[发明专利]一种天然气孔、裂隙储层脉冲中子测井数值模拟方法

说明书

本发明涉及一种天然气孔、裂隙储层脉冲中子测井数值模拟方法。基于Hudson裂隙理论建立天然气孔、裂隙储层地质模型，通过脉冲中子源向储层中发射快中子，模拟快中子与储层中各介质发生的核反应及运动过程，探测并记录剩余的未被俘获的热中子，计算热中子密度分布得到脉冲中子测井响应。经试验，本发明公开的一种天然气孔、裂隙储层脉冲中子测井数值模拟方法可有效模拟脉冲中子在天然气孔、裂隙储层中的核反应及运动过程，探测未被俘获的热中子并计算热中子密度分布。分别展示了50度和70度两种裂隙角度下的热中子密度分布情况，本发明为分析不同裂隙角度与脉冲中子测井响应之间的关系提供了理论支持，进而为实际生产提供了有效的指导方法。

技术领域

本发明涉及地球物理勘探领域，尤其是一种天然气孔、裂隙储层脉冲中子测井数值模拟方法。

背景技术

在国家环境大保护时期，对于绿色能源——天然气的开发与利用，是整个能源勘探领域的重要发展方向。天然气孔、裂隙储层是一种以孔隙和裂隙为主要储集空间和渗流通道的特殊地质结构，储藏天然气能力较强，因此受到地球物理勘探领域的关注。但是天然气孔、裂隙储层的结构复杂，所包含的物质多样，难以有效区分，导致目前可用的勘探方法仍然较少。脉冲中子测井是一种利用放射性源发射出的脉冲中子对地层进行探测的测井方法。由于天然气中含有大量氢元素，而氢是对中子减速作用最强的常见元素，所以，从理论上来讲脉冲中子测井方法适用于天然气孔、裂隙储层的勘探。然而，实际脉冲中子测井勘探成本高昂，因此，本发明研究了一种针对天然气孔、裂隙储层的脉冲中子测井数值模拟方法，为实际生产提供了指导方法和建议。

发明内容

本发明的目的是为了解决实际生产中含有天然气的孔、裂隙储层结构复杂，难以有效识别的问题，提供一种天然气孔、裂隙储层脉冲中子测井数值模拟方法。

本发明提出的数值模拟方法可模拟天然气孔、裂隙储层的脉冲中子测井响应，主要思想是：首先基于Hudson裂隙理论，建立含有天然气孔、裂隙的储层地质模型；然后模拟脉冲中子源发射的快中子与储层各介质的原子核发生核反应及运动；最后，探测核反应后剩余的未被俘获的热中子，计算热中子密度分布从而得到脉冲中子测井响应。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种天然气孔、裂隙储层脉冲中子测井数值模拟方法，包括以下步骤：

a、基于Hudson裂隙理论建立含有天然气孔、裂隙的储层地质模型，主要包括：

b、定义整个地下半空间均为天然气孔、裂隙储层；

c、脉冲中子测井设置的井眼位于地质模型中央，井孔为垂直井，井孔中间充满泥浆；

d、设定含有天然气的裂隙呈椭圆形硬币状，各裂隙的形状一致，且与井轴的角度一致，所有裂隙稀疏地分布在整个储层中；

e、设定含有天然气的孔隙呈圆球体状，各孔隙的形状一致，但体积在数量级上远小于裂隙，所有孔隙稀疏地分布在整个储层中；

f、设定裂隙与裂隙之间没有连通，但裂隙与孔隙之间存在连通；

g、设定储层中除了孔、裂隙之外的部分均为基质围岩，成分为密度均匀的石灰岩；

h、在井孔中间处设置一个脉冲中子源，通过如下公式进行核反应产生快中子，其中，是1个质子，2个中子构成的氚；是1个质子，1个中子构成的氘；是2个质子，4个中子构成的氦；是产生的能量为14MeV的快中子；

i、快中子激发后迅速打入天然气孔、裂隙储层，与储层中各介质的原子核进行多次碰撞，发生非弹性散射反应，成为热中子并达到热平衡状态。达到热平衡状态后，中子能量不再衰减，随后大部分热中子被储层中各介质的原子核所俘获，发生俘获反应；