三探头密度测井的围岩校正方法及装置与流程

本发明实施例涉及油气勘探中的测井数据处理领域，尤其涉及一种三探头密度测井的围岩校正方法及装置。

背景技术：

对三个探头都在正源距范围内的密度测井仪器，可以利用类似于传统的双探头密度测井的“脊-肋图”方法来获取地层的密度值，式(1)是双探头密度测井的补偿公式。

式中，N₁、N₂分别为长、中、短三个探头中任意两个探头的计数率，且N₁对应的探头源距比N₂对应的探头源距大；A₁、A₂、B₁、K和B₂为刻度系数。

式(1)可以简单表示为

ρ_b＝ρ₁+Δρ (2)

其中，Δρ＝a(ρ₁-ρ₂)，a是与仪器有关的常数。

这种泥饼影响及泥饼补偿方法前提条件是地层的目的层均匀、厚度无限大，没有邻近地层对测量结果的影响。当泥饼为轻泥饼时，泥饼密度小于地层密度，长源距探头探测深度深，受泥饼的影响比短源距小，长源距探头测量得到的地层密度值大于短源距得到的地层密度值，于是式(2)中Δρ>0，此时，长、中、短探头分别得到的密度值为ρ_L、ρ_M、ρ_S，关系是ρ_L>ρ_M>ρ_S。反之，当泥饼为重泥饼时，式(2)中Δρ<0，三个探头密度值关系为ρ_L<ρ_M<ρ_S。

但是，当目的层厚度较小时，围岩地层将对测量结果产生影响，在一定厚度范围内，三个探头计数率将出现较大变化，求取的地层密度相应也会发生变化。当泥饼为轻泥饼时，ρ_L>ρ_M>ρ_S的条件以及当泥饼为重泥饼时，ρ_L<ρ_M<ρ_S的条件都有可能不复存在，如果继续利用式(1)进行补偿求取地层密度，就会出现“过度”补偿，使得测量值偏离地层真值更远。这就需要对围岩的影响进行校正。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种三探头密度测井的围岩校正方法及装置。该方法包括：分析无泥饼和有泥饼条件下围岩对长、中、短三探测器密度的影响规律；根据密度测井仪器三探头测量的密度值大小，选择相对应情况下的围岩校正公式对测量的三个密度值分别进行围岩校正；由三个校正后的密度值得到仪器对地层测量密度值；本发明可以在不同的围岩厚度和有无泥饼的条件下校正围岩对地层密度测井的影响，从而得到更准确的地层密度测井值。

为达到此目的，本发明实施例采用以下技术方案：

第一方面，一种三探头密度测井的围岩校正方法，所述方法包括：

分析无泥饼和有泥饼条件下围岩对长、中、短三探测器密度的影响规律；

根据密度测井仪器三探头测量的密度值大小，选择相对应情况下的围岩校正公式对测量的三个密度值分别进行围岩校正；

由三个校正后的密度值得到仪器对地层测量密度值。

优选的，所述分析无泥饼和有泥饼条件下围岩对长、中、短三探测器密度的影响规律，包括：

无泥饼、围岩密度小于目的层密度时，围岩对长、中、短三探测器密度的影响；

轻泥饼、围岩密度小于目的层密度时，围岩对长、中、短三探测器密度的影响；

重泥饼、围岩密度小于目的层密度时，围岩对长、中、短三探测器密度的影响；

无泥饼、围岩密度大于目的层密度时，围岩对长、中、短三探测器密度的影响；

轻泥饼、围岩密度大于目的层密度时，围岩对长、中、短三探测器密度的影响；

重泥饼、围岩密度大于目的层密度时，围岩对长、中、短三探测器密度的影响。

优选的，根据密度测井仪器三探头测量的密度值大小，选择相对应情况下的围岩校正公式对测量的三个密度值分别进行围岩校正，包括：

获取无泥饼情况下的围岩校正公式；

获取有泥饼情况下的围岩校正公式；

利用获取围岩校正公式对测量的三个密度值分别进行围岩校正。

优选的，获取无泥饼情况下的围岩校正公式，包括：

当ρ_L＝ρ_M＝ρ_S时：

三探头密度值均不需要围岩校正，地层密度值可以是三个探头任意一个探头密度值，也可以是三个探头两两补偿密度值或三个探头密度平均值；其中ρ_L、ρ_M、ρ_S分别为长、中、短探头按一般密度测井公式求取的密度值；

