本發(fā)明涉及石油天然氣勘探開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用gd中子示蹤產(chǎn)額成像評價近井壓裂裂縫的方法。

背景技術(shù)：

水力壓裂作為一種增產(chǎn)技術(shù)，廣泛應(yīng)用于石油天然氣，尤其是頁巖油氣等非常規(guī)油氣藏的開發(fā)。其主要是利用水壓將巖石層壓裂，注入支撐劑形成人工裂縫，同時改變儲層滲流能力，從而使其中石油或天然氣能夠形成工業(yè)性油氣流進行產(chǎn)出。準確地評價支撐劑位置及近井眼壓裂裂縫的高度、寬度方位及傾角對于壓裂模型的設(shè)計、非常規(guī)油氣的評估與優(yōu)化增產(chǎn)具有重要價值。

目前，近井眼壓裂裂縫的核測井評價方法主要有放射性示蹤測量及非放射性示蹤測量兩種技術(shù)。放射性測量技術(shù)主要是通過在支撐劑或是壓裂流體中添加放射性示蹤同位素如鈧、銥等，然后利用自然伽馬或自然伽馬能譜測井進行壓裂前及壓裂后測井，對比壓裂前后伽馬計數(shù)的差異，評價產(chǎn)生的壓裂裂縫位置。由于受安全、環(huán)境保護及運輸限制、儲存及使用要求的限制，放射性示蹤支撐劑推廣受到限制。

現(xiàn)有非放射性示蹤測量技術(shù)通過在支撐劑中增加高俘獲截面材料，利用中子與支撐劑作用，在壓裂前及壓裂后，分別利用補償中子儀器(cnl)或者脈沖中子俘獲儀器(pnc)進行測井，通過對比前后近、遠探測器熱中子計數(shù)率或者俘獲截面的變化或者計算高熱俘獲截面元素產(chǎn)生的俘獲伽馬計數(shù)，確定壓裂裂縫位置及高度；但存在井下裂縫不能直觀顯示，且裂縫寬度、方位及傾角不能準確確定同時受井眼殘留影響較大等不足。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對上述不足，提出了一種可以準確的進行裂縫高度、寬度、方位及傾角的確定利用gd中子示蹤產(chǎn)額成像評價近井壓裂裂縫的方法。

本發(fā)明具體采用如下技術(shù)方案：

一種利用gd中子示蹤產(chǎn)額成像評價近井壓裂裂縫的方法，通過在支撐劑中添加高俘獲截面材料，利用中子與支撐劑中g(shù)d作用，通過陣列方位伽馬儀器及中子儀器，獲取不同方位的gd產(chǎn)額及井眼俘獲伽馬，進行裂縫成像，具體包括以下步驟：

步驟一：地層在水力壓裂后，向裂縫地層中注入含有g(shù)d2o3的標記支撐劑；

步驟二：利用陣列方位伽馬儀器及中子測量儀器測量俘獲伽馬能譜及熱中子時間譜；

步驟三：處理混合俘獲伽馬能譜得到不同方位的gd產(chǎn)額及井眼宏觀俘獲截面，利用gd產(chǎn)額進行井周裂縫成像，進而確定裂縫相關(guān)參數(shù)；

