随钻伽马成像分辨率计算和优化方法研究
发布时间：2021-11-26 04:43
随钻方位伽马成像测井是随钻测井中必测项目之一,它可以提供即时的岩性信息,指导钻头钻进的方向,引导钻井井迹进入最佳的目标地层。国内目前更多的是对随钻方位伽马成像仪器的优化设计以及纵向分辨率和径向探测深度的研究,对仪器的方位探测特性研究甚少,但是对于各向异性的非均质地层,对仪器的方位分辨率优化研究至关重要。本文建立数值计算模型,由蒙特卡罗数值计算的结果,提出了一种随钻方位伽马成像测井仪器方位分辨率的计算方法;在综合考虑泥浆性质、地层密度、井眼半径、泥浆密度和孔隙度等因素对方位微分几何因子影响的基础上,求取了通用的方位分辨率响应函数;结合不同方位角度的仪器响应特征,反演出相对应的地层特征,从而获得不同扇区对应的放射性强度代表值,以达到分辨多扇区地层的目的。研究表明:该优化方法可以使方位分辨率达到22.5°,能分辨16个扇区的地层,并且其计算误差绝对值不超过5%。利用这种优化方法得到的地层响应特征,将更准确地指导地质导向,发现更多有利的油气区块。
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
随钻伽马测井仪器结构模型示意图
第3章方位分辨率计算方法研究-10-图3.2方位分辨率计算模型横截面Fig.3.2Thecrosssectionofcalculationmodelforazimuthalresolution3.2方位分辨率计算仪器的纵向探测特性和径向探测特性是通过求取其纵向分辨率和径向探测深度来展开研究的[41-43]，同理，通过求取仪器的方位分辨率可以研究其周向探测特性。具体方法如下：保持高放射性地层体积微元和周围均匀的非放射性地层不变，令仪器以固定步长沿逆时针方向旋转一周，步长取值越小，计算越精确。本文步长取7.5°，在仪器旋转过程中，通过数值模拟，不同的方位角度会得到与之对应的计数率，将计数率进行归一化处理，则方位角度与归一化计数率的关系为仪器的方位微分几何因子，设当探测晶体窗口正对高放射性地层体积微元时其方位角度为0°，此时方位微分几何因子的值最大，与实际情况相符，如图3.3所示。该图说明，正对探测晶体窗口的那部分扇体介质的相对贡献最大，而其左右环侧的扇体介质的相对贡献随着与晶体窗口夹角的增大而迅速减校因此，方位微分几何因子决定仪器的方位分辨能力和围岩影响的大校通过MATLAB编程，采用对称累加的方式利用方位微分几何因子求取方位积分几何因子，从而研究仪器的方位探测特性，结果如图3.4所示。该图说明，当角度趋近于360°，方位积分几何因子趋近于1。方位积分几何因子用来说明某一角度扇体地层对测量结果的相对贡献和围岩的影响，所以通过所获得的方位积分几何因子就可以求取仪器的方位分辨率：当方位积分几何因子取0.8时所对应的角度即仪器的方位分辨率。方位分辨率的几何意义是当扇体地层计数的贡献率占整个空间计数的80%时所对应的方位角度。因为方位分辨率是仪器能分辨的最小地层角
第3章方位分辨率计算方法研究-12-3.3方位响应函数的求取对最优化仪器模型的方位微分几何因子进行函数拟合[44]，如图3.5所示，求得拟合函数，分析其影响因素，包括：泥浆性质、地层密度、井眼半径、泥浆密度和孔隙度等[45]，综合考虑各个影响因素，求取影响因素与拟合函数中相应系数之间的对应关系，将影响因素代入拟合函数，消除其影响，从而得到不同井眼、地层条件下通用的方位响应函数。图3.5方位微分几何因子拟合函数Fig.3.5Thefittingfunctionofazimuthaldifferentialgeometryfactor经过研究，当拟合函数选用高斯函数时，相关系数R2在0.98左右，所以选用其作为方位微分几何因子的拟合函数，即方位响应函数，该函数的基本形式是：20exp0.5/cyAx（3.1）其中：()代表方位响应函数，是方位角度，y0、xc、和A是方位响应函数拟合系数，根据所建立的模型，仪器的各个尺寸已经达到了最优化的效果，影响拟合函数的主要是井眼和地层环境，所以本文研究的是泥浆性质、地层密度、井眼半径、泥浆密度、孔隙度等因素对方位响应函数中拟合系数的影响。通过求取系
