[發明專利]一種基于硼中子俘獲的井下套管損傷探測方法

有效

• 申請號: 202011143534.1
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112179924B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 張鋒;邱飛;田立立;陳前;張笑瑒;范繼林
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01N23/00
• 分類號: G01N23/00
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 陳海濱

本發明公開了一種基于硼中子俘獲的井下套管損傷探測方法。本發明采用脈沖中子能譜測井儀器作為測量裝置，在脈沖中子能譜測井儀器任意伽馬探測器外側設置硼套，將帶硼套伽馬探測器的脈沖中子能譜測井儀器在井中居中測量，記錄脈沖中子能譜測井儀器中帶硼套伽馬探測器探測的實測俘獲伽馬能譜，設置鐵元素能窗和硼元素能窗，根據實測俘獲伽馬能譜，計算鐵元素能窗與硼元素能窗內的伽馬計數比值；再建立蒙特卡羅數值模擬模型，模擬得到不同套管厚度條件下鐵元素能窗和硼元素能窗內的伽馬計數，確定能窗伽馬計數比值與套管厚度的響應關系，建立套管厚度評價模型進行套管厚度評價。本發明拓展了脈沖中子能譜測井儀器的應用，有利于套管厚度的準確評價。

技術領域

本發明屬于礦場地球物理測井領域，具體涉及一種基于硼中子俘獲的井下套管損傷探測方法。

背景技術

油氣勘探過程中，套管作為連接地下環境與地面的重要通道，在油氣井施工及生產中發揮著關鍵作用。復雜的地質運動、地下環境及施工過程中的人為因素均是造成套管損傷的主要原因，而因套管缺損所導致的油水層竄槽等事故已成為制約油氣開采的瓶頸，因此，針對套管井檢測技術的研究對于指導油氣田可持續生產和施工安全具有重要意義。

常見套管評價測井方法包括井壁超聲成像測井、多臂井徑測井和電磁探傷測井，各常見套管評價測井方法通常需要配套使用專門的測井儀器及數據處理方法，而其中部分測井儀器受尺寸的制約，只能單獨下井測量，大幅度增加了油田的開發和生產成本。

脈沖中子能譜測井作為油田生產過程中必不可少的一種測井技術，通常用于評價地層的剩余油飽和度以及研究下套管后的地層性質等方面。脈沖中子能譜測徑儀的脈沖中子源向地層發射能量為14MeV的高能快中子，中子與地層中特定的元素發生反應后產生特征伽馬射線，通過探測器探測相關元素能譜及時間譜，采用特定數據處理方法處理后獲得評價參數。由于套管中的鐵元素與熱中子發生俘獲反應后產生能量為7.6MeV的俘獲伽馬射線，而套管厚度的變化直接影響探測器記錄的特征伽馬計數；硼元素具有非常高的俘獲截面，在硼中子測井中通常作為示蹤劑指示地層水的動態分布，測井儀器中也經常利用硼套實現熱中子屏蔽功能。因此，亟需利用脈沖中子能譜測井技術的特點，提出一種新的套管厚度評價方法，用于探測套管損傷。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提出了一種基于硼中子俘獲的井下套管損傷探測方法，通過在脈沖中子能譜測井儀器的伽馬探測器上設置硼套，利用脈沖中子能譜測井儀器探測套管中鐵元素的俘獲伽馬射線強度評價套管厚度，探測套管損傷。

一種基于硼中子俘獲的井下套管損傷探測方法，采用脈沖中子能譜測井儀器作為測量裝置，具體包括以下步驟：

步驟一：在脈沖中子能譜測井儀器中任選一個伽馬探測器套入硼套內；

步驟二：將脈沖中子能譜測井儀器置于井中，測量方式采用居中測量，記錄脈沖中子能譜測井儀器中帶硼套伽馬探測器探測的實測俘獲伽馬能譜，分別設置鐵元素能窗和硼元素能窗的取值范圍，根據實測俘獲伽馬能譜，分別計算鐵元素能窗和硼元素能窗內的伽馬計數；

步驟三：基于蒙特卡羅數值模擬方法，根據步驟一中脈沖中子能譜測井儀器參數、硼套厚度和地層參數，建立蒙特卡羅數值模擬模型，分別改變蒙特卡羅數值模擬模型的套管厚度，模擬得到不同套管厚度條件下鐵元素能窗和硼元素能窗內的伽馬計數，計算各套管厚度條件下鐵元素能窗與硼元素能窗的伽馬計數比值，得到套管厚度與計數比值間的響應關系；

步驟四：通過對能窗計數比值與套管厚度進行數值擬合分析，建立套管厚度評價模型，結合實測俘獲伽馬能譜中鐵元素能窗與硼元素能窗的伽馬計數比值，進行套管厚度評價。

優選地，所述脈沖中子能譜測井儀器的伽馬探測器為LaBr3探測器。

優選地，所述步驟一中，硼套厚度為1cm。

優選地，所述步驟二中，鐵元素能窗的取值范圍為7.5-7.7MeV，硼元素能窗的取值范圍為0.4-0.6MeV。