[发明专利]一种扫描式放射性井径测量设备及方法

摘要

本发明公开了一种扫描式放射性井径测量方法及设备，其选用一个伽马放射源，在伽马放射源处设置多个准直孔，对应的多个近、远伽马探测器记录散射伽马计数；根据伽马计数是泥浆密度和地层密度加权平均作用的结果，基于泥浆对探测器伽马计数贡献的大小与泥浆间隙有关，两者存在非线性关系；利用伽马探测器记录的沿井眼不同深度处的各方位伽马计数，进而形成对井径大小进行定量评价的方法。通过设置多组准直孔‑探测器的组合，减小了伽马计数统计误差，提高了方位井径数据的准确度；设备在井下以旋转扫描方式进行测量，记录了井下不同深度处各方位井径数据，用于井径成像显示。

主权项

1.一种扫描式放射性井径测量方法，采用扫描式放射性井径测量设备，该设备包括1个伽马放射源、多个近伽马探测器和多个远伽马探测器，近伽马探测器和远伽马探测器的个数相等，近伽马探测器距离伽马放射源的距离小于远伽马探测器距离伽马放射源的距离；在伽马放射源处开设有多个伽马准直孔，所述伽马准直孔的个数和近伽马探测器或远伽马探测器的个数相等，每一伽马准直孔与一近伽马探测器和一远伽马探测器相匹配，且该伽马准直孔的出口位置与相匹配的近伽马探测器和远伽马探测器处于同一竖直平面；其特征在于该测量方法包括以下步骤：a建立扫描式放射性井径测量设备与井壁之间的泥浆间隙与远伽马探测器计数和近伽马探测器计数的定量计算公式：a1当扫描式放射性井径测量设备与井壁之间存在泥浆间隙时，根据伽马射线与物质相互作用理论及射线衰减规律，考虑单一远伽马探测器，远伽马探测器计数表示为式(1)中，μa为质量衰减系数，ρL为远伽马探测器视密度，N为远伽马探测器光子计数，N0为放射源强度，d为远伽马探测器与伽马放射源之间的距离；a2由式(1)变换得到远伽马探测器视密度计算公式为a3当测量设备置于井眼时，由于测量设备与井壁之间存在泥浆间隙，远伽马探测器光子计数受泥浆影响，得到视密度与泥浆密度和地层密度有关，获得的远伽马探测器视密度值可由下式表示：ρL＝ρb(1‑R)+ρmR   (3)式(3)中，ρm为泥浆密度，ρb为地层密度；定义R为泥浆对远伽马探测器视密度值的贡献率：a4地层密度ρb计算利用近伽马探测器视密度、远伽马探测器视密度表示为：ρb＝ρL+k1(ρL‑ρS)+k2(ρL‑ρS)2   (5)式中，ρL为远伽马探测器视密度、ρS为近伽马探测器视密度，k1、k2为与设备有关的刻度常数；将式(5)代入式(4)得：a5建立井径测井计算模型，改变泥浆间隙长度、泥浆密度和地层密度，利用式(6)分别计算泥浆对远伽马探测器视密度的贡献率；a6分别取各个泥浆间隙对应的视密度贡献率R的平均值，将泥浆间隙对视密度贡献率R随泥浆间隙大小变化进行拟合，获得泥浆间隙对远探测器视密度的贡献率R与泥浆间隙的变化关系，利用非线性公式表示为：R＝1‑e‑aS   (7)式(7)中，a为与设备有关的刻度常数，S为泥浆间隙大小；a7将式(6)代入式(7)，得到定量确定每个方位的泥浆间隙长度Si的公式为b计算设备中心位置到井壁距离b1将测量设备中远伽马探测器和近伽马探测器在各个方位计算的视密度代入式(8)中，计算得到各个方位泥浆间隙长度；b2设备中心到井壁距离计算公式为Di＝Si+RT   (9)式(9)中，Di为设备中心位置到井壁距离，RT为设备半径；根据设备中心位置到井壁距离值，进一步计算得出井径数值。