[发明专利]一种测量地层岩性和密度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量地层岩性和密度的方法，属于石油勘测技术领域。

技术背景

目前，用于石油测井的岩性密度测井算法普遍基于康普顿散射理论采用脊肋图法。该算法认为在没有泥饼的条件下，不同密度地层，长、短源距探测器测得的数据，在脊肋图上形成一条直线，即脊线。存在泥饼的时候，短源距探测器源距小，受泥饼影响大，长源距探测器源距大，受泥饼影响小。长、短源距探测器测得的数据，在脊肋图上偏离脊线。一定密度地层，一定密度泥饼，不同泥饼厚度，长、短源距探测器测得的数据，在脊肋图上形成一条曲线，即肋线。通过标定脊线上的点与密度值一一对应。通过刻度，把仪器规一化。测井时，如果测得的数据正好落在脊线上，即可立即读取密度值；如果测得的数据没有落在脊线上，则沿肋线回归到脊线上，读取密度值。

脊肋图的一个演变是双脊双肋法，该算法认为轻泥饼肋线实际上是两个线性段，靠近脊线的线段角度与重泥饼肋线相同，另一线段的角度不同，两条肋线的交点构成第二条脊线。

脊肋图算法或双脊双肋图算法都是在算法里固定了肋线的角度，即便是肋线可以用折线表示，也是对厚泥饼改变了一个固定的角度。实际情况是地层密度在不断变化，泥饼厚度和泥饼密度也是各处不同的，也就是说实际的肋线的肋角是不固定的。

传统算法当泥浆中含有重晶石成分时，岩性不可测。

发明内容

本发明的目的是为了解决固定肋角在不同井况条件下带来测量误差的问题，提出一种测量地层岩性和密度的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种测量地层岩性和密度的方法，其具体测量步骤为：

根据康普顿散射理论，计算每个能窗的计数率响应如公式(1)所示：

ln(C)＝a1+a2ρe+a3(ρe)²+a4(ρe)³+a5L+a6x3+a7x4    (1)

式中C为探测器能窗计数率；ρe为地层电子密度；L为地层岩性系数；a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7为系数；x3和x4泥饼影响项；

1)地层密度的计算

根据公式(1)，建立包含4个未知数：ρe为地层电子密度、L为地层岩性系数、x3泥饼影响项和x4泥饼影响项的若干个非线性方程，方程数量取决于能谱分能窗的数量；每个测量点运用包含以上4个未知数的非线性方程组进行计算；用最小二乘法求解方程组，得到ρe、L、x3和x4；方程组中包含4个未知数，故称为“四维算法”；其中地层电子密度ρe转换成地层视体积密度即地层密度ρb的公式如公式(2)所示：

ρb＝1.0704-0.1883         (2)

上述方法得到的x3、x4与密度补偿值Δρ之间的关系如公式(3)所示：

Δρ＝d6x3+d7x4            (3)

式中d6、d7为常数；

在全谱岩性密度测井中，用地层和泥饼之间的密度差ρp＝d6x3和地层和密度之间的岩性差别Δρm＝d7x4分别作为曲线输出；

2)此外地层岩性计算

利用下列公式计算地层光电指数Pe，如公式(4)所示：其中L为地层岩性系数；

Pe＝4.16L+0.464            (4)

由此可得到地层岩性和密度。

有益效果

采用本发明得到的固定肋角在不同井况条件下测量的准确性高。

具体实施方式

一种测量地层岩性和密度的测井仪，其具体测量步骤为：

根据康普顿散射理论，计算每个能窗的计数率响应如公式(1)所示：

ln(C)＝a1+a2ρe+a3(ρe)²+a4(ρe)³+a5L+a6x3+a7x4        (1)

式中C为探测器能窗计数率；ρe为地层电子密度；L为地层岩性系数；a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7为系数；x3和x4泥饼影响项；

1)地层密度的计算

根据公式(1)，建立包含4个未知数(ρe、L、x3、x4)的4个非线性方程，每个测量点运用包含4个未知数的非线性方程组进行计算；用最小二乘法求解方程组，得到ρe、L以及x3、x4；方程组中包含4个未知数，故称为“四维算法”；得到地层电子密度ρe，地层电子密度转换成地层视体积密度即地层密度ρb的公式如公式(2)所示：

ρb＝1.0704-0.1883            (2)

上述方法得到的x3、x4与密度补偿值Δρ之间的关系如公式(3)所示：