基于伽马能谱的元素测井发展历程及技术展望

随着对油气勘探开发的不断深入,勘探对象复杂,给测井解释评价带来极大的挑战.基于伽马能谱的元素测井是通过测量地层元素自发产生或中子源激发的次生伽马能谱,利用谱解析方法获得地层元素含量,为复杂储层测井评价提供一种有效手段.本文全面归纳总结了伽马元素能谱测井的发展历程,认为其可分为四个大的阶段:自然伽马能谱测井、地球化学测井、元素俘获能谱测井和基于脉冲中子源的元素能谱测井;并对其测井技术进行展望,认为基于伽马能谱的元素测井应遵循"三多"发展趋势,即:多功能仪器设计、多参数成果解释和多方位近钻头测量.     

元素俘获能谱测井标准谱测量与模拟(英文)

为了解决目前元素俘获能谱测井解释中,根据原始测量谱难以准确获得各个元素产额的困难,本文建立了一套先进的测量元素俘获伽马能谱实验方法,首次获得了硅、钙和铁等10种元素的标准俘获伽马能谱;并利用蒙托卡罗方法在同样条件下模拟得到了上述10种元素的标准模拟俘获伽马能谱。将这两种方式获得的元素标准俘获伽马能谱与国际原子能机构核数据中心数据进行对比分析,从中确定了可用于实际元素俘获能谱测井解谱计算的硅、钙和铁等10种元素的俘获伽马能谱。这一结果有效解决了元素俘获能谱测井资料处理过程中由原始测量谱到各元素产额转换过程中的关键技术难点,可有效提高元素产额的计算精度。     

西沙海域上新统—全新统高伽马地层的发现及地质分析

高伽马地层是指比泥岩层伽马值相当或更高的地层,主要有四种成因:与同沉积火山事件有关、黏土类型和含量的变化、含有放射性强的特殊矿物和注水开发造成的放射性污染等,对其研究对深化地质评价有帮助.本文根据最新钻井资料首次在西沙海域识别出高伽马地层,并结合高品质三维地震资料对其展布和成因进行研究.高伽马地层纵向上有两套,伽马均值140～174 API,比上覆和下伏泥岩层高出约40%～74%;平面上层段1仅在W2井区发育,层段2两口井均发育且可对比,向W1井方向厚度和伽马值均增加.从三个方面进行成因分析:首先,对钻头尺寸、接单根和钻井参数等分析,可排除钻井工程因素.其次,经钻井液性质和井径等分析可排除随钻伽马测量方面因素.再次,通过地质分析表明高伽马地层是由火山活动引起,主要有五个依据:(1)国内大量实际资料表明中性-酸性火成岩具有高伽马特征;(2)处于拉张环境的南海北部大陆边缘火山活动频繁,基性和中-酸性火成岩都发育;(3)南海北部钻遇的中-酸性火成岩具有高伽马特征;(4)海岛钻井等4类资料均证实西沙海域晚期火山活动较频繁;(5)地层高放射性物质来自邻近的火山岛.     

随钻方位伽马测井仪器设计及试验

方位伽马测量仪是钻井行业普遍应用的一种重要的随钻测井仪器.随钻方位伽马测井仪器能在钻井过程中有效测量地层的放射性强度,为钻井工程提供方位地质参数、区分原状地层的岩性,进而为地质导向提供地层信息.本文依托随钻伽马测井基本方法原理,简要探讨了随钻方位伽马探测器的设计方法,基于探测器安装剖面的建模条件,采用MATLAB软件详细计算了不同尺度晶体在不同钻井速度下的仪器性能指标,通过理论计算和实验验证了设计的正确性和可行性,在此基础上,阐述了随钻伽马井下测量仪器的刻度方法.现场实际应用证明,该仪器在国内地质导向系统中取得了良好的应用效果.     

基于时频分析的中子非弹性散射伽马能谱反演方法

本文针对脉冲中子多循环发射过程中测量的非弹伽马能谱受俘获能谱干扰,引起的油水区分度小的问题,提出了利用时间谱和能谱结合获取纯净非弹伽马能谱的方法.通过蒙特卡罗方法建立C/O仪器数值计算模型,模拟不同井眼和地层条件下的伽马时间谱,分析了井眼和地层对伽马能谱的贡献,对比了俘获伽马时间谱理论计算结果和模拟结果,同时利用某油田刻度井实测数据,验证该方法在评价含油饱和度的可靠性.结果 表明:井眼条件是影响伽马能谱的主控因素;利用理论计算的脉冲区内俘获密度和数值模拟结果一致;采用该方法处理某油田刻度井实测数据,C/O对油、水差异反应更加灵敏度,油水动态范围提高;最终实测井数据也验证了该方法的准确性.     