当ρ_L<ρ_M<ρ_S时：

中、长探测器的围岩校正公式为：

ρ_b1＝ρ_ML+a₁Δρ_ML

其中，ρ_b1是中、长探测器经过围岩校正后的密度值；ρ_ML为利用中探测器和长探测器进行补偿密度测量得到的密度值；Δρ_ML为利用中、长源距测量的密度值之差，即Δρ_ML＝ρ_M-ρ_L；系数a₁可以由刻度的数据拟合得到；

短、中探测器的围岩校正公式为：

ρ_b2＝ρ_SM+a₂Δρ_SM

其中，ρ_b1是段、中探测器经过围岩校正后的密度值；ρ_SM为利用短探测器和中探测器进行补偿密度测量得到的密度值；Δρ_SM为利用短、中源距测量的密度值之差，即Δρ_SM＝ρ_S-ρ_M；系数a₂可以由刻度的数据拟合得到；

短、长探测器的围岩校正公式为：

ρ_b3＝ρ_SL+a₃Δρ_SL

其中，ρ_b3是段、中探测器经过围岩校正后的密度值；ρ_SL为利用短探测器和中探测器进行补偿密度测量得到的密度值；Δρ_SL为利用短、中源距测量的密度值之差，即Δρ_SL＝ρ_S-ρ_L；系数a₃可以由刻度的数据拟合得到；

最终地层密度值可以是ρ_b1、ρ_b2、ρ_b3中的一个，也可以是三者中的平均值。

优选的，获取有泥饼情况下的围岩校正公式，包括：

当ρ_L>ρ_M>ρ_S时,目的层厚度在大于中探头源距大小的一定范围内，即在区域I内，只用传统的密度补偿方法就可以得到地层密度，无需做围岩校正；

当ρ_L>ρ_M>ρ_S时,目的层厚度在大于中探头源距大小的一定范围内，即在区域II内，采用中、长探测器的围岩校正公式；

当ρ_L>ρ_M>ρ_S时，目的层厚度大于短探头源距而小于中探头源距的区域III内，采用短、中探测器的围岩校正公式或者短长探测器的围岩校正公式；

当ρ_L>ρ_M>ρ_S时，地层厚度在小于短探头源距的区域IV区域，可采用中、长探测器的围岩校正公式，短、长探测器的围岩校正公式以及短、中探测器的围岩校正公式的任意一种。

