[发明专利]一种实时随钻伽马正演地质导向钻井方法

说明书

技术领域

本发明属于石油勘探开发领域，具体涉及采用随钻伽马测井实时正演模拟进行地质导向钻井的方法。 

背景技术

在定向井及水平井钻井过程中，由于钻前资料不足或者地质情况复杂等因素影响，先导地层模型具有一定的不确定性，难以准确判断地层界面与地层岩性。所以通常需要利用地质导向钻井技术指导水平井的钻进：根据随钻测井数据对地层模型进行实时更新并调整井眼轨迹，从而降低钻井风险、提高油层钻遇率、最大限度地发挥地质导向技术在钻井中的作用。 

地质导向钻井过程中，基于先导地层模型，根据实钻井眼轨迹，采用合适的方法对随钻测井响应进行实时正演模拟，并与相应的实测数据进行对比分析可有效地确定地层界面和产状，同时为地层模型的更新和井眼轨迹的调整提供依据。 

目前对伽马测井响应正演多采用蒙特卡罗方法，但该方法计算量大、速度慢，而地质导向钻井要求在有限的时间内及时的提出地层模型和井眼轨迹调整方案，这也就决定了目前难以将蒙特卡罗方法用于地质导向钻井过程中对随钻伽马测井响应进行快速实时正演，因此需要寻求一种实时随钻伽马正演地质导向钻井方法。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种实时随钻伽马正演地质导向钻井方法，克服目前难以将蒙特卡罗算法用于地质导向钻井过程中随钻伽马测井实时正演模拟的困难；通过实时正演模拟为地质导向钻井过程中地层模型的实时更新和井眼轨迹的及时调整提供依据，从而降低钻井风险、提高油层钻遇率、最大限度地发挥地质导向钻井的作用。 

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种实时随钻伽马正演地质导向钻井方法，在地质导向钻井过程中，基于先导地层模型，根据实钻井眼轨迹，对随钻伽马测井响应进行实时正演模拟并与实测随钻伽马测井数据进行对比分析，根据对比结果确定地层界面和产状，为地层模型更新和井眼轨迹调整提供依据。其中对随钻伽马测井响应的实时正演模拟采取如下方法：根据地层界面和伽马探测器探测范围的不同空间接触关系对探测范围进行分解，基于地层中伽马射线的衰减规律，对分解后不同区域地层在探测器位置的伽马射线通量分别进行积分，然后将得到的伽马射线通量值刻度为伽马测井的API单位，从而得出不同空间关系下的随钻伽马测井响应正演算法。对该算法进行软件实现，并与地质导向钻井软件平台（《随钻测井资料实时解释及综合成图软件》（2012R11L098460））协同运行，使得实时正演模拟结果在地质导向软件平台中自动显示，方便了正演结果与实测伽马测井曲线的对比。具体内容包括： 

1)地质导向钻井过程中，基于先导地层模型，根据实钻井眼轨迹，对随钻伽马测井响应进行实时正演模拟并与实测的随钻伽马测井数据进行对比分析，根据对比结果确定地层界面和产状，为地层模型更新和井眼轨迹调整提供依据。图1中给出了地质导向过程中地层模型更新和井眼轨迹调整流程图。 

2)地层模型的建立：该方法同时适用于平行层状地层模型（如图2所示）和不规则地层模型（如图3所示）。 

平行层状地层模型中假设如下几个条件成立：1）地层为平行层状均匀介质；2）鉴于目 前随钻井径资料尚不普及、随钻测井中泥饼成熟度较低、正演目的在于反映由井眼轨迹与地层模型不同空间关系导致的伽马测井响应变化，因此忽略井眼和泥浆影响；3）探测器中的计数管位于仪器中心，没有方位；4）地层中放射性强度为当量强度。 

不规则地层模型中将地层界面视为不同倾斜面的组合：即沿井眼轨迹最大延伸方向做地层纵剖面，地层界面与剖面的交线为由短折线组成的曲线；沿垂直井眼轨迹最大延伸方向作横剖面，地层界面与剖面的交线为直线。此时地层界面不再是平面，仅在小范围内是一个平面，其走向与纵剖面垂直。 

3)根据伽马探头的探测范围与地层界面的接触关系将地层模型进行分解（如图4和图5），并对分解后的区域进行逐一分析和计算。 

4)平行层状地层模型下，分解后的区域均为规则的几何体，可以推导出其具体的计算公式： 

式(1)至(4)中的J_A、J_B、J_C和J_D分别表示图4中A-D四个区域在O点处伽马射线通量，r₀为探测器的探测半径，ρ(g/cm³)为地层密度，m(g/g)为岩石中放射性物质的含量，η(伽马光子/g.s)为放射性物质放射出伽马射线的平均强度，μ(cm^-1)为介质对伽马射线的平均吸收系数。参数ρ、m、η和μ的下标与图4中地层的标号一致，d为探测器到地层边界的距离，h为地层厚度。