RST RMT RPM测量方法.ppt

RST RMT RPM测量方法研究,江汉石油学院,1、生产测井中持率测量所面临的新问题 2、高含水井，斜井水平井条件下测量持水率 （1）脉冲中子能谱测井技术RST RMT RPM （2）一种新的测井仪器RST 3、利用RST测量持率的研究 （1）反演法及仪器灵敏度 （2）一种改进的方法四点法 4、实例 5、软件介绍 6、结论,主要内容,在高含水条件下，常规持水率仪分辨率下降，井筒持率难以精确确定； (2) 在斜井中，受复杂流型与轻重两相流体密度差的影响，无论仪器处在什么位置，均无法反映井筒中的整体流态，连续测量的持水率资料难以有效解释； (3) 在水平井中，流体分布更加复杂，常规垂直井测井仪器的解释关系式可信度降低。 电容式： 高含水 含量较低的油相被含量较高且导电良好的水相屏蔽 斜井、水平井 相分离、倾斜角度和流动状态,生产测井中持率测量所面临的新问题,脉冲中子伽马能谱技术 是一种综合测井技术，主要包括： 非弹性伽马（C/O）测量技术 俘获伽马（中子寿命）测量技术 活化/能谱示踪等技术 非弹性伽马（C/O）测量技术 利用加速器中子源发射（如14 MeV）的脉冲中子，测量快中子 与地层、井身和井内物质发生非弹性散射所产生的伽马能谱，该能谱反映被碰撞物质的特性(种类，数量)。分析能谱，可确定油、气、水信息。它是一种不受地层水矿化度、井斜影响，在套管井中有效测定含油饱和度和井筒持率的测井技术。,快中子的非弹性散射 中子与地层地相互作用 热中子的扩散和被俘获 快中子对原子核的活化,RST：,斯仑贝谢公司，90年代初， 脉冲中子能谱技术， Reservoir Saturation Tool，三相持率测井，,RST主要测量方式： 非弹性俘获方式（IC） 这种方式最重要的两条曲线是碳氧比曲线：即远碳氧比（FCOR）和近碳氧比（NCOR），它们被用来计算井筒中的持率。 因碳、氧元素的响应当量反映了油、水的信息，求持率时必须要用到碳氧比的信息。,RST的探测器,电子线路 光电倍增管 远探头 近探头 屏蔽层 中子发生器 这种型号的仪器提高了两个探头测量信号的对比度，但这是以牺牲测井速度为代价的。它的测井速度还不到直径为111/16in的RST的测井速度的一半。,RST改进了脉冲中子发生器中子猝发的形态，其形态基本是方波。 提高碳与氧伽马射线的差异 提高发射期间探测碳和氧的概率 减少俘获伽马射线的计数率 提高了计数率,晶体性能对比,这种新材料的晶体具有如下优点： （1）能量输出理想。 （2）密度高，提高了伽马射线的探测敏感度。 （3）衰变常数快，显著的提高了计数率。 （4）该闪烁晶体可以工作在150以上，而且不需要金属保温瓶。,RST使用了一种高灵敏度的光电被增管，以补偿GSO晶体的光输出较低的缺点。,在该测量方式下，对比常规碳氧测井仪器： 相同： 不受矿化度和井斜影响 不同： 1通过减小仪器直径，实现了过油管测量。 2通过对伽马探测器（主要是光电倍增管和晶体）和中子发生器的技术改进，提高了计数率和分辨率，降低了统计误差，提高了测量精度，并改善了仪器对测井环境（主要是温度和压力）的赖受性。 3测井速度普遍提高。 4适用于中高孔隙度（一般可以大于10%）的任何地层。,其他公司的过油管脉冲中子仪,康谱乐PND-S,其他公司的过油管脉冲中子仪,哈里伯顿- RMT,其他公司的过油管脉冲中子仪,阿特拉斯RPM,其他公司的过油管脉冲中子仪,共同点 （1） 都属于脉冲中子能谱测井类仪器。 （2）主要测量方式为非弹性俘获测量方式，利用该方式获得碳和 氧的信息，进行油、气、水评价。 （3） 可综合多种测量技术（中子寿命、碳氧比等）提取更多的 地层信息。 （4） 可以在低矿化度、斜井、水平井中测量。 （5） 采用多探测器，提高了仪器的分辨率。 （6） 仪器直径小，可以过套管测量。 （7） 是目前过套管储层评价仪器中分辨率、灵敏度、精度、准 确度等性能较理想的仪器。 （8） 测速快。,RST、RMT、PND-S和RPM的比较,主要区别 （1） 伽马探测器的晶体不同。 （2） 同种测量方式的时序各不相同。 （3） 测量曲线不同。 （4） 解释模型不同。,RST、RMT、PND-S和RPM的比较,RST双探测器解释模型,碳、氧元素的含量是岩石骨架、孔隙、井眼贡献的总和：,（1）,（2）,（3 ）,仪器响应灵敏度： NF(1,2,3)：近（远）探测器测得的含碳量对岩石骨架、地层油、井内油的灵敏度. NF(4,5,6)：近（远）探测器测得的含氧量对岩石骨架、地层水、井内水的灵敏度. G1：灵敏度，反映地层和井内充满水时的值. G2：灵敏度，反映井内充满水，当地层中油代替水后NICR(近远计数率比)值的变化. G3：灵敏度，反映地层充满水，当井内油代替水NICR值的变化. G4：灵敏度，反映地层充满水，当井内气代替水NICR值的变化.,中间变量,RST反演模型,说明 如果已知Ni、Fi、Gj（i=1., j=1. 