[发明专利]一种提高元素测井技术确定元素含量准确度的方法

说明书

本发明公开了一种提高元素测井技术确定元素含量准确度的方法，具体涉及石油及天然气测井技术领域。其解决了现有元素测井技术确定元素含量时，利用了固定的一套元素标准谱，元素含量准确度受到影响的不足。该方法具体包括：建造元素测井仪刻度罐；利用数值模拟方法组建数值计算模型；改进数值模拟程序，获得能够记录中子与地层元素发生作用的反应类型、位置、时间及释放伽马射线能量的数值计算程序；使用元素测井仪在刻度罐中进行测量，利用测量能谱数据对数值计算程序进行基准验证；建立不同测井条件下的多套元素标准谱库用于实测资料处理；采用循环迭代的方法，计算不同标准谱的拟合误差，选择拟合误差最小的一套标准谱，计算骨架元素。

技术领域

本发明涉及石油及天然气测井技术领域，具体涉及一种提高元素测井技术确定元素含量准确度的方法。

背景技术

元素测井技术是一种通过中子源发生中子，利用中子与地层物质发生非弹性散射及辐射俘获作用，采集作用产生的伽马能谱数据，进而确定地层骨架元素含量的测井方法。目前主要的元素测井仪器主要有斯伦贝谢的ECS、哈里伯顿的GEM、贝克休斯的FleX及斯伦贝谢的Lith Scanner、中石油测井公司的FEM、大庆油田测试服务公司的PNST等。元素测井仪器在井下进行测量，通过采集非弹及俘获伽马能谱，利用元素的标准伽马能谱库处理测量能谱，进而计算得到地层骨架元素产额及含量。一般通过刻度罐或数值模拟的方法，建立一套地层元素的标准伽马能谱库。斯伦贝谢、贝克休斯、中石油测井公司通过建造组成SiO₂、CaCO₃、S等物质的刻度桶，获取了Si、Ca等元素的标准能谱库。也可以通过数值模拟方法建立地层组成为元素对应氧化物的地层模型，建立一套用于实测资料处理的元素标准伽马能谱库。

但在测井过程中，不同的深度点的测井条件下会发生变化如地层孔隙度、密度、井眼尺寸、钻井液类型等。当上述测井条件发生变化时，中子源发生中子的空间通量分布会发生变化。因此非弹性散射及俘获伽马射线的产生位置会发生变化，影响伽马射线到达探测器的路径。单元素的标准伽马能谱的形状会受到影响。如果利用固定的一套元素标准伽马能谱库，处理了实测伽马能谱，会对元素含量的确定准确度产生影响。

专利号为US7366615(04/2008)、US5471057(11/1995)、US20110218735(09/2011)的美国专利，专利号为CN103696765(11/2013)、CN102084271(06/2009)、CN102518431(06/2012)、CN104329075(09/2014)、CN105182422(09/2015)、CN105629319A的中国专利。

郑华等.PNST-E脉冲中子地层元素测井技术研究.《测井技术》.2015，第39卷(第4期)

袁超等.基于伽马能谱的元素测井发展历程及技术展望.《地球物理学进展》.2014，第29卷(第4期)

刘军涛等.页岩气层脉冲中子元素测井蒙特卡罗研究.《测井技术》.2015，第39卷(第5卷)。

刘军涛等.脉冲中子元素测井仪MC基准实验及仪器标准谱模拟[C]//中国核科学技术进展报告.2013.

上述专利或文献介绍了现有的一些元素标准谱获取及元素含量确定的方法，其中何彪、刘军涛等人介绍一种建立固定一套地层元素标准谱的方法；在元素含量确定方面，都是利用了固定的一套元素标准谱，但测井条件发生变化时，如井眼尺寸、钻井泥浆类型等不同时，元素标准谱的形状会发生变化。利用固定一套元素标准谱处理测量能谱数据，元素含量计算准确度会受到影响。

针对上述现元素测井确定元素含量存在的不足，本发明介绍了一种通过建立多套不同地层条件下的元素标准伽马能谱库，利用循环迭代计算的方法，提高元素测井技术确定元素含量准确度的一种方法。

发明内容