热中子时间衰减测井宏观俘获截面值提取方法与流程

1.本发明涉及石油开采领域，更具体地，涉及一种热中子时间衰减测井宏观俘获截面值提取方法。


背景技术：

2.目前我国绝大部分老油田都已经处于高含水期，“认识剩余油，开采剩余油”是高含水期油田开发与调整的研究内容，了解和掌握油藏中剩余油饱和度及其分布，确定其剩余储量、剩余可采量以及可采量的品位，为油田调整挖潜和稳油控水提供可靠的科学依据，对于提高原油采收率具有重要现实意义。
3.受套管管柱结构以及注水开发等因素的影响，开发油田套管井储层剩余油饱和度评价相当困难。高能脉冲中子能穿透仪器外壳、井内流体、钢套管和水泥环等介质而直接探测地层，脉冲中子饱和度测井技术能在开发油田套管井中直接确定储层参数、剩余油饱和度分布及水淹程度等，不依赖于裸眼井测井资料而能独立进行套管井剩余油评价的监测方法，是油田稳产的重要支撑技术。
4.热中子时间衰减测井作为脉冲中子饱和度测井技术之一广泛地应用于开发油田套管井剩余油饱和度评价中。其关键技术是利用热中子在地层中扩散与地层发生俘获反应，通过对热中子计数率随时间衰减信息，提取岩石的宏观俘获截面值或热中子寿命来指示地层的含水饱和度。
5.但由于测井在实际测量过程中，存在多重管柱、砾石充填、井内流体、泥质及井眼热中子本底计数率等一系列因素的影响，这些都会直接影响到热中子时间衰减测井宏观俘获截面值的精度。因此，需要一种新的能够准确提取热中子宏观俘获截面值从而提高剩余油饱和度评价的方法。