4）再利用测量值，可得出中间变量A、B、C、D、E、H。据反演模型，可以反演出持率。 可见，在反演的过程中，能否预先有效获取Ni、Fi、Gj，是反演法成功的先决条件。,确定仪器响应灵敏度,Ni、Fi、Gi通过实验室刻度井66种环境组合确定，有一定的难度。特别是存在压力和安全性等技术难题，气的实际情况在实验室中无法测量，要由蒙特卡罗模型来模拟气的响应。还要建立空气井将模拟输出标准化。,反演法求取持率的困难,目前的做法是： （）在实验室中对各种测井环境下油、水的响应进行实测； （）用蒙特卡罗方法对实测情况进行模拟，以实测结果为参照，建立蒙特卡罗仿真模型； （）用蒙特卡罗仿真模型来模拟气的响应； （）最后根据测量和模拟建立相应的典型测井环境数据库。 对于属于非典型测井环境，其仪器灵敏度不包括在数据库中，可以结合实时测井环境参数，利用典型测井环境数据库，用插值的方法得到实时测井环境下的仪器灵敏度。,确定灵敏度的方法,(1)随机数方法,本方法依据灵敏度具体涵义，由已知数据NCOR、FCOR、 、S0来求取灵敏度。 1. 假设系数为（01）之间的随机数,附加约束条件进行反演计算. 2.对所求得的S0值进行限制,使之符合各层段平均值范围,从而得到一组符合条件的N、F值. 3.由概率分布获取符合条件最多的系数，确定为该层段的灵敏度. 该方法的优点是可在仅已知灵敏度系数范围的条件下对其进行大致确定（非典型测井环境下，确定非数据库灵敏度）。,(2)利用交会图 借助于FCOR和NCOR的交会图，利用多元线性回归方法，对灵敏度N1N6，F1F6进行求解。,确定灵敏度的方法,RST随机数法确定灵敏度的程序流程框图,RST反演持率的程序流程框图,获得仪器灵敏度的工作量巨大，且有相当大的难度。,因此，有必要找到一种不依赖仪器灵敏度的利用RST测井资料确定持率的新方法。四点法就是在这种背景下提出的。,四点法的提出背景,四点法的内涵 所谓四点法是利用构成四点图的四个特殊测量数据点之间的物理和几何关系，运用插值理论，结合实际的测量值NCOR、FCOR（近探测器碳氧比、远探测器碳氧比）和孔隙度等资料，快速、准确、直接地计算出持率（或饱和度）。它比反演法更便捷、更直接、更有效，是一种不依赖仪器灵敏度的求取持率的新方法。,测得的数据点在四边形区域内,四点图,利用四点图获得持率的基本方法： 1）获得刻度井中探测器测得的四组特殊值，在座标图上产生四个基点并构成四点图。 2）利用四个基点之间的物理和几何关系，运用插值理论，并结合实际测井值，直接精确计算出持率。,四点法的模型,再由四基点的几何关系， 最后得到持水率：,由四基点的物理关系，得到任一点的持水率：,四点动态查值图,可针对不同的地层、深度，实现动态查值,通过建立各种地层环境下的四点图的数据库，实现动态查值。动态查值充分体现了四点法的优点，即：简单、快捷、直接。,实 例四点法,（1）四点法实例一,用四点法处理1号井测井资料，把得到的持率与反演法获得的持率进行对比，发现两种方法计算的持率值基本一样。,四点法,（2）四点法实例二,在利用四点法获取持率的同时，也可以用类似的方法获取饱和度。利用四点法对2号井进行处理，获得了持率和含油饱和度。其解释结果见下表。,对1号井和2号井的处理结果进行分析，认为1号井用四点法处理的结果较好，误差比2号井的小。在排除测量数据存在误差的情况下，认为造成这种现象的主要原因是由于在根据孔隙度等因素选取四基点时，1号井选取的四基点比2号井的更合理。,孔隙度对四点法影响的分析 四点法是建立在RST四点图的四个基点的基础上，运用插值的方法求持率和饱和度。因此，四个基点的具体取值很关键，但基点的值受井筒、套管、地层岩性和孔隙度的影响，特别是在已知岩性和井况的情况下，地层孔隙度的因素对基点值的影响就 尤为突出。图8-7、8、9、10中表示的是RST在实验室中测到的不同孔隙度条件下的四点图的基点。通过对下图和例二的分析，认为孔隙度对四点法的精度影响很大。,1 WN井实际资料概况介绍 WN井中侏罗统三间房组属辫状河和扇三角洲沉积体系，其岩性剖面为大段泥岩中夹小段砂岩，岩性以粉砂岩、泥岩为主，粗砂岩、中细砂岩较多，砾岩极少。