第二方面，一种三探头密度测井的围岩校正装置，其特征在于，所述装置包括：

围岩影响规律分析模块，用于分析无泥饼和有泥饼条件下围岩对长、中、短三探测器密度的影响规律；

围岩校正模块，用于根据密度测井仪器三探头测量的密度值大小，选择相对应情况下的围岩校正公式对测量的三个密度值分别进行围岩校正；

地层密度获取模块，用于由三个校正后的密度值得到仪器对地层测量密度值；

优选的，所述围岩影响因素分析模块具体用于：

无泥饼、围岩密度小于目的层密度时，围岩对长、中、短三探测器密度的影响；

轻泥饼、围岩密度小于目的层密度时，围岩对长、中、短三探测器密度的影响；

重泥饼、围岩密度小于目的层密度时，围岩对长、中、短三探测器密度的影响；

无泥饼、围岩密度大于目的层密度时，围岩对长、中、短三探测器密度的影响；

轻泥饼、围岩密度大于目的层密度时，围岩对长、中、短三探测器密度的影响；

重泥饼、围岩密度大于目的层密度时，围岩对长、中、短三探测器密度的影响。

优选的，所述围岩校正模块具体用于：

获取无泥饼情况下的围岩校正公式；

获取有泥饼情况下的围岩校正公式；

利用获取围岩校正公式对测量的三个密度值分别进行围岩校正。

优选的，获取无泥饼情况下的围岩校正公式，包括：

当ρ_L＝ρ_M＝ρ_S时：

三探头密度值均不需要围岩校正，地层密度值可以是三个探头任意一个探头密度值，也可以是三个探头两两补偿密度值或三个探头密度平均值；其中ρ_L、ρ_M、ρ_S分别为长、中、短探头按一般密度测井公式求取的密度值；

当ρ_L<ρ_M<ρ_S时：

中、长探测器的围岩校正公式为：

ρ_b1＝ρ_ML+a₁Δρ_ML

其中，ρ_b1是中、长探测器经过围岩校正后的密度值；ρ_ML为利用中探测器和长探测器进行补偿密度测量得到的密度值；Δρ_ML为利用中、长源距测量的密度值之差，即Δρ_ML＝ρ_M-ρ_L；系数a₁可以由刻度的数据拟合得到；

短、中探测器的围岩校正公式为：

ρ_b2＝ρ_SM+a₂Δρ_SM

其中，ρ_b1是段、中探测器经过围岩校正后的密度值；ρ_SM为利用短探测器和中探测器进行补偿密度测量得到的密度值；Δρ_SM为利用短、中源距测量的密度值之差，即Δρ_SM＝ρ_S-ρ_M；系数a₂可以由刻度的数据拟合得到；

短、长探测器的围岩校正公式为：

ρ_b3＝ρ_SL+a₃Δρ_SL

其中，ρ_b3是段、中探测器经过围岩校正后的密度值；ρ_SL为利用短探测器和中探测器进行补偿密度测量得到的密度值；Δρ_SL为利用短、中源距测量的密度值之差，即Δρ_SL＝ρ_S-ρ_L；系数a₃可以由刻度的数据拟合得到；

最终地层密度值可以是ρ_b1、ρ_b2、ρ_b3中的一个，也可以是三者中的平均值。

优选的，获取有泥饼情况下的围岩校正公式，包括：

当ρ_L>ρ_M>ρ_S时,目的层厚度在大于中探头源距大小的一定范围内，即在区域I内，只用传统的密度补偿方法就可以得到地层密度，无需做围岩校正；

当ρ_L>ρ_M>ρ_S时,目的层厚度在大于中探头源距大小的一定范围内，即在区域II内，采用中、长探测器的围岩校正公式；

当ρ_L>ρ_M>ρ_S时，目的层厚度大于短探头源距而小于中探头源距的区域III内，采用短、中探测器的围岩校正公式或者短长探测器的围岩校正公式；

当ρ_L>ρ_M>ρ_S时，地层厚度在小于短探头源距的区域IV区域，可采用中、长探测器的围岩校正公式，短、长探测器的围岩校正公式以及短、中探测器的围岩校正公式的任意一种。

本发明实施例提供的三探头密度测井的围岩校正方法及装置，通过分析无泥饼和有泥饼条件下围岩对长、中、短三探测器密度的影响规律，根据密度测井仪器三探头测量的密度值大小，选择相对应情况下的围岩校正公式对测量的三个密度值分别进行围岩校正，以及由三个校正后的密度值得到仪器对地层测量密度值，在不同的围岩厚度和有无泥饼的条件下校正围岩对地层密度测井的影响，从而得到更准确的地层密度测井值。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明实施例一种三探头密度测井的围岩校正方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的一种三探头密度测井围岩影响的模型示意图；

