一种随钻居中伽马仪器环境校正方法与流程

本发明属于石油天然气钻探技术领域，具体涉及一种随钻居中伽马仪器环境校正方法，用于提高随钻居中伽马仪器的测量精度。

背景技术

随钻测井/测量(lwd/mwd)技术的快速发展，尽管引进国外一些随钻测井仪器并测了不少井次的资料，但随钻测井资料需要进行哪些必要环境影响校正来进行地质参数实时解释并及时地为钻井工程服务，缺少一套比较成熟的方法和技术。由于目前主要以随钻自然伽马和电阻率为最基本的测量项目，而居中伽马测量值的准确性对于地质导向及地层评价十分重要(本发明所述居中伽马是指伽马探测器安装于钻铤水眼中)。因此，搞清测量过程中受到哪些环境因素的影响并作相应的校正是十分必要的。

随钻伽马仪器在实钻测井中井眼尺寸、泥浆密度、环空间隙都处于不可预见性的无序变化中，这种变化对地层自然伽马穿过地层、外泥浆、钻铤、内泥浆被晶体探头探测的几率会产生一定影响。

随钻居中伽马测井在随钻测井中占有重要地位：划分储层、提高水平井储层钻遇率，然而随钻居中伽马测井主要受钻铤尺寸、井眼大小、泥浆密度性能等影响，目前随钻居中伽马仪器的处理方法没有一套系统的环境校正流程。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种随钻居中伽马仪器环境校正方法，用于针对随钻自然伽马测井所受各种不同环境影响因素，基于蒙特卡洛程序包mcnp对相应的环境因素(钻铤尺寸、环空间隙、泥浆密度等)进行模拟计算，结合仪器实验刻度数据给出响应工程值的校正图版。实现居中伽马仪器实时和钻后校正工作，其处理流程清晰，功能完善。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种随钻居中伽马仪器环境校正方法，包括以下步骤：

1)首先测量钻铤壁厚，通过居中伽马仪器的钻铤壁厚校正公式得到钻铤壁厚的校正因子；

2)根据超声井径曲线数据和钻铤直径数据，确定偏心井径数据，再通过偏心井径校正公式的到随深度变化偏心校正因子曲线；

3)通过井眼取样的方法取样泥浆，判断泥浆是否含有重晶石，并测量泥浆密度按照泥浆含重晶石或不含重晶石校正公式得到泥浆校正因子；

4)通过以上步骤得到不同环境因素影响因子，各影响因子以乘积方式对原始计数/工程值进行校正。

本发明进一步的改进在于，步骤1)的具体实现方法如下：4.75in钻铤壁厚校正公式为：f钻铤＝0.01507*d内径+0.1387，d内径为钻铤的内径，取值范围为57-64，单位为mm；6.75in钻铤壁厚校正公式为：f钻铤＝0.01283*d内径+1.06928，d内径为钻铤的内径，取值范围为144-162，单位为mm。

本发明进一步的改进在于，步骤2)的具体实现方法如下：4.75in、6.75in偏心井径校正公式分别为：f偏心＝0.00794*l环空+0.98826，f偏心＝0.006*l环空+1.00138；l环空是超声井径测量得到的钻铤外壁到井壁的距离，取值范围为0-25，单位为mm。

本发明进一步的改进在于，步骤3)的具体实现方法如下：首先通过取样判断泥浆是否含有重晶石，4.75in钻铤泥浆密度校正公式为：f泥浆＝-0.03205*ρ泥浆+1.03285，f含重晶石泥浆＝-0.04933*ρ泥浆+1.02718，6.75in钻铤泥浆密度校正公式为：f泥浆＝-0.16027*ρ泥浆+1.16554，f含重晶石泥浆＝-0.15719*ρ泥浆+0.96335；ρ泥浆是取样钻井液测量得到泥浆密度，单位为g/cm³。

本发明进一步的改进在于，步骤4)的具体实现方法如下：校正公式为：nc＝n测量值*f钻铤*f偏心井眼*f泥浆，或者nc＝n测量值*f钻铤*f偏心井眼*f含重晶石泥浆，其中，nc为校正后的自然伽马计数率/工程值。

本发明具有如下有益的技术效果：

本发明考虑到自然伽马测井所受各种不同环境影响因素(钻铤尺寸、环空间隙、泥浆密度等)的相关性，环空间隙和泥浆密度同时进行了相关性影响校正，分别给出了影响因素的加因子和乘因子法校正方法。

本发明针对随钻居中伽马提出乘因子校正方法，并开发出一套随钻居中伽马环境校正软件，通过地面深度记录和仪器内存数据文件加载及校正处理，获得准确的地层自然伽马测井值，其中内存数据文件和深度匹配后的数据文件用作环境校正；通过选择仪器自身参数、填写环境影响因子实现环境校正处理功能。软件输出采用标准txt格式，可以直接将数据加载到软件中。

附图说明

图1是随钻居中伽马仪器仿真建模的纵截面，需说明的是晶体探测器1。

图2是随钻居中伽马仪器刻度井结构示意图。

图3是xx-x-ax井校正前随钻居中伽马与电缆伽马曲线图。

图4是xx-x-ax井校正后随钻居中伽马与电缆伽马曲线图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做出进一步的说明。

