SGDT伽馬密度儀測井資料成像化處理

何素文 王慧萍 龔 佳 張 博

(河南石油勘探局測井公司 河南南陽)

SGDT伽馬密度儀測井資料成像化處理

何素文 王慧萍 龔 佳 張 博

(河南石油勘探局測井公司 河南南陽)

文章分析了SGDT伽馬密度測井儀器原理,運用三次樣條函數(shù)插值方法對六個方位計數(shù)率數(shù)值進行插值處理,得到360度方位的連續(xù)變化的二維計數(shù)率曲線,對插值結果進行成像化處理,可以直觀地顯示套管周圍的水泥密度變化趨勢。

SGDT伽馬密度測井;三次樣條函數(shù)插值;成像化處理;綜合解釋

0 引 言

SGDT伽馬-密度測井儀是俄羅斯研制的一種綜合測井儀器,它可以測量套管周圍的水泥平均密度、套管厚度、套管偏心,經(jīng)與聲波變密度測井儀器解釋結果進行綜合解釋,可更加準確地檢查出水泥固井膠結質(zhì)量[1]。SGDT測井儀分四探頭和六探頭兩種,對于六探頭測井儀器而言,360°的井周被分為6部分,測得六條伽馬密度記數(shù)率曲線,可以評價6個方位的水泥膠結情況,我們模擬SBT(分區(qū)水泥膠結)測井第一界面的聲波衰減成像效果,通過插值處理,可以將SGDT 6個方位計數(shù)率數(shù)值展開為連續(xù)的360°井周成像圖,可直觀地表現(xiàn)水泥與套管的在井周不同方位的膠結情況。

1 SGDT伽馬密度測井原理[2]

放射性點源周圍射線強度正比于點源周圍介質(zhì)的電子密度,而電子密度與物質(zhì)的原子系數(shù)(或物質(zhì)的密度)有著直接的關系。原子系數(shù)越大,對一定能量的放射性伽瑪射線的吸收就越大,物質(zhì)原子周圍的低軌道電子受高能伽瑪射線照射后,上升為高能軌道電子的概率就越高,散射的伽馬射線就越少,因此探測器接收到的散射伽馬射線就越少。SGDT伽馬密度厚度儀器利用這種原理測量套管狀況。

SGDT伽馬密度厚度儀由一個250毫居里的銫137源產(chǎn)生一個放射性伽馬射線場,在其周圍的介質(zhì)有井液、套管、水泥環(huán)以及地層,在源距為0.4 m位置設置套管壁厚探測器,在源距為0.58 m的位置設置了6個不同方位(以井軸中心為中點)均勻分布的水泥密度探測器,分別探測來自套管、水泥環(huán)、泥漿液產(chǎn)生的非彈性碰撞伽馬射線計數(shù),進而計算出水泥環(huán)平均密度、套管厚度、套管偏心;另外在0.72 m處有1個自然伽馬探測器,可以記錄來自地層的自然伽馬射線,用于地層對比及校深。

利用SGDT測井可以獲得以下八條參數(shù)曲線:自然伽馬計數(shù)曲線GK,套管壁厚計數(shù)曲線Tl,6條水泥密度計數(shù)曲線(S1-S6)。

利用測量曲線可計算管外水泥環(huán)平均密度(g/cm3)和套管壁厚度(mm),并計算出套管偏心率。

伽馬密度儀器的六(或四)個同一平面360度方位均勻分布的伽馬密度探頭記錄了6(或4)條伽馬射線的計數(shù)率曲線,通過對這6(或4)條曲線進行插值處理,可以得到360°方位的連續(xù)變化的二維計數(shù)率曲線,對插值結果進行成像化處理顯示,可以直觀的顯示套管周圍的水泥密度變化趨勢。對于小的計數(shù)率值用暗色表示,表示水泥充填得比較豐滿;對于大的計數(shù)率值用亮色表示,表示水泥充填得比較少,并按照一定的方位展開為井周平面圖,在一定深度段內(nèi),當360°方位上膠結情況均合格時,整體的評價就可以判斷為合格,各方位都為優(yōu)時,整體評價可以判斷為優(yōu);當有一個部分不合格,并與上下層段相連通時,綜合評價就為不合格。圖像顯示既形象又清楚,同時又可直觀觀察各方位的膠結情況。

2 插值處理[3]