图3是本发明实施例提供的无泥饼时围岩对长、中、短三个探头密度值的影响；

图4是是本发明实施例提供的重泥饼对长、中、短三个探头密度值的影响；

图5A是本发明实施例提供的实际互层井A的围岩校正成果图；

图5B是本发明实施例提供的实际互层井B的围岩矫正成果图；

图6是本发明实施例提供的一种三探头密度测井的围岩校正方法的装置的功能模块示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明实施例作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明实施例，而非对本发明实施例的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明实施例相关的部分而非全部结构。

参考图1，图1是本发明实施例一种三探头密度测井的围岩校正方法的流程示意图；。

如图1所示，所述三探头密度测井的围岩校正方法包括：

步骤101，分析围岩对长、中、短三探测器密度的影响规律。

三探头密度测井围岩影响的装置示意图如图2所示。图2中，三探头密度测井仪器紧贴井壁；目的层的密度高于围岩密度，上、下围岩密度可相同也可不同；井壁在目的层处可能有泥饼也可能无泥饼，如果有轻泥饼，设泥饼的密度低于目的层和围岩的密度；如果有重泥饼，设泥饼的密度大于地层和围岩的密度。

在本例中，长、中、短三个探测器的源距分别为11cm、21cm和39cm。得到的无泥饼和轻泥饼时围岩对三个探测器密度的影响分别如图3和图4所示。由于图3和图4的纵坐标是归一化密度值，因此，获取图3和图4可以用实际仪器在模型井中测量得到，也可以根据实际仪器，由数值模拟计算得到。

步骤102，根据密度测井仪器三探头测量的密度值大小，选择相对应情况下的围岩校正公式对测量的三个密度值分别进行围岩校正，包括：

获取无泥饼情况下的围岩校正公式；

获取有泥饼情况下的围岩校正公式；

利用获取围岩校正公式对测量的三个密度值分别进行围岩校正；

优选地，获取无泥饼情况下的围岩校正公式为：

图3显示了没有泥饼时，三种围岩情况下，长、中、短源距密度变化值均随着地层厚度的增加而增加；当目的层厚度大于相应探头源距时，其密度不再变化，处于一恒定值，该恒定值就是真实地层密度值。

从图3看，当目的层厚度较大，大于长探头源距大小以后，也就地层厚度大于仪器的纵向分辨率，三个探头密度值都不受围岩影响，于是出现

ρ_b＝ρ_L＝ρ_M＝ρ_S (3)

这种情况下，不需要做围岩校正，地层密度值很容易求得，可以是三个探头任意一个探头求取的密度值，也可以是两两补偿密度值或三个探头密度的平均值。

当目的层厚度小于长探头源距时，由于长探头纵向分辨率差，受围岩影响最大，短源距探头纵向分辨率高，受围岩影响最小，于是出现

ρ_L<ρ_M<ρ_S (4)

这种情况下，若按传统的密度补偿公式(1)，就会出现Δρ<0，补偿的结果只能使薄层的视密度值离地层真实密度值相差更远，单纯的泥饼补偿不能准确求取地层密度，这时就需要进行围岩影响校正，可以按下式进行围岩影响校正，校正值为

Δρ_ML＝ρ_M-ρ_L (5)

Δρ_SM＝ρ_S-ρ_M (6)

Δρ_SL＝ρ_S-ρ_L (7)

地层密度值分别为

ρ_b1＝ρ_ML+a₁Δρ_ML (8)

ρ_b2＝ρ_SM+a₂Δρ_SM (9)

ρ_b3＝ρ_SL+a₃Δρ_SL (10)

式中系数a₁、a₂、a₃可以由刻度的数据拟合得到，ρ_ML、ρ_SM、ρ_SL分别为长和中、中和短、长和短探头两两采用式(1)得到的密度值。最终的地层密度值可以是ρ_b1、ρ_b2、ρ_b3的三个密度值中的任意一个，也可以是这三个密度值的平均值。

