用于脉冲中子俘获西格马反演的方法和系统技术方案

在本发明专利技术的有些方面，公开了一种从脉动中子俘获衰变曲线获得西格马值的计算机实现的方法。该方法可以包括选择由被置于穿过岩石地层的钻孔下面的脉动中子仪收集的能谱，该能谱包括俘获交互和无弹性交互；以及利用非线性模型来模拟选择的能谱，以获得有关一个或多个储层属性的西格马值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及测井，更具体地说，涉及通过脉动中子俘获数据的分析来表征钻孔周围的地下地层。
技术介绍
脉动中子俘获反演是围绕绝对最小值有许多局部最小值的非线性问题。Neuman脉动中子衰变(PNC)方法在过去已被用于反演PNC衰变曲线。这种方法涉及把工具所产生的这些衰变曲线拟合到双指数响应模型。根据拟合的参数，能够确定钻孔和地层两者的西格马。然后，西格马可被用于确定岩石物理属性，诸如蒸汽饱和度、水饱和度或者伪孔隙度。然而，拟合这些曲线并不是一件简单的事情，因为数据会具有差的信噪比，尤其是在后期(500 μ s之后)。在这个时段中，地层信号趋于主导钻孔信号。除了计算西格马值，Neuman方法还计算基于PNC的密度和孔隙度指示。这些反演都使用西格马信息来产生估计。Neuman码还被用于绘制PNC数据和结果拟合曲线。这允许用户可视地检查拟合。因为低的信噪比，拟合例程常常会“锁定到”坏的拟合。可视地检查曲线允许用户确定西格马值是统计离群值还是仅仅是坏的拟合。Neuman方法使用Newton-Raphson方法来优化拟合实测数据到反演模型。这种方法对于具有信号最小值的问题工作良好，但是在处理噪声数据时会遇到麻烦。该方法会收敛到是许多局部最小值之一但并不是绝对最小值的解，其中绝对最小值将表征“最佳”拟合。结果就是源自这种处理的绘制测井记录可能包含大的尖峰或者由于未收敛到绝对最小值而引起的离群值。给出以上问题，所需要的是一种用于反演脉动中子俘获衰变曲线的改进方法和系统。
技术实现思路
根据本公开内容的一些方面，公开了一种从脉动中子俘获衰变曲线获得西格马值的计算机实现的方法。该方法包括:选择由被置于穿过岩石地层的钻孔下面的脉动中子仪收集的能谱，该能谱包括俘获交互和无弹性交互；以及由与包括指令的计算机可读介质通信的处理器进行模拟，当所述指令被执行时，使处理器利用非线性模型来选择能谱，以获得有关一个或多个储层属性的西格马值。在有些方面，非线性模型可包括单纯形模型，例如Nelder-Mead单纯形模型。可以使用的一种Nelder-Mead单纯形模型是多顶点单纯形,例如五(5)顶点单纯形。在有些方面，非线性模型可以包括模拟退火模型。在有些方面，可以利用有关钻孔和岩石地层的多指数非线性模型来获得西格马值。多指数模型可以基于包括与钻孔相关联的幅值、与钻孔周围的岩石地层相关联的幅值、与钻孔相关联的中子衰变速率以及与岩石地层相关联的中子衰变速率的参数。非线性模型可以基于有关与钻孔相关联的幅值、与钻孔周围的岩石地层相关联的幅值、与钻孔相关联的中子衰变速率以及与岩石地层相关联的中子衰变速率的初始估计。在有些方面，储层属性可以包括岩石物理属性，包括孔隙度、饱和度和/或气/水-气/油接触。储层属性还可以包括有关岩石地层的商业开采的属性，其中有关商业开采的属性包括产油层。可以基于钻孔和岩石地层中的中子衰变速率而获得西格马值。可以根据对应于从来自选定能谱的数据在中子衰变曲线上选择的四个点的参数C1至(；和至t4来确定初始估计，其中C1至C4和至t4分别是中子衰变计数和中子衰变时间，Abh是与钻孔相关联的幅值，Afm是与钻孔周围的岩石地层相关联的幅值，Tbh是与钻孔相关联的中子衰变速率，而Tfm是与岩石地层相关联的中子衰变速率。根据本公开内容的有些方面，公开了一种用于从脉动中子俘获衰变曲线获得西格马值的计算机实现的系统。