基于溴化镧探测器的负源距密度测井研究

为弥补传统双源距密度测井仪器纵向分辨率低、受井眼影响大的缺陷以及碘化钠(NaI(Tl))探测器的不足,提高密度测井识别油气层的能力,我们采用MCNP5蒙特卡罗模拟程序模拟研究了密度测井在负源距下增加溴化镧(LaBr_3(Ce))探测器.首先对比研究了LaBr_3(Ce)探测器与NaI(Tl)探测器的探测效率、能谱和响应特征;然后模拟计算LaBr_3(Ce)探测器源距与光子通量的关系、负源距光子通量能谱、负源距探测深度与源距的关系、气层负源距光子通量与密度的关系.结果表明:LaBr_3(Ce)探测器在密度测井中比NaI(Tl)探测器探测效率高、能峰高、峰总比大;负源距探测器与传统长、短源距探测器的响应规律近似相反;负源距探测器源距小,纵向分辨率高;探测深度浅,主要反映泥饼的性质,从而为泥饼校正提供丰富数据.因此,在双源距密度测井负源距区增加LaBr_3(Ce)探测器可以提高地层密度的灵敏度、测量精度、纵向分辨率和改善泥饼及薄层校正效果,为有效勘探开发油气藏提供测井技术支持.     

欠平衡和超平衡测井条件下气层的中子和密度测井响应特征——以西部某油田砂岩气藏为例

研究气层在欠平衡和超平衡测井条件下响应特征的差异,对于欠平衡条件下天然气储层的评价和测井资料的应用具有指导意义.利用Monte Carlo数值模拟技术,计算得到了在欠平衡和超平衡测井条件下,补偿中子和密度测井随井眼直径、地层孔隙度和含气饱和度的变化关系.从而得出,在井眼直径较小时,密度和中子测井,在超平衡测井或欠平衡测井条件下,对气层的响应特征基本相同,欠平衡密度测井资料可以正常应用,不需要做校正处理;当井眼直径较大时,井内介质对探测器的影响不同,需要对欠平衡测井资料做井径的影响校正.     

基于单能窄束伽马射线算法计算高分辨率屏蔽自然伽马探测器的三维测井响应

本文应用单能窄束伽马射线理论建立高分辨率屏蔽自然伽马探测器三维测井响应的数值模拟算法.首先利用单能窄束原理,用稳态扩散方程描述伽马光子密度的空间分布,根据扩散方程基本解、放射源空间分布、探测器位置和屏蔽情况,将屏蔽探测器上的总伽马通量表示成放射性地层中的有效探测区域上的体积分和晶体表面上有效接收面的面积分形式.并根据伽马射线传播路径和探测器屏蔽情况,给出有效探测区域的解析表达式,通过数值积分法计算任意复杂情况下探测器上的自然伽马通量,获得伽马测井响应的3D数值模拟算法.并通过数值模拟结果与模型井数据的对比验证了该算法的有效性.最后通过3D数值模拟算法系统研究考察晶体形状（圆柱形晶体、方形晶体）、晶体长度、仪器在井轴中的位置（居中屏蔽探测器、贴井壁屏蔽探测器）、以及测速等不同情况下自然伽马测井响应,设计出新型高分辨率自然伽马测井仪器.     

小井径双源距碳氧比C/O测井的影响因素及处理

研究各种地层和井眼环境因素对碳氧比C/O测井长、短源距探测器的影响规律，可以为C/O测井仪器的刻度方法提供指导，为解释模型的建立和数据处理提供依据.本文用Monte Carlo方法，计算了C/O值随井眼直径、水泥环厚度、套管直径、孔隙度、含油饱和度、地层岩性和油密度的变化规律.从中看出，当井内流体为油时，井径或套管直径增大，C/O值增大，井眼影响增大；当井内流体为水时，井径或套管直径的增大，C/O值减小；水泥环厚度增加时C/O值减小；当井眼条件不变时，地层孔隙度越大，含油饱和度越大，C/O值越大，对测井越有利；反之，地层孔隙度越小，含油饱和度越小，C/O值越小，对测井不利；地层岩性对C/O值的影响显著，相同条件下，碳酸盐岩比砂岩的C/O值高；油密度越大，C/O值越大.文中还提出了一种消除这些因素影响的数据处理方法     

