石響應(yīng)線重疊。
如圖3a和圖3b所示，在近與遠(yuǎn)計(jì)算速度比率方面，密度校正影響更明顯。與石灰石響應(yīng)對(duì)比，對(duì)沙巖、白云石和氧化鋁點(diǎn)來說，未校正的NCR/FCR比率(圖3a)示出明顯的密度效應(yīng)(即沙巖、白云石和泥頁巖點(diǎn)徹底遠(yuǎn)離石灰石孔隙度響應(yīng)線)。在另一方面，密度校正比率R＝NCRcorr/FCRcorr對(duì)密度效應(yīng)不敏感，并且僅對(duì)氫指數(shù)HI起響應(yīng)。結(jié)果就是，白云石和泥頁巖點(diǎn)位于石灰石響應(yīng)線上(沙巖響應(yīng)很接近石灰石響應(yīng)線，但顯示殘留影響)。
對(duì)探測(cè)器計(jì)算速度應(yīng)用密度校正有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。首先，白云石和氧化鋁點(diǎn)位于石灰石響應(yīng)線上，因而不需要巖石校正，即石灰石、白云石和泥頁巖中的孔隙度響應(yīng)幾乎一致。其次，沙巖點(diǎn)靠近石灰石響應(yīng)線，因此需要小的巖石校正，從而將它們?cè)O(shè)置在參照的石灰石響應(yīng)線上。第三，并且是最重要的，通過去掉密度效應(yīng)，明顯改善測(cè)量的動(dòng)態(tài)范圍，特別是在較高的孔隙度。這就是說，動(dòng)態(tài)范圍(0→100pu)對(duì)于未校正比率大約是5，對(duì)于密度校正比率大約是10。較好的動(dòng)態(tài)范圍導(dǎo)致獲得更準(zhǔn)確和統(tǒng)計(jì)上精確的孔隙度測(cè)量。
本發(fā)明的方法可應(yīng)用于現(xiàn)有LWD工具設(shè)計(jì)來“調(diào)整”工具的孔隙度響應(yīng)，從而顯示密度效應(yīng)的具體數(shù)量。通過給出設(shè)計(jì)顯示的密度效應(yīng)的數(shù)量依賴于源/探測(cè)器間隔，并能被方程1(公式1)的β系數(shù)量化。通過調(diào)整密度校正方程2(公式2)的β值，可以提高、降低或者去除密度靈敏度，從而獲得指定的密度響應(yīng)。按照這種方法調(diào)整工具孔隙度響應(yīng)的能力使得有可能不依賴于工具設(shè)計(jì)來傳送響應(yīng)。因此，從具有固有的差異響應(yīng)的工具可以得到一致和均衡的孔隙度響應(yīng)。
參照LWD工具已經(jīng)描述了本發(fā)明的方法，但在線纜系統(tǒng)中提供相同效果的密度校正。
權(quán)利要求
1.一種確定井孔周圍地層結(jié)構(gòu)孔隙度的中子測(cè)量方法，包括沿所述井孔傳輸工具，其中所述工具包括中子輻射源以及與所述源軸向間隔開來的至少一個(gè)探測(cè)器；產(chǎn)生用于所述至少一個(gè)探測(cè)器的測(cè)量的探測(cè)器響應(yīng)，該響應(yīng)是對(duì)與所述地層結(jié)構(gòu)相互作用的所述源的中子輻射的指示；使用預(yù)定數(shù)學(xué)方程式產(chǎn)生所述測(cè)量的探測(cè)器響應(yīng)，并因此獲得不依賴所述地層結(jié)構(gòu)密度的經(jīng)校正的探測(cè)器響應(yīng)；以及從所述校正的探測(cè)器響應(yīng)確定井孔周圍地層結(jié)構(gòu)的孔隙度。
2.依據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述預(yù)定的數(shù)學(xué)方程式包括將測(cè)量到的探測(cè)器響應(yīng)乘以一個(gè)基于地層結(jié)構(gòu)密度的校正因數(shù)。
3.依據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述測(cè)量和校正的近探測(cè)器響應(yīng)包括近探測(cè)器計(jì)算速度，所述測(cè)量和校正的遠(yuǎn)探測(cè)器響應(yīng)包括遠(yuǎn)探測(cè)器計(jì)算速度。
4.依據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述數(shù)學(xué)方程式是CRcorr＝CR×eβρ，其中，CRcorr是校正的探測(cè)器響應(yīng)，CR是測(cè)量的探測(cè)器響應(yīng)，β是對(duì)密度的探測(cè)器靈敏度，ρ是地層結(jié)構(gòu)密度。
5.依據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，調(diào)整相對(duì)于密度的探測(cè)器靈敏度β，以提供不依賴于鉆探工具設(shè)計(jì)的校正的探測(cè)器響應(yīng)。
6.依據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，中子輻射源是發(fā)射快中子的同位素源。
7.依據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述近和遠(yuǎn)探測(cè)器是熱中子探測(cè)器。
8.依據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述近和遠(yuǎn)探測(cè)器是超熱中子探測(cè)器。
9.依據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過鉆繩傳輸所述工具。