优选地，所述获取有泥饼情况下的围岩校正公式为：

图4显示了有轻泥饼时，三种围岩情况下，ρ_L，ρ_M，ρ_S随目的层厚度的变化情况。可见，在一定的目的层厚度范围内，ρ_L，ρ_M，ρ_S均随着地层厚度的增加而逐渐增加；当目的层厚度超过一定的数值后，三个密度值均不在随地层厚度而变化。由于受围岩和泥饼的影响程度不同，三个探头得到的地层密度值随着地层厚度的曲线将出现三个交点，由此可将它们之间的相互关系分为I、II、III和IV四个区域。

(1)当目的层厚度较大，在大于中探头源距大小的一定范围内，即在I区域内，中、短探头均只受泥饼的影响，不受围岩影响，短探头受泥饼影响最大；长探头既受泥饼影响又受围岩影响，但此时，长探头受泥饼影响最小，同时受围岩影响很小，所以出现ρ_L>ρ_M>ρ_S，这满足泥饼补偿公式(1)的条件，只用传统的密度补偿方法就可以得到地层密度，无需做围岩校正。

(2)在地层厚度大于中探头源距一定范围内即在II区域，长探头受泥饼和围岩的双重影响，虽然在三个探头中，长探头受泥饼影响最小，但同时受一定程度围岩影响；而中探头和短探头只受泥饼影响，其中中探头受泥饼影响较短探头小。于是出现ρ_L<ρ_M>ρ_S或ρ_M>ρ_L＞ρ_S。此时，中探头对长探头进行补偿时，Δρ<0，这就需要做围岩校正，可按式(5)和式(8)进行校正。

(3)在地层厚度大于短探头源距而小于中探头源距区域即在III区域，长、中探头均受泥饼和围岩的双重影响，而短探头只受泥饼的影响，于是出现ρ_L<ρ_S<ρ_M，此时，短探头对长探头或中探头对长探头进行密度补偿时，Δρ<0，需要做围岩校正。可按式(6)、式(7)、式(9)和式(10)进行校正。

(4)在地层厚度小于短探头源距的区域也即IV区域，长、中、短探头均受围岩和泥饼双重影响，但长探头受泥饼影响最小，而短探头受泥饼影响最大。这时有ρ_L<ρ_M<ρ_S，这时可以按上面方法进行校正。但由于地层太薄，测量结果已严重失真，做围岩校正已没有意义。

步骤103，由三个校正后的密度值得到仪器对地层测量密度值；

利用上述围岩校正方法对两口砂泥岩互层井A和B的三探头密度测井曲线进行了处理，结果如图5A及图5B所示。图中DEN和DENC分别是围岩校正前和校正后的密度值。处理结果表明，围岩校正前后的密度值在多个层段出现差别，甚至较大差别，实验的结果表明，围岩校正后的密度值更接近真实地层密度值，因此上述围岩校正方法是有效的。