本发明提供的一种随钻居中伽马仪器环境校正方法，包括以下步骤：

1)首先测量钻铤壁厚，通过居中伽马仪器的钻铤壁厚校正公式得到钻铤壁厚的校正因子；方法如下：4.75in钻铤壁厚校正公式为：f钻铤＝0.01507*d内径+0.1387，d内径为钻铤的内径，取值范围为57-64，单位为mm；6.75in钻铤壁厚校正公式为：f钻铤＝0.01283*d内径+1.06928，d内径为钻铤的内径，取值范围为144-162，单位为mm。

2)根据超声井径曲线数据和钻铤直径数据，确定偏心井径数据，再通过偏心井径校正公式的到随深度变化偏心校正因子曲线；方法如下：4.75in、6.75in偏心井径校正公式分别为：f偏心＝0.00794*l环空+0.98826，f偏心＝0.006*l环空+1.00138；l环空是超声井径测量得到的钻铤外壁到井壁的距离，取值范围为0-25，单位为mm。

3)通过井眼取样的方法取样泥浆，判断泥浆是否含有重晶石，并测量泥浆密度按照泥浆含重晶石或不含重晶石校正公式得到泥浆校正因子；方法如下：首先通过取样判断泥浆是否含有重晶石，4.75in钻铤泥浆密度校正公式为：f泥浆＝-0.03205*ρ泥浆+1.03285，f含重晶石泥浆＝-0.04933*ρ泥浆+1.02718，6.75in钻铤泥浆密度校正公式为：f泥浆＝-0.16027*ρ泥浆+1.16554，f含重晶石泥浆＝-0.15719*ρ泥浆+0.96335；ρ泥浆是取样钻井液测量得到泥浆密度，单位为g/cm³。

4)通过以上步骤得到不同环境因素影响因子，各影响因子以乘积方式对原始计数/工程值进行校正，校正公式为：nc＝n测量值*f钻铤*f偏心井眼*f泥浆，或者nc＝n测量值*f钻铤*f偏心井眼*f含重晶石泥浆，其中，nc为校正后的自然伽马计数率(cps)/工程值(api)。。

实施例

首先对随钻居中伽马仪器进行建模，模型按照仪器的标准尺寸1:1进行建模(见附图1)；其次对地层放射性进行建模，地层放射性建模属于自然伽马测井的核心内容，地层中的自然伽马主要来源于地层中的钾、铀系、钍系的放射性衰变见表1、表2。

表1铀系中发射γ射线的重要核素及其射线的能量和强度

表2钍系中发射γ射线的重要核素及其射线的能量和强度

按照表1、表2中伽马射线能量和强度结合图3刻度井中低放层(白云岩)和高放射层(花岗岩)钾、铀系、钍系含量，对刻度井地层放射性建模，例如高放射层地层放射源代码为：

sdefpar＝2erg＝d3pos＝000axs＝001rad＝d1ext＝d2

si17.93100$(高放射层内外半径)

sp1-211

si2-69.025386.6735$(高放射层高度)

sp201

si3l0.727170.75520.77210.785460.79480.83560.84020.860470.91110.96460.96891.12041.15531.23821.2811.37771.4081.45921.46081.49581.50931.58791.620621.63041.66141.72981.76461.84762.11872.20432.61447$(高放射层gamma能量分布)

sp3d0.018150.003110.004580.003030.013660.005120.002780.011780.081770.015370.049340.078910.008940.032090.007890.022620.013680.002970.333330.002970.011570.010470.004120.006000.006100.016840.087860.012100.006840.027880.09813$(高放射层gamma强度分布)

仿真模拟前，按照基准校正环境对随钻居中伽马仪器进行刻度传值，得到仪器在高放射性层的计数率ng、nd灵敏度，如表3所示。模拟实验前期设定基准校正环境得到随钻居中伽马晶体在高放射性层和低放射性层接收的自然伽马射线相对计数率分别为na-g、na-d、na，传值a＝(ng/na-g+nd/na-d)/2；通过依次改变地层环境因素进行仿真得到相对计数率na-i(i取值1、2、3…分别为钻铤壁厚，环空间隔，泥浆密度，偏心井径等)，则实际计数率ni＝a*na-i，校正量为δnc-i＝ni-ni-x，其中ni-x为第i中环境因素时，环境因素变量为x时的实际计数率。拟合建立校正量函数f(δnc-i)，则总校正公式为：

表3仪器型号为××××居中伽马仪器刻度数据

则乘因子f＝na/na-i，对不同环境因素的乘因子进行曲线拟合得到乘因子函数，则其总校正公式为：

nc＝n测量值*f钻铤*f偏心井眼*f泥浆(2)

应用情况：青海油田“xx-x-ax”井，在1100-1580m井段，在与电缆伽马的测量值偏低20％左右，通过各伽马仪器的刻度过程进行分析，初步认为在刻度方法、钻铤校正因子、泥浆密度校正因子等方面存在一定问题。按照乘因子校正法对其进行校正(泥浆密度1.2g/cm3、钻铤直径172mm、钻铤内径76.2mm、环空间隙为10mm)得到普通泥浆校正因子1.030236、含重晶石泥浆校正因子1.290786、环空校正因子0.94217、钻铤内径校正因子1.00，由于通常测井作业中，随钻居中伽马曲线与电缆伽马曲线均重复性较好，此次却比电缆测量值偏低20％左右，按照含有重晶石的泥浆来进行考虑得到总校正因子：

gamma校正后＝gamma测量值*钻铤校正因子*环空校正因子*泥浆密度校正因子或含重晶石泥浆密度校正因子

＝1*0.94217*1.290786

＝1.21614