2.1 插值方法選擇

把每個深度點上所測量的一組(6或4個)計數(shù)率數(shù)據(jù)當作一個一元觀測數(shù)列,對一元觀測數(shù)列進行插值的方法有多種,如線性插值、牛頓插值、各種邊界條件的樣條插值等,這里我們選擇的是三次樣條函數(shù)插值方法,該方法的優(yōu)點是:既可保證樣本點的函數(shù)值,又可保證在樣本點上具有一階和二階連續(xù)導數(shù),這樣使得插值結果比較光滑。

2.2 三次樣條函數(shù)插值方法

將所求得的斜率值代入式(8)得到任意區(qū)間的三次樣條插值函數(shù)S(x),計算任意點x處的函數(shù)值y(x)。

3 程序?qū)崿F(xiàn)

基于FORWARD測井解釋平臺,用Visual Cγγ6.0系統(tǒng)對式(8)至(15)數(shù)學公式進行編程,將每一深度點的樣本點數(shù)(如伽馬密度為6或4)、樣本值及插值點數(shù)(如伽馬密度為1440)作為輸入?yún)?shù),輸出的函數(shù)值數(shù)列即為插值結果。

對伽馬密度計數(shù)率曲線,為了方便與SBT成像進行對比,對計數(shù)率曲線si進行了刻度,刻度公式為:

sai=20ln(si×10-5)+b(16)

對刻度后的計數(shù)率曲線進行插值處理,得到插值曲線,如圖1如示,即為某口井的伽馬密度計數(shù)率刻度曲線、插值曲線及插值曲線成像。

圖1 SGDT測井資料成像化處理結果

4 應用效果

X井是新莊油田一口熱采井,該井某生產(chǎn)周期后日產(chǎn)液量21.7 t,日產(chǎn)油0.4 t,含水98%。為確定竄槽層位,進行了聲波-伽馬密度測井。資料顯示:成像化處理結果與水泥環(huán)密度、聲波變密度對應性較好。吞吐段以上一、二界面膠結破壞較嚴重,密度成像資料顯示290 m以上井段及420 m～564 m井段膠結很差。從成像可以明顯看出,吞吐層存在管外明顯水泥缺失現(xiàn)象,目前生產(chǎn)層位(545 m～549.2 m)與原生產(chǎn)層(555.2 m～561.0 m)之間是竄通的,因此建議堵竄。

該井大修封堵555.2 m～564.0 m層段后,單采545 m～549.2 m層段,未注汽常規(guī)生產(chǎn),日產(chǎn)液8.7 t,日產(chǎn)油2.0 t,含水77%,液量明顯下降,效果明顯。

5 結束語

伽馬密度測井通過測得的管外水泥環(huán)的平均密度可以計算管外水泥充填率,優(yōu)選三次樣條函數(shù)插值方法,對六條密度曲線進行成像化處理,可以直觀地展現(xiàn)套管周圍不同方向水泥的膠結情況,充分發(fā)揮SGDT多探頭測量的優(yōu)勢,完善了SGDT測井解釋方法。將它與聲波變密度測井相結合,能夠有效的判斷水泥缺失、檢查套管情況,因此在工程施工井、老井固井質(zhì)量監(jiān)測等方面得到了很好的應用。

[1] 白 麗,尹 強,高保玲,等.MAK2-SGDT測井方法在新莊油田的應用[J].河南石油,2005,19(2)

[2] 謝艷萍,舒衛(wèi)國,王正久,等.聲波-伽馬密度測井技術在大港油田的應用[J].測井技術,2004,28(S0)

[3] 代海軍,謝 明,羅代升,等.SAR距離-多普勒成像算法中的距離徙動及校正[J].四川大學學報(自然科學版),2007.44(6)

Image processing for logging data of SGDT gamma-densi- ty tool.

He Suwen,Wang Huiping,Gong Jia and Zhang Bo.

This paper introduces the principle of the SGDT Gamma density well logging tool.The cubic spline interpolation is used to process the numerical count rate of the six directions.Then we can obtain a continually changing two-dimensional curve with azimuth angle in 360 degree.After the interpolation results are imaged,the trend of the cement density around the casing can be seen clearly and visually.

SGDT gamma density logging;Cubic spline interpolation;Image processing;integrated interpretation

P631.8+3

B

1004-9134(2011)04-0061-03

何素文,男,1968年生,高級工程師,1991年畢業(yè)于江漢石油學院測井儀器專業(yè),現(xiàn)在河南石油勘探局地球物理測井公司從事測井資料解釋研究工作。郵編:473132

2011-04-25編輯梁保江)

PI,2011,25(4):61～63

·方法研究·