利用自然电位与自然伽马测井曲线划分沉积相带及储层分布

自然电位、自然伽马测井曲线形态和特征与沉积相带及其储集砂体关系密切,它们对不同岩性地层特征响应十分敏感.利用自然伽马、自然电位同步减小的较大幅度评价识别渗砂层,指示划分水下分流河道主体沉积微相带;利用自然伽马、自然电位减小的幅度差评价识别低渗砂、致密砂层,指示划分水下分流河道堤泛(侧翼)沉积微相带;并以自然电位比自然伽马减小幅度的相对细小差异识别油水层.在安塞油田沿河湾地区长6自然伽马、自然电位曲线划分沉积相带及储层的应用中,建立了自然伽马、自然电位划分储层的下限标准,有效地评价了特低渗透储层沉积微相带及储层类型,提高和扩大了测井曲线的应用及效果.     

脉冲中子双伽马谱饱和度测井方法及数值模拟研究

脉冲中子双伽马谱饱和度测井方法是利用特定的脉冲和测量时序设计,采用远、近伽马探测器记录非弹性散射和俘获伽马能谱以及伽马射线时间谱,通过获取C/O和地层宏观俘获截面等信息来确定地层含油饱和度.采用大直径仪器和BGO晶体探测器时,其采集的非弹性散射和俘获伽马能谱计数统计性优于国外仪器,重复脉冲发射中子后伽马射线时间谱仍满足指数衰减规律,且能使伽马射线时间谱的道计数累积,计数统计性好于常规中子寿命测井,得到的地层宏观俘获截面与单脉冲发射近似相同.在地层孔隙度未知的情况下,利用C/O和地层宏观俘获截面交会技术可以定量确定含油饱和度.     

利用俘获伽马能谱确定饱和度的可行性及蒙特卡罗模拟研究

脉冲中子伽马能谱测井是利用多探测器获取非弹性散射伽马、热中子俘获伽马能谱及伽马时间谱,通过C/O和地层宏观吸收截面来确定饱和度,但俘获伽马能谱的信息没有得到很好利用,在地层水矿化度较高的情况下,由于俘获伽马能谱的Si,Ca和H的能窗内总的伽马计数与Fe能窗内的伽马计数比值与含氯量有关,因此由俘获伽马能谱确定含水饱和度是可行的,利用MCNP(蒙特卡罗方法)模拟研究了三能窗计数与Fe能窗计数比值与饱和度、岩性、孔隙度、泥质含量、井眼持水率、地层水矿化度以及井眼套管等条件下的关系,为在高矿化度地区利用俘获伽马能谱确定饱和度的可行性在理论上提供了支持.     

随钻方位伽马测井仪器的优化设计

随钻方位伽马测井仪器能在钻井过程中有效测量地层的方位放射性强度,其测量效率与其结构参数有关.合理设计测井仪器的结构参数,可以大大提高其测量效率.利用蒙特卡罗数值模拟方法建立模型,从归一化统计误差和探测特性分析仪器的响应特征,为结构参数的选取提供理论依据.研究结果表明,6.75 in(1 in=2.54 cm)的钻铤外径下,当晶体直径为1 in左右,晶体长度为18~22 cm,屏蔽体长度为2~3 cm,屏蔽体厚度为2~3 cm,窗口材料为铍,屏蔽体开口角度选在0°附近,泥浆通道半径为2 cm左右时,仪器可以获得相对较低的统计误差和相对较好的探测特性.该研究表明,优化后的随钻方位伽马测井仪器的测量效率大大提高.     

基于Monte-Carlo模拟的元素俘获能谱测井中元素谱特征分析（英文）

为了使用简易的方法获取可靠的单元素伽马能谱,本文针对元素俘获能谱测井仪器单元素中子伽马能谱的获取进行了仿真模拟计算,包括中子源的选择、地层模型的设计以及探测器的布置。采用Monte Carlo方法中具有代表性的MCNP(Monte Carlo N-Particle Transport Code System)程序模拟了Am-Be中子源产生的中子经过慢化后与地层元素发生热中子俘获反应的中子和光子的输运过程,记录了元素的特征γ射线和伽马能谱,获得的了十种元素的中子俘获伽马能谱。经过对比分析,模拟计算结果与斯伦贝谢公司公布的单元素标准γ能谱在特征峰位位置及谱形变化方面具有很好的一致性,且主要特征峰位所在的位置与国际原子能机构核数据中心数据一致,用实际测量谱验证表明了利用该方法获得的中子伽马能谱具有较强的实用性,对于元素俘获能谱测井数据处理的深化研究具有一定的实用价值,同时也为其他类型元素测井仪器数据处理提供了重要的借鉴意义。     

地磁总强度外场改正台控制范围的分析

本文通过地磁总强度资料的变化场改正误差分析,认为由于一次较大地震在150公里内仅能引起总强度5～10伽马的异常量,所以,变化场改正误差(包括仪器观测误差)必须小于±2.0伽马。因而了解台站所处地域外场变化的均匀范围是很必要的。一般情况下,外场改正的台组应选择相同台基磁性,台组距不应大于150公里。     