瞬变电磁波测井边界远探测方法研究

随钻地质导向钻井的关键在于对边界的探测,为提高仪器探测深度,时谐源激励的电磁波测井方法通常采用降低频率、增大源距的方式.瞬变电磁波测井信号源的突然关断产生会产生感应涡流,涡流随时间向地层深部扩散,与时谐源激励方式相比,其探测深度更大且测量过程不受信号源的干扰.因此,本文提出一种时间域瞬变电磁波测井边界远探测方法,采用余弦变换的数值滤波算法,模拟层状地层同轴发射接收线圈的瞬变电磁波测井响应,结果显示,地层电导率越大,电磁波传播速度越慢,测量晚期感应电动势与地层电导率线性相关;通过定义层状介质总场与线圈系所在当前层背景场的差值可方便提取界面信息,对界面的探测距离可达数十米;瞬变电磁波测井响应受源距的影响很小,为利用短源距实现远探测提供了可能.瞬变电磁波测井与时谐源电磁波测井相比优势明显,在电磁波测井领域中应用前景广阔.     

过套管电阻率测井仪器的径向探测特性

为研究过套管电阻率测井仪器的径向探测特性,本文给出了反映地层径向介质变化的几何因子.利用过套管电阻率测井的传输线方程实现了电阻率测井几何因子的数值计算,针对Schlumberger公司的CHFR测井仪和俄罗斯的ЭКОС-31-7测井仪分别计算了几何因子响应曲线,通过曲线分析发现：两种测井仪对低侵剖面（有低阻流体侵入）均有较大的探测半径,但随侵入流体电阻的增大（高侵剖面）仪器的径向探测半径在减小,本文的研究为地层电阻率测井解释和仪器径向探测特性分析提供了理论依据.     

基于微扰理论的伽马-伽马密度测井快速正演方法

伽马-伽马密度快速正演结果作为中子和密度联合反演模型的输入,对实时反演确定地层几何结构及属性参数具有重要的意义.基于时间独立的玻耳兹曼输运方程,结合微扰理论与蒙特卡罗(Monte Carlo N Particle Transport Code,MCNP)模拟,形成了伽马-伽马密度快速计算方法.以双源距补偿密度仪器参数为...     

脉冲中子源密度测井进展

密度是储层评价的重要参数.传统的密度测井是测量137Cs同位素放出的伽马射线与地层作用后的剩余伽马射线强度.虽然在密度测量方面已经非常成熟,但是由于同位素源具有放射性危害,使得脉冲中子源密度测井技术应运而生.脉冲中子密度测井使用电控脉冲中子源,中子源发射14MeV的快中子,通过非弹散射和俘获放出伽马射线,伽马射线在伽马源和探测器之间的地层中衰减,据此计算地层密度.脉冲中子密度测井可以计算密度、识别地层骨架,且探测深度大,没有放射性危害,因此越来越受到青睐,商用测井仪器已投入使用.另一方面,因为脉冲中子源密度测井与传统密度测井本质上有所区别,次生伽马源能量不单一、位置不固定,使得该方法的研究也面临着一些新的挑战,需要进一步深入的研究与测试.本文对脉冲中子源密度测井的方法原理、γ场特性、仪器的研究与应用以及未来发展方向进行介绍,以期对我国未来此类仪器的研发与解释方法研究提供一定的借鉴.     

测井技术新进展综述

在过去几年里,测井技术受石油勘探开发需要所推动,并借助现代电子和信息技术的新成就,发展十分迅速.三分量感应和正交偶极声波等新型成像测井仪器的出现,使地层各向异性研究成了热点.网络测井作为新一代测井系统,处于研制和完善阶段.新的裸眼井测井仪器,如新型的满贯组合测井系统、三分量阵列感应测井仪、油基泥浆电阻率成像测井仪等得到进一步改进.新的套管井测井仪器,如过套管电阻率测井仪、新型脉冲中子类测井仪等不断出现并得到改进.随钻测井系列不断增加,如随钻核磁共振测井、随钻地层测试,等等.新的测量工艺技术,如过套管地层测试、井下永久传感器工艺技术等正日趋成熟.新的测井概念,如测井-取心联作、套管外取心、动电测井、套管钻井测井等,给人耳目一新的感觉.对国外测井技术现状和水平进行全面而深入的研究,对于我们当前的科研和生产具有指导和借鉴作用.本文综合评述了近几年测井技术六个方面的重大进展：（1）岩石物理性质;（2）测井地面系统;（3）裸眼井测井;（4）套管井测井;（5）随钻测井;（6）射孔、取心和测试.在深入研究的基础上探讨了测井技术的发展方向,主要结论是岩石各向异性仍将是岩石物理研究的一个重点,测井传感器的物理模拟和数值模拟在测井仪器的设计中将扮演越来越重要角色,测井地面系统的发展主要集中在网络化、综合化的方向上,井下仪器的发展主要体现在集成化和阵列化的发展方向上.从长远看,随着井下永久传感器和施工工艺技术不断发展和完善,套管井测井中的许多项目最终会被取而代之.随钻测井技术仍将迅猛发展,随钻测井必将逐步取代电缆式裸眼测井.     