步驟四：利用井眼宏觀俘獲截面進行井眼支撐劑殘留的校正，消除井眼殘留影響。

優(yōu)選地，所述步驟一中的標記支撐劑以石英砂為主原料，混合gd2o3粉末燒制而成，gd2o3占標記支撐劑總量的百分比為0.15％-1.0％。

優(yōu)選地，所述步驟二中的陣列方位伽馬儀器包括一個d-t中子源、3個以上的伽馬探測器及至少一個熱中子探測器。

優(yōu)選地，所述步驟三中成像利用的是不同方位gd產(chǎn)額。

優(yōu)選地，所述步驟三中處理俘獲伽馬能譜采用最大似然方法。

優(yōu)選地，所述步驟四中，利用熱中子探測器記錄熱中子時間譜來確定井眼宏觀俘獲截面，進而進行井眼支撐劑殘留的校正。

本發(fā)明具有如下有益效果：本發(fā)明首先在壓裂井中注入配有具有高俘獲截面的gd2o3材料的支撐劑，利用方位伽馬成像儀器進行測量，然后利用最大似然解譜方法，處理得到井周gd產(chǎn)額的裂縫成像圖，進而利用其進行裂縫寬度、傾角等幾何參數(shù)的計算確定，相對現(xiàn)有裂縫評價技術(shù)，具有井下裂縫識別可視化、裂縫寬度、傾角和方位識別準確、靈敏度高等特點。

附圖說明

圖1為陣列方位伽馬儀器正視圖；

圖2為陣列方位伽馬儀器在伽馬探測器處的截面示意圖；

圖3為支撐劑探測確定垂向裂縫的測量正視圖；

圖4為支撐劑探測確定垂向裂縫的測量位于伽馬探測器處的剖面示意圖；

圖5為支撐劑探測確定垂向裂縫的測量的裂縫成像結(jié)果；

圖6為支撐劑探測確定傾斜裂縫的測量正視圖；

圖7為撐劑探測確定傾斜裂縫的測量位于伽馬探測器處的剖面示意圖；

圖8為撐劑探測確定傾斜裂縫的裂縫成像結(jié)果；

圖9為支撐劑井眼殘留的影響結(jié)果圖；

圖10為支撐劑井眼殘留的影響校正圖。

其中，1為d-t中子源，2為屏蔽體，3為熱中子探測器，4為伽馬探測器，5為探測器開口槽，6為水泥環(huán)，7為井眼流體，8為套管，9為致密砂巖地層，10為裂縫區(qū)域，11為測量儀器，12為裂縫在井周上的分布范圍，13為傾斜裂縫，14為井眼，15為傾斜裂縫在伽馬探測器處的切面示意圖，16為地層成像區(qū)域，17為傾斜裂縫成像區(qū)域圖，18為外殼。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明的具體實施方式做進一步說明：

如圖1-圖2所示，一種利用gd中子示蹤產(chǎn)額成像評價近井壓裂裂縫的方法，通過在支撐劑中添加高俘獲截面材料，利用中子與支撐劑中g(shù)d作用，通過陣列方位伽馬儀器及中子儀器，獲取不同方位的gd產(chǎn)額及井眼俘獲伽馬，進行裂縫成像，具體包括以下步驟：

步驟一：地層在水力壓裂后，向裂縫地層中注入含有g(shù)d2o3的標記支撐劑；

步驟二：利用陣列方位伽馬儀器及中子測量儀器測量俘獲伽馬能譜及熱中子時間譜；

步驟三：處理混合俘獲伽馬能譜得到不同方位的gd產(chǎn)額及井眼宏觀俘獲截面，利用gd產(chǎn)額進行井周裂縫成像，進而確定裂縫相關(guān)參數(shù)；確定裂縫的參數(shù)時，沒有裂縫的位置求解的gd的產(chǎn)額為0，有裂縫的位置，gd的產(chǎn)額不為0，根據(jù)處理后gd產(chǎn)額裂縫成像圖，可以從中計算得到裂縫的寬度、傾角、方位等參數(shù)。

步驟四：利用井眼宏觀俘獲截面進行井眼支撐劑殘留的校正，消除井眼殘留影響。

步驟一中的標記支撐劑以石英砂為主原料，混合gd2o3粉末燒制而成，gd2o3占標記支撐劑總量的百分比為0.15％-1.0％。

步驟二中的陣列方位伽馬儀器包括外殼18，外殼18內(nèi)設(shè)有一個d-t中子源1、3個以上的伽馬探測器4及至少一個熱中子探測器3,各伽馬探測器周向設(shè)置，各伽馬探測器4之間互呈一定的角度并通過屏蔽體2互相屏蔽，且各個伽馬探測器均進行開槽形成探測器開口槽5。