MFM—3高灵敏度磁通门磁力仪简介

MFM—3高灵敏度磁通门磁力仪(以下简称MFM—3)是加拿大Scintrex公司生产的手提式磁通门磁力仪。它是专门为在毫伽马范围內测量三分量磁場设计的。因此,该仪器在微脉动研究、     

鄂尔多斯盆地延长组高自然伽马砂岩储层特征

鄂尔多斯盆地延长组岩芯分析与测井特征研究表明,相对高自然伽马砂岩具有高长石、高Th、局部高U、K含量变化不大的共同特征,Th、U含量特征与凝灰岩极为相似;相对高自然伽马砂岩具有相对高自然伽马、高声波时差、低电阻率值的测井曲线特征,与凝灰岩测井曲线特征也极其相似;再者,从长6到长4+5油层组的各亚组,凝灰岩层逐渐不发育的同时,伴随相对高自然伽马砂岩发育程度依次增强;上述3项特征预示着延长组相对高自然伽马砂岩可能为同沉积期或较先期沉积的凝灰岩经搬运后作为砂岩组成部分再沉积形成的.四性关系研究表明：（1）依据自然伽马-自然电位曲线重叠图、声波时差-自然电位曲线重叠图,可快速识别相对高自然伽马砂岩;（2）相对高自然伽马砂岩具有相对发育的次生孔隙,非均质性强,一般物性越好,声波时差-自然电位曲线重叠图幅度差越大;（3）计算自然电位-自然电位曲线重叠图的幅度差,反映相对高自然伽马砂岩含油性,幅度差越大,表明其含油性越好.     

随钻方位伽马测井快速正演及定向井动态监测

钻定向井水平井已成为近些年钻井行业的热点.钻水平井过程中,地质导向起着关键作用,井眼轨迹的动态监测是其中的一个重要方面,包括沿钻进方向钻头距上下界面距离及距界面的垂直距离等,从而使井眼轨迹尽量保持在目的层中,最大限度的提高油气采收率.本文基于方位伽马测井的测量原理并结合几何特征,推导了一种随钻方位伽马测井的快速正演方法,该方法使正演计算中的复杂性大大降低,克服了利用蒙特卡罗方法正演模拟的困难.同时,本文利用方位伽马正演模拟曲线,对钻进过程中沿钻进方向上钻头到层界面距离及钻头距界面的垂直距离进行了反演计算.通过正演及反演结果对比,证明该方法在地质导向中应用的可行性.     

新型AGRSS航空伽马能谱测量系统在甘肃礼县地区铀及多金属矿产勘查中的应用效果

新型AGRSS航空伽马能谱测量系统于2013年由核工业航测遥感中心自主研发,经历江苏六合、黑龙江嘉荫、甘肃礼县等测区十余万测线千米的生产实践应用,取得了较好的测量效果,推动了AGRSS系统的改进升级.本文简要介绍AGRSS系统的参数指标、系统刻度与应用状态等,通过研究直升机搭载AGRSS系统在甘肃礼县测区所采集的航空放射性测量数据信息,基本查明了该地区放射性核素区域分布特征,天然放射性核素K、U、Th水平显现"中部岩体出露区偏高、周边地层中低水平"的特点;并结合地质资料,分析典型铀矿床、金矿床的航空伽马能谱特征,结果认为新型AGRSS系统采集数据信息在矿产勘查中是有效可靠的;说明AGRSS系统对高海拔且地形切割剧烈山区的适应性较强,仪器性能稳定;同时表明AGRSS系统在地质填图、铀及多金属矿产勘查中应用效果显著.     

高压对LDLT5450岩性密度测井仪Pe值刻度的影响

LDLT5450岩性密度测井仪是EILog-05测井系统中的重要井下仪器之一。用三角形近似伽马能谱分析了光电倍增管高压对岩性窗（LITH）和密度窗（LL、LU）计数影响的差别,得到了Pe测量值会随高压增加而增加的认识。仪器在刻度器上的测量结果验证了此认识,并表明应注意高压对Pe值的刻度参数的影响。     

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...     

土地电与地震测报

土地电的装置比较简单,把两个埋在土中的电极用导线连接起来,接在微安表(毫伏表)上即可测量地下电流(电压)的变化.测量土地电一般用量程50或100、精度在1.5级以上的微安表或毫伏表.如果地电流较大时,也可用量程小、灵敏度高的毫安表来进行测量.     

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.     

仪器研制消息

(一)ZZZ-1型磁力仪的研制已完成 由国家地震局地球物理研究所自行研制的ZZZ-1型磁力仪,最近在武昌等地震台作试验性观测。该仪器从1979年开始设计,样机制成后,曾先后在白家疃地震台、成都地震台和滇西地震试验场进行比测和试用,结果表明,观测精度(多次观测的均方差)达到0.25伽马。 ZZZ-型磁力仪是一种高精度的自动测量核子旋