[发明专利]天然低水平放射性的原材料在评估井中的砾石充填和水泥放置的使用

说明书

公开了一种利用源自基于粘土的颗粒的天然放射性测井的方法。该方法可以包括：利用包含液体和砾石充填颗粒的砾石充填浆以液压的方式将颗粒放置到穿入地层的井孔的砾石充填区域中；以及通过将伽马射线探测器降低到穿过地层的井孔中并且探测因砾石充填颗粒的原生放射性而产生的伽马射线，来获得砾石充填后数据集。该方法还包括：使用砾石充填后数据集确定砾石充填颗粒的位置，以及，使砾石充填颗粒与井孔的深度测量相关联，以确定放置在井孔的砾石充填区域中的砾石充填颗粒的位置、高度和/或充填百分比。

技术领域

本发明涉及砾石充填和水泥填充(cement)操作，并且更具体地涉及使用伽马射线探测器识别井孔附近的砾石充填或水泥材料的方法。

背景技术

过去，在油井和气井中，利用许多核测井技术来评估放置在井孔的砾石充填层段中的砾石的放置，以及放置在套管柱之间或外套管和井孔壁之间的环形部分中的水泥的放置。砾石充填评估通常包括：(1)在采用中子源的常规中子测井工具中的中子或伽马射线计数率，(2)来自具有伽马射线源的基于密度的测井工具中的伽马射线探测器的计数率和密度测量，(3)来自脉冲式中子测井工具的探测器计数率、硅产出和井孔俘获横截面测量，(4)来自放射性示踪剂(通常在核反应堆中产生)的伽马射线计数率，该放射性示踪剂与砾石充填材料混合并被泵送到井下，和(5)来自非放射性示踪剂的产出和/或衰减测量，该非放射性示踪剂添加到或融合到充填固体中，该充填固体随后由中子或脉冲式中子测井工具探测。这些核技术中的许多技术(除了常规的基于声源接收器的水泥评估工具之外)也已经用于评估井下水泥放置。所有这些技术涉及使用核源或声源的相当精细的测井工具的使用，以及在许多情形下，还涉及将放射性或非放射性示踪剂添加到被泵送到井下的砾石充填和水泥浆中。示踪剂和/或精细的测井工具的使用可能增加井的总成本。

因此，存在对不需要使用包括核源或声源的精细的测井工具的测井技术的需求。还存在对不需要将示踪剂或示踪剂材料添加到砾石充填或水泥浆的测井技术的需求。

附图说明

图1是示例性伽马射线标定器的立体图。

图2是基于脉冲式中子工具的示例性生产测井，其用于在井孔的砾石充填区域中识别未标记的陶瓷材料。在中子爆发期间在脉冲式中子工具内的两个探测器中所收集的各种数据经过处理，以生成图中的曲线，该曲线之后用于探测源于陶瓷砾石充填颗粒的伽马射线。

具体实施方式

沙土和/或陶瓷支撑剂通常用于砾石充填。评估砾石充填质量的一种方法包括使用由脉冲式中子工具测量的硅活化测井。还可以通过以下方式来评估砾石充填质量：利用标记有非放射性示踪剂(NRT)(其包括高热中子俘获横截面材料)的支撑剂(或其他充填固体)，并且继而评估井孔俘获横截面(西格玛，sigma)测井、探测器计数率测井和/或非放射性示踪剂产出测井(例如钆产出测井)中的变化，其中，非放射性示踪剂/标记融合到支撑剂中。

普通陶瓷支撑剂通常由粘土构成，粘土可以包括少量的天然产生的放射性元素(例如，包括镭在内的铀、钍和钾及其衰变产物)。因此，相对于砾石充填中的其他固体或者来自井下地层的天然伽马本底，陶瓷支撑剂可以具有明显的天然发生的放射性。当陶瓷支撑剂或者陶瓷支撑剂和(基本非放射性的)沙土的混合物用作砾石充填固体时，由于来自砾石充填区域(其非常接近测井工具)中的陶瓷材料的伽马活性很大，因此天然伽马射线测井读数可能增加。

已经发现，适于在井下地下环境中放置的某些固体可以包括足够的天然放射性杂质，以使得能够在放置固体之前和之后比较伽马射线测井，从而探测源自放置在井下的固体的天然伽马放射性的增长。在一个或多个示例性实施例中，砾石充填浆或水泥浆可以包括天然放射性固体。探测源自固体的天然伽马放射性可以用于探测砾石充填或水泥。在一个或多个示例性实施例中，可以在评估放置后测井相对于放置前测井的增长之前，使固体放置前伽马射线测井或固体放置后伽马射线测井标准化。