隨鉆方位伽馬測井方法基礎(chǔ)研究

1、中圖分類號(hào)： 單位代碼： 學(xué) 號(hào)： 碩士學(xué)位論文 隨鉆方位伽馬測井方法基礎(chǔ)研究 學(xué)科專業(yè)： 地球探測與信息技術(shù) 研究方向： 測井理論方法與技術(shù) 作者姓名： 袁超 指導(dǎo)教師： 張鋒教授 二。一二年六月 ： ： （） 關(guān)于學(xué)位論文的獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，論文中有關(guān)資料和數(shù)據(jù)是實(shí)事求是的。盡我所知，除文中已經(jīng)加以標(biāo)注和致謝外，本論文不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫的研究成果，也不包含本人或他人為獲得中國石油大學(xué)（華東）或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作出了明確的說明。 若有不

2、實(shí)之處，本人愿意承擔(dān)相關(guān)法律責(zé)任。 學(xué)位論文作者簽名： 老起 日期：。，年月乒日 學(xué)位論文使用授權(quán)書 本人完全同意中國石油大學(xué)（華東）有權(quán)使用本學(xué)位論文（包括但不限于其印刷版和電子版），使用方式包括但不限于：保留學(xué)位論文，按規(guī)定向國家有關(guān)部門（機(jī)構(gòu)）送交學(xué)位論文，以學(xué)術(shù)交流為目的贈(zèng)送和交換學(xué)位論文，允許學(xué)位論文被查閱、借閱和復(fù)印，將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存學(xué)位論文。 保密學(xué)位論文在解密后的使用授權(quán)同上。 學(xué)位論文作者簽 日期：乞 年 月 么 指導(dǎo)教師簽名： 日期：口，年月髟日 摘 要 近年來，隨著大斜度井和水平井不斷增加，隨鉆測井技術(shù)發(fā)展

3、迅速，方位伽馬測井是在隨鉆測井中的必測項(xiàng)目。隨鉆方位伽馬測井是在隨鉆過程中利用多個(gè)探測器探測地層自然放射性，其測量數(shù)據(jù)具有方位特性，不僅可以實(shí)現(xiàn)常規(guī)自然伽馬應(yīng)用，更重要的是可以作地質(zhì)導(dǎo)向以及對地層進(jìn)行方位伽馬成像，更好的評(píng)價(jià)地層。因此，開展隨鉆方位伽馬測井方法基礎(chǔ)研究具有重要意義。 通過對國內(nèi)外隨鉆方位伽馬測井調(diào)研，了解國內(nèi)外其測井方法及儀器發(fā)展現(xiàn)狀；理論計(jì)算不同條件下自然伽馬沿井軸分布規(guī)律，建立隨鉆方位伽馬測井方法研究理論基礎(chǔ)。對測井儀器參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化選擇，得出最小泥漿導(dǎo)流通道直徑為，；鉆鋌對伽馬探測器計(jì)數(shù)影響很大，測井解釋中需要對鉆鋌厚度進(jìn)行校正；鉆鋌開槽為形；探測器置于開槽鉆鋌中要比置于泥

4、漿導(dǎo)流通道中計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)性要好；探測器背部需要加屏蔽材料，屏蔽體材料為鎢或鉛時(shí)屏蔽效果較好，屏蔽體厚度為；測井儀器采用四探測器測量要優(yōu)于三探測器測量：探測器最佳長度為，并得出不同條件下探測器最佳直徑，在常規(guī)鉆鋌直徑為、泥漿導(dǎo)流通道為條件下鉆鋌最佳直徑為并得出測井儀器通過記錄不同探測器在不同扇區(qū)內(nèi)伽馬計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)方位測量的數(shù)據(jù)采集方式。利用蒙特卡羅數(shù)值模擬，得出隨鉆方位伽馬測井探測深度在，探測器長度為和時(shí)縱向分辨率為和并得出地層傾斜角度及地層厚度對自然伽馬曲線響應(yīng)特征有很大影響，放射性地層飽和厚度為，地層傾角角度很大及地層較薄時(shí)，自然伽馬曲線可能出現(xiàn)雙峰現(xiàn)象。研究了儀器穿過不同放射性斜地層和斷層時(shí)上下方