岩性分选中等偏差，粒级范围较宽，储层胶结物以泥质为主，占10-20% ，灰质次之，仅占1-4%。WN井储层孔隙度14.8-18.9%、空气渗透率12-20um、泥质含量9-14% 、束缚水饱和度22-35%。,实 例反演法,2 分析测井数据文件索引 部分处理过的数据索引:,表 10.1 1377.251391井段的灵敏度系数结果表格,图10.1 1377.251391井段实测持水率与求取持水率的对比图,3 利用随机数法的处理结果,表10.2 13961400.6井段的灵敏度系数结果表格,图10.2 1396.01400.6井段实测持水率与求取持水率的对比图,表10.3 1421.51427.0井段的灵敏度系数结果表格,图10.3 1421.51427.0井段实测持水率与求取持水率的对比图,表10.4 1432.01441.0井段的灵敏度系数结果表,图10.4 1432.01441.5井段实测持水率与求取持水率的对比图,表10.5 1444.01451.6井段的灵敏度系数结果表,图10.5 1444.01451.6井段实测持水率与求取持水率的对比图,4 利用交会图解释方法的处理结果,表10.6 交会图解释方法求取的灵敏度系数与误差分析,图10.6 13731455井段的实测持水率与求取持水率的对比图,5 解释结果表和成果图,表 10.7 各层段解释结果表,图10.7 持率与饱和度成果图,1、生产测井中持率测量所面临的新问题 2、寻找在低矿化度、矿化度未知、斜井及水平井条件下有效测量持率的技术和新仪器 （1）脉冲中子能谱测井技术 （2）一种新的测井仪器RST 3、利用RST测量持率的研究 （1）反演法及仪器灵敏度 （2）一种改进的方法四点法 4、实例 5、软件介绍 6、结论,主要内容,1本研究的创新点 1尝试用一种新的方法确定仪器灵敏度，即随机数方法。 2在研究了低矿化度、矿化度未知和大斜度井中常规测井仪器不能有效测持率的原因的基础上，首次从工作机理上论述了RST能克服常规测井仪器弊端的原因，并对国际上几种与RST工作机理类似的仪器进行了对比分析。 3创立了不需要预先确定仪器灵敏度的利用RST测井资料确定井筒持率（或饱和度）的四点法模型、四点图及其方法。 4提出了四点法动态查值的思想。,2结论及建议,1、RST类仪器是目前在斜井、水平井中进行储层动态监测的最理想的仪器。 2、利用随机数法可以分层确定RST的仪器灵敏度 3、反演法求取的持水率与实际持水率的可比性好，可以用反演法较为准确地求取持水率。 4、对比四点法求取的持率与反演法求的持率，可以看出四点法的精度与反演法的精度大体一致，同时由于四点法不依赖仪器灵敏度，具有工作效率高的优点，因而四点法有较高的实用性。 5、孔隙度等地层条件对四点法的精度影响较大 建议在今后一方面要通过RST测井实践，进一步验证四点法的实用性，另一方面应在减少系统误差上多下工夫，进一步提高测量符合率。,本研究的主要内容 1. 对目前生产测井中测量持率所面临的主要问题进行研究，着重分析低矿化度区块，矿化度未知区块、斜井中和水平井中常规测井持水率仪器不能有效测持率的原因。 2. 在对常规持水率仪和国内外研究现状进行认真分析的基础上，找到有效解决低矿化度区块、斜井和水平井持水率测量的复杂问题的有效技术和新型测井仪器。 3. 概述脉冲中子伽马能谱/时间能谱测井技术，重点对RST测量持水率的核心技术：非弹性伽马能谱（C/O）测井技术进行研究。 4. 从RST的研制背景、仪器结构、三种测量方式、数据采集到主要功能的研究着手，对比分析两种型号的RST，探讨国际上几种与RST功能相近的仪器：RMT、RPM和PND-S。 5. 结合RST测持水率的功能，深入研究RST仪器的核心部分：RST探测器，探讨探测器各部分的工作机理。,6. 从确定持水率的方法着手，在分析GST单探测器Hertzog解释模型的基础上，给出RST双探测器碳氧比解释模型，并建立RST的反演模型。 7. 研究RST测井数据在ASCII格式下的文件索引。 8. 重点研究反演法求持率的核心问题：仪器灵敏度的确定。讨论用交会图法和加入其它孔隙度信息两种方法确定仪器灵敏度，并尝试用一种新方法“随机数方法”确定仪器灵敏度。在此基础上，推导用反演法求持率的方法。 9. 针对反演法对仪器灵敏度的依赖性和仪器灵敏度的确定存在相当大的难度的现状，提出一种利用RST求持率的改进方法“四点法”，建立四点法解释模型，提出一种利用四点图进行动态查值的思想。用实例对比反演法与四点法的解释结果，进一步证明四点法的实用意义。 10. 收集整理油田RST测井资料，进行处理后给出处理结果及成果图。,