技术实现要素：

6.为了解决上述问题，本发明实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的热中子时间衰减测井宏观俘获截面值提取方法。
7.根据本发明实施例，提供一种热中子时间衰减测井宏观俘获截面值提取方法，该方法包括：采用旋转随机森林算法对热中子宏观俘获截面谱数据进行分类，并根据分类结果确定反应地层信息的热中子时间衰减曲线上的起止时间；根据所述起止时间计算对应边界范围内宏观俘获截面谱几何平均值确定地层的宏观俘获截面值。
8.优选的，在步骤101采用旋转随机森林算法对热中子宏观俘获截面谱数据进行分类之前，所述方法还包括：
9.对采集的热中子时间衰减数据进行滤波；
10.对经过滤波后的所述热中子时间衰减数据进行拟合，以计算所述热中子宏观俘获截面谱数据。
11.优选的，所述对采集的热中子时间衰减数据进行滤波，具体包括：
12.采用高斯径向基函数滤波法对所述热中子时间衰减数据分别进行纵向滤波和横向滤波。
13.优选的，所述对经过滤波后的所述热中子时间衰减数据进行拟合，以计算所述热中子宏观俘获截面谱数据，具体包括：
14.对经过滤波后的所述热中子时间衰减数据，采用最小二乘法在设定时间间隔上拟合随时间作指数衰减的热中子计数率的衰减方程；
15.根据所述衰减方程获得热中子寿命值，并根据所述热中子寿命值和宏观俘获截面值的关系式，获得所述热中子宏观俘获截面谱数据。
16.优选的，所述衰减方程为：
[0017][0018]
式中，n为热中子在t时刻的计数率；n0为热中子在计时起点时刻的原始计数率；t为测量时间，τ为热中子寿命。
[0019]
优选的，所述最小二乘法的拟合公式为：
[0020][0021]
式中，τ为热中子寿命值。
[0022]
优选的，步骤101中所述分类结果包括：所述热中子时间衰减谱数据的不同时间段对应的井眼横向地层特征。
[0023]
本发明实施例提供的热中子时间衰减测井宏观俘获截面值提取方法，在基于热中子时间衰减数据形成的二维宏观俘获截面谱的基础上，采用旋转随机森林算法分类技术，对反应井眼横向不同区域的宏观俘获截面谱进行分类处理，确定了不同区域介质的宏观俘获截面谱的范围，从而准确提取反应原状地层含油饱和度的宏观俘获截面值，消除了井眼环境及热中子本底计数率的影响。为套管井储层含油饱和度评价提供精准的关键值，对高水平开发油田起到重要作用，对开发油田剩余油分布监测与管理提供了新的技术支持。
附图说明
[0024]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。
[0025]
图1为本发明实施例提供的热中子时间衰减数据滤波图；
[0026]
图2为本发明实施例提供的热中子宏观俘获截面二维谱图；
[0027]
图3为本发明实施例提供的热中子宏观俘获截面谱分类结果图；
[0028]
图4为本发明实施例提供的左右边界控制图；
[0029]
图5为本发明实施例提供的宏观俘获截面值提取图；
[0030]
图6为本发明实施例提供的热中子时间衰减测井宏观俘获截面值提取方法的流程示意图。
具体实施方式
[0031]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0032]
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
[0033]
为解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明实施例提出了一种采用边界控制方法的从热中子衰减时间谱中提取宏观俘获截面值的新方法。该方法基于中子寿命谱对井眼周围不同地层响应特征，采用自适应左右边界控制计算中子寿命谱几何平均的方法确定地层的宏观俘获截面值，对开发油田剩余油分布监测与管理提供了新的技术支持。参见附图6，该方法包括但不限于如下步骤：
[0034]
步骤101、采用旋转随机森林算法对热中子宏观俘获截面谱数据进行分类，并根据分类结果确定反应地层信息的热中子时间衰减曲线上的起止时间。
[0035]
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，所述采用旋转随机森林算法对热中子宏观俘获截面谱数据进行分类之前，还包括：
[0036]
步骤1、对采集的热中子时间衰减数据进行滤波；
[0037]
步骤2、对经过滤波后的所述热中子时间衰减数据进行拟合，以计算所述热中子宏观俘获截面谱数据。
[0038]
具体地，上述步骤1
‑
2可在步骤101之前执行，其目的是获取宏观俘获截面谱数据。
[0039]
其中，针对步骤1，基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，所述对采集的热中子时间衰减数据进行滤波，包括：采用高斯径向基函数滤波法对所述热中子时间衰减数据分别进行纵向滤波和横向滤波。
[0040]
具体地，在步骤1中，针对采集的热中子时间衰减数据进行纵向(深度)和横向(时间)滤波，其目的是消除热中子计数率统计误差的影响，如图1所示。并且，由于热中子随时间是按指数规律衰减，高斯径向基函数能够较好的反应其规律，因而具体选用该滤波方法。
[0041]
其中，针对步骤2，基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，所述对经过滤波后的所述热中子时间衰减数据进行拟合，以计算所述热中子宏观俘获截面谱数据，包括：
[0042]
对经过滤波后的所述热中子时间衰减数据，采用最小二乘法在设定时间间隔上拟合随时间作指数衰减的热中子计数率的衰减方程；
[0043]
根据所述衰减方程获得热中子寿命值，并根据所述热中子寿命值和宏观俘获截面值的关系式，获得所述热中子宏观俘获截面谱数据。
[0044]
具体地，在步骤2中，对经过滤波后的热中子时间衰减谱，采用最小二乘法在较小时间间隔上拟合随时间作指数衰减的热中子计数率的衰减方程，从而计算热中子宏观俘获截面二维谱。其中，设定时间间隔可以设置为3个采样时间道。
[0045]
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，所述衰减方程为：
[0046][0047]
式中，n为热中子在t时刻的计数率；n0为热中子在计时起点时刻的原始计数率；t为测量时间，τ为热中子寿命。
[0048]
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，所述最小二乘法的拟合公式为：
[0049][0050]
式中，τ为热中子寿命值。
[0051]
具体地，衰减方程具体可采用上述式(1)，最小二乘法可采用上述式(2)。在计算过程中，设定拟合数据个数即窗长和最小计数率截至值，采用公式(2)进行最小二乘拟合，得到热中子寿命值τ，在根据热中子寿命τ与宏观俘获截面值σ的关系式(3)，得到热中子宏观俘获截面二维谱，如图2所示。
[0052][0053]
应当说明的是，本发明实施例对公式的类型不做限制，其他同样可以实现本发明目的的公式也可适用。
[0054]
通过上述步骤1
‑
2后即可获得热中子宏观俘获截面谱数据，然后可以执行上述步骤101。在步骤101中，采用旋转随机森林算法对热中子宏观俘获截面谱数据进行分类，从而自动判断热中子时间衰减谱不同时间段对应的井眼横向地层特征，从分类结果确定反应地层信息的热中子时间衰减曲线上的起止时间道，实现自适应左右边界控制方法。消除井眼环境及热中子本底计数率的影响。其中，分类结果包括：热中子时间衰减谱数据的不同时间段对应的井眼横向地层特征。
[0055]
以图3为例进行说明，从分类结果可以看出：
①
区域是快中子慢化区；
②
区域是井筒与套管周围介质的衰减区；
③
区域是地层真值反应区域，控制好该区域范围就能准确提取反应地层含油饱和度的宏观俘获截面值；
④⑤
区域是噪声区域，主要是快中子或热中子本地噪声的影响结果。
[0056]
并且，从分类结果确定反应地层信息的热中子时间衰减曲线上的起止时间道，实现自适应左右边界控制方法，如图4所示。应当说明的是，本步骤的目的是消除井眼环境及热中子本底计数率的影响。
[0057]
步骤102、根据所述起止时间计算对应边界范围内宏观俘获截面谱几何平均值确定地层的宏观俘获截面值。
[0058]
具体地，在步骤101之后执行本步骤102，该步骤中，采用自适应左右边界控制方法生成热中子宏观俘获截面值提取范围，计算对应边界范围内宏观俘获截面谱几何平均值确定地层的宏观俘获截面值。
[0059]
例如，根据上述步骤确定的热中子时间衰减谱中计算俘获截面值的起止时间(区域
③
的左右边值时间)，计算对应边界范围内宏观俘获截面谱几何平均值确定地层的宏观俘获截面值sigma_cr，如图5所示。
[0060]
综上所述，针对常规热中子时间衰减测井中宏观俘获截面值收井内流体、管柱结构和热中子本底计数率等影响，造成热中子宏观俘获截面值不能准确反应原状地层含油饱
和度的不足的缺陷；本发明实施例提供的热中子时间衰减测井宏观俘获截面值提取方法，在基于热中子时间衰减数据形成的二维宏观俘获截面谱的基础上，采用旋转随机森林算法分类技术，对反应井眼横向不同区域的宏观俘获截面谱进行分类处理，确定了不同区域介质的宏观俘获截面谱的范围，从而准确提取反应原状地层含油饱和度的宏观俘获截面值，消除了井眼环境及热中子本底计数率的影响。为套管井储层含油饱和度评价提供精准的关键值，对高水平开发油田起到重要作用，对开发油田剩余油分布监测与管理提供了新的技术支持。
[0061]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。