5、位自然伽馬曲線響應(yīng)，得出指導(dǎo)鉆頭鉆進(jìn)軌跡方法，并得出定量預(yù)判鉆頭到放射性界面距離，為地質(zhì)導(dǎo)向研究提供理論依據(jù)。實(shí)現(xiàn)隨鉆方位伽馬成像下演模擬，研究不同條件下地層方位伽馬成像以及不同井眼條件對方位伽馬成像的影響，并得出利用成像圖求取地層傾角和地層厚度計(jì)算方法。 關(guān)鍵詞：隨鉆方位伽馬測井，地質(zhì)導(dǎo)向，方位伽馬成像，基礎(chǔ)研究 （ ） （） ， （） ， ， ， ， ， ， ， ， ； ， ， ； ， ； ； ； ， ， ； ； ， ； ， ， ； ， ， ?悖? ， ， ， 、析 ： ， ， 目 錄第一章緒論 選題依據(jù)及研究意義 選題依據(jù)。 研究意義 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 國外研究現(xiàn)狀 隨鉆方

6、位伽馬測井應(yīng)用 研究內(nèi)容與關(guān)鍵問題 研究內(nèi)容 關(guān)鍵問題。 研究方法與技術(shù)路線 研究方法 技術(shù)路線第二章隨鉆方位伽馬測井方法 核物理基礎(chǔ)和地質(zhì)基礎(chǔ) 地層自然伽馬場分布及沿井軸分布規(guī)律 無限大各向同性放射性地層自然伽馬場分布 直井條件下無限大均勻放射性地層自然伽馬沿井軸分布規(guī)律 水平井條件下軸向有限厚度放射性地層自然伽馬沿井軸分布規(guī)律 水平井條件下徑向有限厚度放射性地層自然伽馬沿井軸分布規(guī)律。 隨鉆方位伽馬測井儀測量原理。 隨鉆方位伽馬測井影響因素 第三章隨鉆方位伽馬測井儀參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì) 測井儀總體設(shè)計(jì) 開槽鉆鋌參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)。 最小泥漿導(dǎo)流通道 鉆鋌對探測器計(jì)數(shù)影響 鉆鋌開槽 開槽鉆鋌抗扭強(qiáng)度 探測

7、器參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì) 探測器位置對伽馬探測器計(jì)數(shù)影響 探測器背部屏蔽 探測器數(shù)目。 探測器長度 探測器直徑 數(shù)據(jù)采集方法 數(shù)據(jù)采集扇區(qū)分配 扇區(qū)計(jì)數(shù) 儀器參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案第四章 方位伽馬地質(zhì)導(dǎo)向響應(yīng)特性正演模擬 探測特性一 探測深度 縱向分辨率 薄層及地層傾斜角度對自然伽馬曲線響應(yīng)特性影響 薄層影響 不同界面角度影響 不同地層傾斜角度影響。 地質(zhì)導(dǎo)向正演模擬 鉆遇放射性斜地層 鉆遇放射性斷層。 復(fù)雜地質(zhì)模型。 定量預(yù)判鉆頭到放射性界面距離。 、結(jié)第五章方位伽馬成像正演模擬“ 鉆遇放射性斜地層?！?放射性斜地層方位伽馬成像 地層傾斜角度和層厚的影響。 鉆遇多個(gè)放射性斜地層 鉆遇放射性斷層 斷層兩斷塊厚

8、度相同，傾斜角度相同，不同 斷層兩斷塊厚度相同，傾斜角度不同，相同一 斷層兩斷塊厚度不同，傾斜角度相同，相同 鉆遇放射性尖滅地層 井眼條件對方位伽馬成像的影響 井眼尺寸。 儀器偏心 井眼流體。 小結(jié)結(jié)論參考文獻(xiàn)攻讀碩士學(xué)位期間取得的學(xué)術(shù)成果致謝 中國石油大學(xué)（華東）碩士學(xué)位論文 第一章 緒論選題依據(jù)及研究意義選題依據(jù) 近年來，隨著大斜度井和水平井不斷增加，隨鉆測井技術(shù)發(fā)展迅速，與常規(guī)測井資料相比，隨鉆測井資料更為客觀真實(shí)的反映地層的實(shí)際地質(zhì)特征，其中隨鉆方位伽馬測?/b是隨鉆測井中得必測項(xiàng)目。由于隨鉆方位伽馬測井采用多個(gè)探測器，其測量結(jié)果具有方位特性，除了識(shí)別巖性、計(jì)算泥質(zhì)含量等常規(guī)伽馬測井應(yīng)