【参考文献】：
期刊论文
[1]随钻方位伽马数据成像处理方法[J]. 唐海全. 岩性油气藏. 2017(01)
[2]高分辨率伽马成像技术在地质导向中的应用[J]. 陈鸣,马帅,张智凯. 海洋石油. 2016(04)
[3]随钻方位伽马测井仪器设计及试验[J]. 王珺,陈鹏,骆庆锋,祝环芬. 地球物理学进展. 2016(01)
[4]伽马成像随钻测井仪钻铤布局设计可靠性分析[J]. 范宇翔,骆庆锋,李留,宋森,杨颋,李西宁. 石化技术. 2015(10)
[5]MC模拟在随钻方位伽马成像正演中的应用[J]. 袁超,周灿灿,张锋,陈挚. 原子核物理评论. 2014(04)
[6]随钻方位伽马测井探测器直径优化设计[J]. 袁超,周灿灿,张锋,程相志. 石油机械. 2014(03)
[7]随钻伽马测井快速正演算法及地质导向应用[J]. 邵才瑞,曹先军,陈国兴,张福明,姬嘉琦,唐建红. 地球物理学报. 2013(11)
[8]利用新随钻方位伽马测井仪优化页岩开发[J]. 唐宇,王小宁. 测井技术. 2013(05)
[9]随钻自然伽马测井仪研制[J]. 姚文彬,李辉,尚捷,赵飞,张旭,姜天杰. 电子测量技术. 2013(06)
[10]不同井斜角情况下随钻密度测井探测特性[J]. 张丽,孙建孟,于华伟,姜东,王向军. 测井技术. 2013(01)
硕士论文
[1]随钻自然伽马测量仪器的系统设计[D]. 高彬.中国石油大学 2011
[2]基于模型的变周期预测反褶积[D]. 谭军.中国海洋大学 2008
[3]基于非高斯性最大化的预测反褶积技术[D]. 刘军.清华大学 2008
[4]预测反褶积及其相关问题分析[D]. 王兆旗.长安大学 2007
[5]随钻自然伽马测量仪及其刻度的研究[D]. 杨全进.中国石油大学 2007
本文编号：3519419
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
随钻伽马测井仪器结构模型示意图
第3章方位分辨率计算方法研究-10-图3.2方位分辨率计算模型横截面Fig.3.2Thecrosssectionofcalculationmodelforazimuthalresolution3.2方位分辨率计算仪器的纵向探测特性和径向探测特性是通过求取其纵向分辨率和径向探测深度来展开研究的[41-43]，同理，通过求取仪器的方位分辨率可以研究其周向探测特性。具体方法如下：保持高放射性地层体积微元和周围均匀的非放射性地层不变，令仪器以固定步长沿逆时针方向旋转一周，步长取值越小，计算越精确。本文步长取7.5°，在仪器旋转过程中，通过数值模拟，不同的方位角度会得到与之对应的计数率，将计数率进行归一化处理，则方位角度与归一化计数率的关系为仪器的方位微分几何因子，设当探测晶体窗口正对高放射性地层体积微元时其方位角度为0°，此时方位微分几何因子的值最大，与实际情况相符，如图3.3所示。该图说明，正对探测晶体窗口的那部分扇体介质的相对贡献最大，而其左右环侧的扇体介质的相对贡献随着与晶体窗口夹角的增大而迅速减校因此，方位微分几何因子决定仪器的方位分辨能力和围岩影响的大校通过MATLAB编程，采用对称累加的方式利用方位微分几何因子求取方位积分几何因子，从而研究仪器的方位探测特性，结果如图3.4所示。该图说明，当角度趋近于360°，方位积分几何因子趋近于1。方位积分几何因子用来说明某一角度扇体地层对测量结果的相对贡献和围岩的影响，所以通过所获得的方位积分几何因子就可以求取仪器的方位分辨率：当方位积分几何因子取0.8时所对应的角度即仪器的方位分辨率。方位分辨率的几何意义是当扇体地层计数的贡献率占整个空间计数的80%时所对应的方位角度。因为方位分辨率是仪器能分辨的最小地层角