过钻杆中子孔隙度测井的蒙特卡罗模拟

过钻杆存储测井是评价水平井、大斜度井地层参数的一种重要的测井方式.本文针对过钻杆中子孔隙度测井中源和探测器相对钻杆的位置开展研究,并与电缆、随钻中子孔隙度测井响应进行了对比.利用蒙特卡罗方法建立了过钻杆、电缆及随钻中子孔隙度三种仪器模型,模拟研究了热中子分布及近、远探测器计数比值与孔隙度的响应关系,分析了孔隙度测量精度和相对灵敏度以及井眼尺寸的影响.结果表明:源在钻杆内探测器在钻杆外的测量方式近探测器计数率和孔隙度测量精度高;且低孔隙度时相对灵敏度高,同时防止测量过程中放射源的脱落.随着孔隙度增大,随钻仪器近探测器计数率增加,而电缆与过钻杆仪器计数率降低;随着井眼尺寸增加,近、远热中子计数率比值率增大,过钻杆和电缆近探测器计数率降低,随钻近探测器计数率增加.源在钻杆内探测器在钻杆外的测量方式在保证孔隙度测量精度及灵敏度的同时,提高了放射性源测井的安全性.     

PNN测井方法的蒙特卡罗模拟结果研究

PNN（脉冲中子-中子）测井是利用He-3管记录热中子时间谱，通过获取地层宏观吸收截面来确定含水饱和度的方法.本文利用蒙特卡罗方法（MCNP-4C）模拟了不同地层水矿化度、孔隙度、饱和度和井眼等条件下的热中子时间谱，研究了地层宏观吸收截面与地层水矿化度的关系，从理论上确定PNN测井适合的地层水矿化度范围约为10～100 g/L，在地层水矿化度为50 g/L时适于测井的孔隙度下限约为10%.井眼流体不同，地层的热中子计数率不同，但对地层宏观吸收截面影响较小.利用远近探测器热中子计数比值可以确定孔隙度，并提出了根据不同岩性和饱和度的地层宏观吸收截面与孔隙度的交会图来评价骨架、含水饱和度以及确定油层、水层和气层的方法.PNN测井方法在低地层水矿化度、低孔隙度地层比其他方法具有优势.     

Neutron and density logging responses to gas reservoir for well-balanced and under-balanced logging:Gas reservoirs of sandstone in a western China field

Studying the response differences between neutron and density logging of gas reservoir for well-balanced and under-balanced logging will be of significance in evaluation of gas reservoir under the under-balanced condition and application of logging data. With Monte Carlo simulation technique,the paper obtains the relationship between neutron and density logging measurement and borehole di-ameter,porosity or gas saturation for well-balanced and under-balanced logging. The conclusions show that the response trend of under-balanced logging to gas reservoirs agrees with that of well-balanced logging with small borehole,and under-balanced logging data can be used usually as well-balanced logging data. When borehole diameter is large,under-balanced logging data should be corrected for the influences of borehole.     

用柱状成层各向异性介质的并矢Green函数模拟偏心对多分量感应测井响应的影响

采用偏心状态下柱状成层各向异性(横向各向同性)介质中并矢Green函数的解析表达式高效模拟多分量感应测井仪器在井眼中偏心时的响应.为提高精度,在模拟时考虑到了金属心轴、绝缘保护层的存在以及各分量线圈系的具体形状.数值模拟结果表明,当井眼内钻井液电导率相对较高、地层电导率相对较低时,偏心对仪器响应的影响较大,尤其是对短线圈距线圈系的影响更为明显,必须进行偏心效应校正.当钻井液电导率相对较低时,偏心对线圈系响应的影响可忽略不计.对位于相对低电导率井眼中的线圈系而言仪器方位角的影响可忽略不计,而当线圈系位于相对高电导率井眼中时仪器方位角的影响极为明显.当仪器偏心率较小时线圈系的响应随仪器方位角的变化较小,仪器偏心率越大线圈系的响应随仪器方位角的变化越明显.     