9、用外，實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)可以作為地質(zhì)導(dǎo)向重要資料，另外方位探測的地層自然伽馬數(shù)據(jù)可以對地層進(jìn)行成像顯示，對地層進(jìn)行更好的評(píng)價(jià)引。 目前國外各大石油服務(wù)公司紛紛推出隨鉆方位伽馬測井儀器，在地質(zhì)導(dǎo)向和地層評(píng)價(jià)中發(fā)揮了重大的作用，例如貝克休斯公司的隨鉆集成化系統(tǒng)平刨叫、哈里伯頓公司的鉆頭伽馬成像儀（）】、斯倫貝謝公司的多功能隨鉆測井平臺(tái)的方位自然伽馬測量部分【等；國內(nèi)對隨鉆方位伽馬測井技術(shù)也有一定研究，但是相比與國外先進(jìn)技術(shù)，國內(nèi)對隨鉆方位伽馬測井技術(shù)以及儀器研究發(fā)展比較緩慢，相對于國外先進(jìn)技術(shù)差距較大，大部分仍采用國外產(chǎn)品，隨鉆方位伽馬測井儀器在國內(nèi)應(yīng)用也主要是雇傭國外石油服務(wù)公司【，。因此，借鑒國外先

10、進(jìn)技術(shù)，發(fā)揮國內(nèi)技術(shù)力量來研制自己的隨鉆方位伽馬測井儀器是核測井儀器研制和石油開發(fā)的迫切需求。 本課題是建立在國家重大專項(xiàng)“地層評(píng)價(jià)隨鉆測井技術(shù)與裝備”（）以及航天科工慣性技術(shù)有限公司的“隨鉆方位伽馬、中子孔隙度及密度測井技術(shù)研究”項(xiàng)目基礎(chǔ)之上。隨鉆方位伽馬測井是利用多個(gè)探測器進(jìn)行探測，測量資料具有方位特性，但是探測器偏心和儀器轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)使測量的伽馬曲線與常規(guī)自然伽馬測井得到的自然伽馬曲線有很大不同【】，難以用常規(guī)測井方法解釋，特別是在隨鉆條件下水平井和大斜度井中【】。另外，在隨鉆過程中自然伽馬儀器是開槽后放在鉆鋌中，與常規(guī)自然伽馬儀器也有很大差別。因此，開展隨鉆方位伽馬測井方法基礎(chǔ)研究很有必要。

11、研究意義 隨著石油工業(yè)發(fā)展，大型整裝油氣田數(shù)量不斷減少，石油工業(yè)勘探開發(fā)已轉(zhuǎn)向那些困難和邊緣油藏規(guī)模更小、油層更薄、裂縫油藏和物性差的油藏。開發(fā)這些油藏，傳統(tǒng)的直井已無法提高采收率和增加產(chǎn)量，為解決這一問題定向井應(yīng)運(yùn)而生。另外，在海 第一章緒論上鉆井中水平井和大斜度井占大多數(shù)。定向井應(yīng)用使鉆頭最大化地在油氣藏中最有價(jià)值的地帶鉆進(jìn)，對于高效開發(fā)復(fù)雜油氣藏具有重要意義，現(xiàn)已田開發(fā)獲得最大效益的至關(guān)重要手段【】。而水平井的鉆進(jìn)中傳統(tǒng)測井方法已不能滿足需要，于是適宜水平井鉆井的隨鉆測井技術(shù)很快發(fā)展起來。 在水平井和大斜度井鉆井過程中，隨鉆方位伽馬測井是地質(zhì)導(dǎo)向最常用的方法之一，】。傳統(tǒng)自然伽馬測量是世