10.一種確定井孔周圍地層結(jié)構(gòu)孔隙度的中子測(cè)量方法，包括沿所述井孔傳輸工具，其中所述工具包括中子輻射源和與所述源以不同間隔軸向間隔開來的至少兩個(gè)探測(cè)器；產(chǎn)生用于每個(gè)所述至少兩個(gè)探測(cè)器的測(cè)量的探測(cè)器響應(yīng)，該響應(yīng)是對(duì)與所述地層結(jié)構(gòu)相互作用的所述源的中子輻射的指示；從所述至少兩個(gè)探測(cè)器中選擇包括近探測(cè)器和遠(yuǎn)探測(cè)器的一對(duì)探測(cè)器，比所述遠(yuǎn)探測(cè)器更靠近所述中子源設(shè)置所述近探測(cè)器；使用預(yù)定數(shù)學(xué)方程式計(jì)算所述成對(duì)近和遠(yuǎn)探測(cè)器中至少其中一個(gè)測(cè)量的探測(cè)器響應(yīng)，并因此獲得不依賴所述地層結(jié)構(gòu)密度的校正的探測(cè)器響應(yīng)；在所述近探測(cè)器和遠(yuǎn)探測(cè)器對(duì)中，從所述至少一個(gè)校正探測(cè)器響應(yīng)和所述其它探測(cè)器響應(yīng)形成校正比率；以及從所述校正比率確定井孔周圍地層結(jié)構(gòu)的孔隙度。
11.依據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述預(yù)定數(shù)學(xué)方程式包括將測(cè)量的探測(cè)器響應(yīng)與基于地層結(jié)構(gòu)密度的校正因數(shù)相乘。
12.依據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述測(cè)量的和校正的近探測(cè)器響應(yīng)包括近探測(cè)器計(jì)算速度，所述測(cè)量的和校正的遠(yuǎn)探測(cè)器響應(yīng)包括遠(yuǎn)探測(cè)器計(jì)算速度。
13.依據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述數(shù)學(xué)方程式是CRcorr＝CR×eβρ，其中CRcorr是校正的探測(cè)器計(jì)算速度，CR是測(cè)量的探測(cè)器計(jì)算速度，β是相對(duì)于密度的探測(cè)器靈敏度以及ρ是地層結(jié)構(gòu)密度。
14.依據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，調(diào)整相對(duì)于密度的探測(cè)器靈敏度β，從而提供一個(gè)不依賴于鉆探工具設(shè)計(jì)的校正的探測(cè)器響應(yīng)。
15.依據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，使用預(yù)定的數(shù)學(xué)方程式對(duì)測(cè)量的近探測(cè)器響應(yīng)和測(cè)量的遠(yuǎn)探測(cè)器響應(yīng)進(jìn)行計(jì)算。
16.依據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，中子輻射源是發(fā)射快中子的同位素源。
17.依據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述近和遠(yuǎn)探測(cè)器是熱中子探測(cè)器。
18.依據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述近和遠(yuǎn)探測(cè)器是超熱中子探測(cè)器。
19.依據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，使用鉆繩傳輸所述工具。
20.一種確定井孔周圍地層結(jié)構(gòu)孔隙度的系統(tǒng)，包括(a)鉆孔工具，包括中子輻射源和至少一個(gè)探測(cè)器；以及(b)計(jì)算機(jī)，用于計(jì)算所述探測(cè)器的所測(cè)量到的響應(yīng)，從而獲得井孔周圍地層結(jié)構(gòu)孔隙度的測(cè)量值，因此來自于所述至少一個(gè)探測(cè)器的所述測(cè)量響應(yīng)是對(duì)來自于和所述地層結(jié)構(gòu)相互作用的所述源的核輻射的指示；使用所述計(jì)算機(jī)采用預(yù)定數(shù)學(xué)方程式計(jì)算所述探測(cè)器的所述測(cè)量響應(yīng)，從而得到不依賴所述地層結(jié)構(gòu)密度的經(jīng)校正的探測(cè)器響應(yīng)；所述校正的探測(cè)器響應(yīng)被用來指示井孔周圍地層結(jié)構(gòu)的孔隙度。
21.依據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中，所述預(yù)定數(shù)學(xué)方程式包括將測(cè)量的探測(cè)器響應(yīng)與依賴于地層結(jié)構(gòu)密度的校正因數(shù)相乘。
22.依據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中，所述測(cè)量的和校正的近探測(cè)器響應(yīng)包括近探測(cè)器計(jì)算速度，所述測(cè)量的和校正的遠(yuǎn)探測(cè)器響應(yīng)包括遠(yuǎn)探測(cè)器計(jì)算速度。
23.依據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中，所述數(shù)學(xué)方程式是CRcorr＝CR×eβρ，其中CRcorr是校正的探測(cè)器計(jì)算速度，CR是測(cè)量的探測(cè)器計(jì)算速度，β是相對(duì)于密度的探測(cè)器靈敏度以及ρ是地層結(jié)構(gòu)密度。
24.依據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中，為了提供一個(gè)不依賴于鉆探工具設(shè)計(jì)的校正的探測(cè)器響應(yīng)，相對(duì)于密度的探測(cè)器靈敏度β可以被調(diào)整。