一种锥束CT动态Bowtie的蒙特卡罗模拟研究

在CT中,前置于患者的衰减器（"Bowtie滤波器"或"Bowtie"）被用来减少患者所受的辐射剂量和帮助满足探测器的动态范围,同时Bowtie也能提高CT图像质量。传统的静态滤波器对调制X射线能力有限,我们之前提出了一种能够有效调制X射线的动态Bowtie滤波器。本文使用蒙特卡罗模拟方法设计和研究提议动态Bowtie滤波器。首先,建立了一个仿真框架,包括一个目标试样和一个由反射靶生成的多能谱射线源。接着,一个设计试样被用来辅助设计针对于目标试样的动态Bowtie滤波器。最后,我们分别从没有Bowtie滤波器和带有动态Bowtie滤波器两种模式中,模拟获得两个试样的投影数据并进行分析研究。结果显示,在设计的动态Bowtie作用下,到达探测器的X射线动态范围明显减小、X射线光子通量一致性很好,并且动态Bowtie可以减小辐射剂量和提高CT图像质量。      

Inversion of time-dependent nuclear well-logging data using neural networks

The purpose of this work was to investigate a new and fast inversion methodology for the prediction of subsurface formation properties such as porosity, salinity and oil saturation, using time‐dependent nuclear well logging data. Although the ultimate aim is to apply the technique to real‐field data, an initial investigation as described in this paper, was first required; this has been carried out using simulation results from the time‐dependent radiation transport problem within a borehole. Simulated neutron and γ‐ray fluxes at two sodium iodide (NaI) detectors, one near and one far from a pulsed neutron source emitting at ～14 MeV, were used for the investigation. A total of 67 energy groups from the BUGLE96 cross section library together with 567 property combinations were employed for the original flux response generation, achieved by solving numerically the time‐dependent Boltzmann radiation transport equation in its even parity form. Material property combinations (scenarios) and their correspondent teaching outputs (flux response at detectors) are used to train the Artificial Neural Networks (ANNs) and test data is used to assess the accuracy of the ANNs. The trained networks are then used to produce a surrogate model of the expensive, in terms of computational time and resources, forward model with which a simple inversion method is applied to calculate material properties from the time evolution of flux responses at the two detectors. The inversion technique uses a fast surrogate model comprising 8026 artificial neural networks, which consist of an input layer with three input units (neurons) for porosity, salinity and oil saturation; and two hidden layers and one output neuron representing the scalar photon or neutron flux prediction at the detector. This is the first time this technique has been applied to invert pulsed neutron logging tool information and the results produced are very promising. The next step in the procedure is to apply the methodology to real data.     

一种新型动电测井探测器研究与实验测试（英文）

目前对动电测井的研究主要集中于数值模拟和岩石物理实验。为研发出能下井测量的动电测井仪器,进行了一系列实验研究工作。文中介绍了一种融合了不同结构和材料要求的新型声电复合式动电测井探测器的结构及原理,对声、电信号接收器在仪器机械设计上无法布置在同一位置的难题也提出了解决方法。在水池中对其辐射声场特性进行了测试,计算了辐射声场声压及发射电压响应,分析了基于相控线阵的阵列式声波发射探头的指向性及实际应用效果。研究表明,在源距1500 mm处产生的声压可达47.2 kPa,且会随着激励声源主频增大而减小。随着相邻声波发射子阵激励信号延迟时间的增加,辐射声束主瓣会发生明显偏转,主瓣方向的能量也逐渐增强,可有效增强声电转换效率。本文为探测器研制及开展井下动电测井研究奠定了重要基础。     

基于GEM的高能X-CT探测的MCNP模拟

使用蒙特卡罗方法中的MCNP程序,对不同能量不同材料的探测器的光电转换效率进行模拟研究。研究结果表明选用不同密度的薄金属片作为光电转换体,X光子的转换效率有明显变化,具有可观的应用开发前景。     

核磁共振测井地层界面响应特征研究

核磁共振（NMR）测井是在仪器运动状态下实现对地层NMR信号的观测.研究垂直方向的速度对NMR测井响应特征的影响,能够为仪器设计和资料解释应用提供重要依据.本文给出NMR测井在地层界面的响应方程,对单界面、对称双界面和不对称双界面等地层模型进行模拟分析,以此为基础,深入讨论NMR测井响应的影响因素.结果表明,运动状态对NMR响应有显著影响,主要影响因素有：天线长度、测速、等待时间、累加次数、信噪比、层厚等.随着天线长度、测速、累加次数和等待时间的增加,纵向分辨率明显降低.文章最后为提高核磁共振测井纵向分辨率提出了建议.