参考图6，图6是本发明实施例提供的一种三探头密度测井的围岩校正装置的功能模块示意图。

如图6所示，所述装置包括：

围岩影响规律分析模块601，用于分析无泥饼和有泥饼条件下围岩对长、中、短三探测器密度的影响规律；

围岩校正模块602，用于根据密度测井仪器三探头测量的密度值大小，选择相对应情况下的围岩校正公式对测量的三个密度值分别进行围岩校正；

地层密度获取模块603，用于由三个校正后的密度值得到仪器对地层测量密度值；

优选地，所述围岩影响规律分析模块601，其具体用于：

无泥饼、围岩密度小于目的层密度时，围岩对长、中、短三探测器密度的影响；

轻泥饼、围岩密度小于目的层密度时，围岩对长、中、短三探测器密度的影响；

重泥饼、围岩密度小于目的层密度时，围岩对长、中、短三探测器密度的影响；

无泥饼、围岩密度大于目的层密度时，围岩对长、中、短三探测器密度的影响；

轻泥饼、围岩密度大于目的层密度时，围岩对长、中、短三探测器密度的影响；

重泥饼、围岩密度大于目的层密度时，围岩对长、中、短三探测器密度的影响；

优选地，所述围岩校正模块602，其具体用于：

获取无泥饼情况下的围岩校正公式；

获取有泥饼情况下的围岩校正公式；

利用获取围岩校正公式对测量的三个密度值分别进行围岩校正；

优选地，所述获取无泥饼情况下的围岩校正公式，包括：

当ρ_L＝ρ_M＝ρ_S时(其中ρ_L、ρ_M、ρ_S分别为长、中、短探头按一般密度测井公式求取的密度值)：

三探头密度值均不需要围岩校正，地层密度值可以是三个探头任意一个探头密度值，也可以是三个探头两两补偿密度值或三个探头密度平均值。

当ρ_L<ρ_M<ρ_S时：

中、长探测器的围岩校正公式为：

ρ_b1＝ρ_ML+a₁Δρ_ML

其中，ρ_b1是中、长探测器经过围岩校正后的密度值；ρ_ML为利用中探测器和长探测器进行补偿密度测量公式(1)得到的密度值；Δρ_ML为利用中、长源距测量的密度值之差，即Δρ_ML＝ρ_M-ρ_L；系数a₁可以由刻度的数据拟合得到；

短、中探测器的围岩校正公式为：

ρ_b2＝ρ_SM+a₂Δρ_SM

其中，ρ_b1是段、中探测器经过围岩校正后的密度值；ρ_SM为利用短探测器和中探测器进行补偿密度测量公式(1)得到的密度值；Δρ_SM为利用短、中源距测量的密度值之差，即Δρ_SM＝ρ_S-ρ_M；系数a₂可以由刻度的数据拟合得到；

短、长探测器的围岩校正公式为：

ρ_b3＝ρ_SL+a₃Δρ_SL

其中，ρ_b3是段、中探测器经过围岩校正后的密度值；ρ_SL为利用短探测器和中探测器进行补偿密度测量公式(1)得到的密度值；Δρ_SL为利用短、中源距测量的密度值之差，即Δρ_SL＝ρ_S-ρ_L；系数a₃可以由刻度的数据拟合得到；

最终地层密度值可以是ρ_b1、ρ_b2、ρ_b3中的一个，也可以是三者中的平均值。

优选地，所述获取有泥饼情况下的围岩校正公式，包括：

当ρ_L>ρ_M>ρ_S时,目的层厚度在大于中探头源距大小的一定范围内，即在区域I内，只用传统的密度补偿方法就可以得到地层密度，无需做围岩校正。

当ρ_L>ρ_M>ρ_S时,目的层厚度在大于中探头源距大小的一定范围内，即在区域II内，采用中、长探测器的围岩校正公式。

当ρ_L>ρ_M>ρ_S时，目的层厚度大于短探头源距而小于中探头源距的区域III内，采用短、中探测器的围岩校正公式或者短长探测器的围岩校正公式。

当ρ_L>ρ_M>ρ_S时，地层厚度在小于短探头源距的区域IV区域，可采用中、长探测器的围岩校正公式，短、长探测器的围岩校正公式以及短、中探测器的围岩校正公式的任意一种。但由于地层太薄，测量结果已严重失真，做围岩校正已没有意义。

本发明提供了一种三探头密度测井的围岩校正方法及装置。该方法包括：分析无泥饼和有泥饼条件下围岩对长、中、短三探测器密度的影响规律；根据密度测井仪器三探头测量的密度值大小，选择相对应情况下的围岩校正公式对测量的三个密度值分别进行围岩校正；由三个校正后的密度值得到仪器对地层测量密度值；本发明可以在不同的围岩厚度和有无泥饼的条件下校正围岩对地层密度测井的影响，从而得到更准确的地层密度测井值。

以上结合具体实施例描述了本发明实施例的技术原理。这些描述只是为了解释本发明实施例的原理，而不能以任何方式解释为对本发明实施例保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明实施例的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明实施例的保护范围之内。