25.依據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中，中子輻射源是發(fā)射快中子的同位素源。
26.依據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中，所述近和遠(yuǎn)探測(cè)器是熱中子探測(cè)器。
27.依據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中，所述近和遠(yuǎn)探測(cè)器是超熱中子探測(cè)器。
28.依據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中，使用鉆繩傳輸所述工具。
29.一種確定井孔周圍地層結(jié)構(gòu)孔隙度的系統(tǒng)，包括(a)鉆探工具，該鉆探工具包括中子輻射源和至少兩個(gè)與所述源以不同間隔軸向間隔開來的探測(cè)器，所述探測(cè)器包括近探測(cè)器和遠(yuǎn)探測(cè)器，所述近探測(cè)器比所述遠(yuǎn)探測(cè)器更靠近所述中子輻射源；以及(b)計(jì)算機(jī)，用于組合所述至少兩個(gè)探測(cè)器測(cè)量的響應(yīng)，由此得到井孔周圍地層結(jié)構(gòu)孔隙度的測(cè)量值，因此所述至少兩個(gè)探測(cè)器的所述測(cè)量響應(yīng)是對(duì)來自于與所述地層結(jié)構(gòu)相互作用的所述源的核輻射的指示；使用所述計(jì)算機(jī)采用預(yù)定數(shù)學(xué)方程式計(jì)算所述探測(cè)器的至少一個(gè)所述測(cè)量響應(yīng)，從而得到不依賴于地層結(jié)構(gòu)密度的經(jīng)校正的探測(cè)器響應(yīng)；在所述近和遠(yuǎn)探測(cè)器對(duì)中，所述校正的探測(cè)器響應(yīng)和其它探測(cè)器響應(yīng)使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行組合從而形成校正比率；以及所述校正比率是對(duì)井孔周圍地層結(jié)構(gòu)孔隙度的指示。
30.依據(jù)權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中，所述測(cè)量的和校正的近探測(cè)器響應(yīng)包括近探測(cè)器計(jì)算速度，所述測(cè)量的和校正的遠(yuǎn)探測(cè)器響應(yīng)包括遠(yuǎn)探測(cè)器計(jì)算速度。
31.依據(jù)權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中，所述數(shù)學(xué)方程式是CRcorr＝CR×eβρ，其中CRcorr是校正的探測(cè)器計(jì)算速度，CR是測(cè)量的探測(cè)器計(jì)算速度，β是相對(duì)于密度的探測(cè)器靈敏度以及ρ是地層結(jié)構(gòu)密度。
32.依據(jù)權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中，使用預(yù)定的數(shù)學(xué)方程式對(duì)測(cè)量的近探測(cè)器響應(yīng)和測(cè)量的遠(yuǎn)探測(cè)器響應(yīng)進(jìn)行計(jì)算。
33.依據(jù)權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中，中子輻射源是發(fā)射快中子的同位素源。
34.依據(jù)權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中，所述近和遠(yuǎn)探測(cè)器是熱中子探測(cè)器。
35.依據(jù)權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中，所述近和遠(yuǎn)探測(cè)器是超熱中子探測(cè)器。
36.依據(jù)權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中，使用鉆繩傳輸所述工具。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種確定井孔周圍地層結(jié)構(gòu)孔隙度的中子測(cè)量方法，包括沿所述井孔傳輸工具，其中所述工具包括中子輻射源以及與所述源軸向間隔開來的至少一個(gè)探測(cè)器；產(chǎn)生用于所述至少一個(gè)探測(cè)器的測(cè)量的探測(cè)器響應(yīng)，該探測(cè)器指示由所述源與所述地層結(jié)構(gòu)相互作用的中子輻射；使用預(yù)定數(shù)學(xué)方程式產(chǎn)生所述測(cè)量的探測(cè)器響應(yīng)，并因此獲得不依賴所述地層結(jié)構(gòu)密度的經(jīng)校正的探測(cè)器響應(yīng)；以及從所述校正的探測(cè)器響應(yīng)確定井孔周圍地層結(jié)構(gòu)的孔隙度。本發(fā)明還涉及一種應(yīng)用所述方法的系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G01V5/08GK1619100SQ20041008996
公開日2005年5月25日 申請(qǐng)日期2004年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月8日
發(fā)明者達(dá)爾文·埃利斯, 貝努伊特·庫依特, 邁克爾·埃文斯, 查爾斯·凱斯, 弗朗科伊斯·阿利奧利 申請(qǐng)人:施藍(lán)姆伯格海外股份有限公司