该系统可以包括与其中存储了指令的存储器通信的处理器，当所述指令被执行时，处理器被布置成:选择由被置于穿过岩石地层的钻孔下面的脉动中子仪收集的能谱，该能谱包括俘获交互和无弹性交互；利用非线性模型来模拟选择的能谱，以获得有关一个或多个储层属性的西格马值。根据本公开内容的有些方面，公开了一种用于从脉动中子俘获衰变曲线获得西格马值的系统。该系统可以包括:可位于穿过岩石地层的钻孔中的脉动中子仪，该脉动中子仪被布置成生成进入钻孔和岩石地层的中子；可位于钻孔中的检测器，该检测器被布置成检测衰变中子的能谱，其中，所述能谱包括俘获交互和无弹性交互；以及与其中存储了指令的存储器通信的处理器，当所述指令被执行时，所述处理器被布置成利用非线性模型来模拟所述能谱，以获得有关一个或多个储层属性的西格马值。在有些方面，所述处理器可被配置成构造衰变曲线并且基于检测的能谱来确定衰变速率的估计。当参考附图考虑以下描述与所附权利要求时，本专利技术的这些与其它目标、特征和特性，及操作方法与结构和部件组合的相关元件的功能和制造的经济性，都将变得更加显然，所有这些都构成本说明书的一部分，其中相同的标号在各个图中都指定对应的部分。但是，应当明确地理解，附图仅仅是为了说明和描述，而不是要作为本专利技术限制的定义。如在本说明书和权利要求中所使用，除非上下文清楚地另外指出，否则单数形式“一”、“一个”和“这个”也包括复数的所指对象。附图说明图1示出了根据本公开内容的一些方面，位于穿透地球的钻孔中的测井工具的示例性实施方式。图2是根据本公开内容的一些方面,用于两维Nelder-Mead单纯形的起始单纯形。图3示出了图2的单纯形的反射。图4示出了图2的单纯形的扩张。图5示出了图2的单纯形的外部收缩。图6示出了图2的单纯形的内部收缩。图7示出了用于图2的单纯形的缩小操作。图8示出了根据本公开内容的一些方面，用于模拟退火的例子表示。图9示出了根据本公开内容的一些方面，具有来自两个指数的贡献的例子衰变曲线。图10示出了根据本公开内容的一些方面的另一个例子衰变曲线。图11示出了根据本公开内容的一些方面的用于情况I的结果。图12示出了根据本公开内容的一些方面的用于情况2的结果。图13示出了根据本公开内容的一些方面的用于情况3的结果。图14示出了根据本公开内容的一些方面的退火时间和x2的比较。图15示出了使用Newton-Raphson方法(现有技术)和根据本公开内容的一些方面的单纯形方法得到的西格马测井记录的比较。图16示出了使用Newton-Raphson方法(现有技术)和根据本公开内容的一些方面的模拟退火方法得到的西格马测井记录的比较。具体实施例方式图1示出了位于穿透地球3的钻孔3中的测井工具10的示例性实施方式。地球3包括地球地层4，其中地层4可以包括层4A-4C。在图1的实施方式中，测井工具10被配置用于随钻测井(LWD)或者随钻测量(MWD)应用。照此，测井工具10被置于钻柱11远端的套圈中。测井可以在钻井的过程中或者在暂停过程中执行。在其它实施方式中，测井工具10可被配置成通过测井电缆、钢丝或者卷管传送通过钻孔2。参考图1，在钻井操作的过程中，钻探泥浆从地球表面通过钻柱11中的泥浆通道12被泵到切割设备13用于润滑和冷却。钻探泥浆从钻柱11的远端排放到钻孔2中。总的来说，钻探泥浆和钻孔流体具有使钻探泥浆或钻孔流体反射中子的属性。相应地，测井工具10包括中子反射器和中子吸收器的配置，以便最小化由钻探泥浆或钻孔流体反射的中子的影响。在图1的实施方式，测井工具10被配置成估计地层4的孔隙度。通过把入射中子7指向地层4中的勘测区域5来测量孔隙度。中子源6发射入射中子7。根据地层4的属性，例如孔隙度和位于地层4的孔隙中的地层流体的类型，一定百分比的入射中子7将被反射回到测井工具10。测井工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·巴尔内斯，A·巴德鲁兹曼，
申请(专利权)人：雪佛龙美国公司，
类型：
国别省市：