12、紀(jì)年代作為第一種非電法測井引入，可以用來測定泥巖、劃分地區(qū)剖面、把泥巖和純地層區(qū)分開來，自然伽馬測井曲線通常用來作井與井之間的地層對比，以便粗略地識(shí)別巖性、估算地層中的泥質(zhì)含量【，。隨鉆方位伽馬測井原理與常規(guī)自然伽馬測井原理類似，都是測量地層自然放射性。但是，在隨鉆方位伽馬測井是利用多個(gè)探測器測量，其測量數(shù)據(jù)具有方位特性。另外，由于在隨鉆測量過程中，測量信息受到泥漿侵入等影響很小，測井參數(shù)更真實(shí)的反映原狀地層信息。近年來，國外隨鉆測井及相關(guān)技術(shù)發(fā)展較快，資料應(yīng)用也越來越廣泛，在大斜度井和水平井中取得良好效果。國內(nèi)對隨鉆測井技術(shù)有一定研究，但是相對于國外先進(jìn)技術(shù)比較落后。目前國內(nèi)對于隨鉆方位方位

13、伽馬測井技術(shù)以及儀器研究很少，至今未有對隨鉆方位伽馬測井方法完善研究，隨鉆方位伽馬測井儀器在國內(nèi)應(yīng)用也主要是雇傭國外測井服務(wù)公司，所以借鑒國外先進(jìn)技術(shù)方法開展對隨鉆方位伽馬測井方法基礎(chǔ)研究具有重大意義。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國內(nèi)研究現(xiàn)狀 近幾年來，在我國隨著油田勘探開發(fā)程度的加大，油氣開發(fā)開發(fā)轉(zhuǎn)向一些開發(fā)難度較大的油藏。在鉆井過程中，定向井和水平井代替了傳統(tǒng)直井，鉆頭鉆進(jìn)過程中要實(shí)時(shí)了解鉆頭周圍地層參數(shù)，調(diào)整井眼軌跡使鉆頭盡可能的在有利的油氣層內(nèi)鉆進(jìn)，提高油氣的采收率以及油氣產(chǎn)量，因此隨鉆測井技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并迅速發(fā)展。 隨鉆方位伽馬測井是地質(zhì)導(dǎo)向重要手段之一，但現(xiàn)在國內(nèi)技術(shù)研究發(fā)展相對緩慢，到目前為止，

14、只是幾家研發(fā)單位簡單地把自然伽馬短節(jié)放在鉆鋌泥漿導(dǎo)流通道內(nèi)進(jìn)行自然伽馬測量，未能實(shí)現(xiàn)方位伽馬測量，相比于國外先進(jìn)技術(shù)差距很大【們。國外研究現(xiàn)狀 在國外，隨鉆方位伽馬測井已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步，技術(shù)及測量儀器已逐漸成熟，儀器的系列化、商業(yè)化程度已經(jīng)很高。、 和 中國石油大學(xué)（華東）碩士學(xué)位論文 公司的儀器基本上能代表現(xiàn)在隨鉆自然方位伽馬儀器發(fā)展現(xiàn)狀，以下就這幾 個(gè)公司的儀器做介紹。 （）公司 公司的服務(wù)中提供自然伽馬測量的有、以及，其中、與可提供方位伽馬成像。多功能隨鉆測井平臺(tái)（）【】 公司于年推出多功能隨鉆測井儀器，儀器適合的井眼 條件為 ，最大的操作溫度和操作壓力分別為”（ ”可達(dá) 到”），和 。它將地層評(píng)價(jià)、井位布置以及鉆井優(yōu)化測量集于一體，可以提供 中子孔隙度、體積密度、雙頻陣列感應(yīng)電阻率、元素俘獲能譜、地層宏觀俘獲截面、成像測井（自然伽馬成像、伽馬伽馬密度成像以及光電因子成像）、超聲波井徑、井斜以及鉆井參數(shù)測量（包括環(huán)壓、環(huán)溫等）。其中，自然伽馬測量部分位于儀器的最前端，實(shí)現(xiàn)近鉆頭測量地層自然放射性：測量時(shí)