步驟三中成像利用的是不同方位gd產(chǎn)額。

步驟三中處理俘獲伽馬能譜采用最大似然方法。

步驟四中，利用熱中子探測器記錄熱中子時間譜來確定井眼宏觀俘獲截面，進而進行井眼支撐劑殘留的校正。

如圖3-圖5所示，為上述儀器在井下進行垂直裂縫測量的正視圖、伽馬探測器處的剖面示意圖及裂縫成像結(jié)果。在繼續(xù)井下測量時，配合水泥環(huán)6，井眼流體7，套管8，致密砂巖地層9，裂縫區(qū)域10(其中充填含gd2o3的標記支撐劑)，測量儀器11，裂縫在井周上的分布范圍12，套管8、水泥環(huán)6，井眼流體7(一般為淡水)，裂縫成像圖中亮色區(qū)域為裂縫，暗色區(qū)域為地層,裂縫成像圖中橫坐標為方位，縱坐標為深度，該實例的地層條件為：5％孔隙度的致密砂巖，孔隙中填充淡水。

如圖6-圖8所示，為上述儀器在井下進行傾斜裂縫測量的正視圖、伽馬探測器處的剖面示意圖及裂縫成像結(jié)果。在繼續(xù)井下測量時，配合傾斜裂縫13(其中充填標記支撐劑)，致密砂巖地層9，方位伽馬測井儀器，井眼14，傾斜裂縫13在伽馬探測器處的切面示意圖15，地層成像區(qū)域16，傾斜裂縫成像區(qū)域圖17，裂縫成像圖中橫坐標為方位，縱坐標為深度，該實例的地層條件為：5％孔隙度的致密砂巖，孔隙中填充淡水。

如圖9所示，橫坐標為井眼中殘留的標記支撐劑含量，縱坐標為求解得gd產(chǎn)額；由于井眼中支撐劑的殘留導(dǎo)致求解得到的gd產(chǎn)額急劇增大，會對gd產(chǎn)額裂縫成像造成很大的干擾。此外，該實例的地層條件：5％孔隙度的致密砂巖地層，存在一條0.3cm的垂向裂縫，裂縫中充填含gd支撐劑，井眼中標記支撐劑含量從0％變化到0.08％，變化間隔為0.01％。

如圖10所示，為井眼支撐劑殘留校正圖版，橫坐標為井眼宏觀俘獲截面，縱坐標為由于井眼支撐劑殘留引起的gd產(chǎn)額變化，在進行支撐劑殘留校正時，先利用熱中子時間譜計算井眼宏觀俘獲截面值，然后利用圖6對各個方位的gd產(chǎn)額進行校正。

裂縫寬度及方位的確定：以垂直裂縫為例，圖3中10為裂縫區(qū)域，在井周上裂縫區(qū)域的邊界距離即為裂縫的寬度d，圖像中裂縫的方位可以由裂縫區(qū)域在井周上的位置結(jié)合實際測井過程中的測斜儀進行確定。

裂縫傾角的確定：以傾斜裂縫為例，64中的13為裂縫區(qū)域。假設(shè)井眼直徑為d，成像圖中裂縫邊界的最高點和最低點之間的距離為h，則裂縫面的傾角θ可以表示為：

θ＝arctan(h/d)

綜上，本發(fā)明利用標記支撐劑和陣列方位伽馬儀器聯(lián)合的方式進行非放射性gd示蹤產(chǎn)額成像的方法來評價水力壓裂裂縫，相對于目前的水力壓裂評價方法，它將井下裂縫直觀的呈現(xiàn)，裂縫的寬度、方位及傾角等相關(guān)參數(shù)可以準確計算，能夠?qū)λ毫蚜芽p進行精確評價，為裂縫模型的優(yōu)化及儲層的增產(chǎn)提供支持，具有精度高，適用廣，單次測量，井下裂縫可視化等特點。

當然，上述說明并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。