第3章方位分辨率计算方法研究-12-3.3方位响应函数的求取对最优化仪器模型的方位微分几何因子进行函数拟合[44]，如图3.5所示，求得拟合函数，分析其影响因素，包括：泥浆性质、地层密度、井眼半径、泥浆密度和孔隙度等[45]，综合考虑各个影响因素，求取影响因素与拟合函数中相应系数之间的对应关系，将影响因素代入拟合函数，消除其影响，从而得到不同井眼、地层条件下通用的方位响应函数。图3.5方位微分几何因子拟合函数Fig.3.5Thefittingfunctionofazimuthaldifferentialgeometryfactor经过研究，当拟合函数选用高斯函数时，相关系数R2在0.98左右，所以选用其作为方位微分几何因子的拟合函数，即方位响应函数，该函数的基本形式是：20exp0.5/cyAx（3.1）其中：()代表方位响应函数，是方位角度，y0、xc、和A是方位响应函数拟合系数，根据所建立的模型，仪器的各个尺寸已经达到了最优化的效果，影响拟合函数的主要是井眼和地层环境，所以本文研究的是泥浆性质、地层密度、井眼半径、泥浆密度、孔隙度等因素对方位响应函数中拟合系数的影响。通过求取系
【参考文献】：
期刊论文
[1]随钻方位伽马数据成像处理方法[J]. 唐海全. 岩性油气藏. 2017(01)
[2]高分辨率伽马成像技术在地质导向中的应用[J]. 陈鸣,马帅,张智凯. 海洋石油. 2016(04)
[3]随钻方位伽马测井仪器设计及试验[J]. 王珺,陈鹏,骆庆锋,祝环芬. 地球物理学进展. 2016(01)
[4]伽马成像随钻测井仪钻铤布局设计可靠性分析[J]. 范宇翔,骆庆锋,李留,宋森,杨颋,李西宁. 石化技术. 2015(10)
[5]MC模拟在随钻方位伽马成像正演中的应用[J]. 袁超,周灿灿,张锋,陈挚. 原子核物理评论. 2014(04)
[6]随钻方位伽马测井探测器直径优化设计[J]. 袁超,周灿灿,张锋,程相志. 石油机械. 2014(03)
[7]随钻伽马测井快速正演算法及地质导向应用[J]. 邵才瑞,曹先军,陈国兴,张福明,姬嘉琦,唐建红. 地球物理学报. 2013(11)
[8]利用新随钻方位伽马测井仪优化页岩开发[J]. 唐宇,王小宁. 测井技术. 2013(05)
[9]随钻自然伽马测井仪研制[J]. 姚文彬,李辉,尚捷,赵飞,张旭,姜天杰. 电子测量技术. 2013(06)
[10]不同井斜角情况下随钻密度测井探测特性[J]. 张丽,孙建孟,于华伟,姜东,王向军. 测井技术. 2013(01)
硕士论文
[1]随钻自然伽马测量仪器的系统设计[D]. 高彬.中国石油大学 2011
[2]基于模型的变周期预测反褶积[D]. 谭军.中国海洋大学 2008
[3]基于非高斯性最大化的预测反褶积技术[D]. 刘军.清华大学 2008
[4]预测反褶积及其相关问题分析[D]. 王兆旗.长安大学 2007
[5]随钻自然伽马测量仪及其刻度的研究[D]. 杨全进.中国石油大学 2007
本文编号：3519419
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