本發(fā)明屬于石油地質(zhì)勘探技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雷達測井標準井模型的建立方法。

背景技術(shù)：

石油測井儀器是獲知儲存于深部地層空間油氣分布狀況的測量工具。測井獲得的原始測量值，如電阻率測井獲得的測井原始信號是以mV為單位，并不直接反映巖石的地學特性，需要通過精確的轉(zhuǎn)換才能成為反映地層物理參數(shù)的工程值，同時，還必須保證同一類型的測井儀器計量的統(tǒng)一。目前，石油測井儀器主要是用刻度方法實現(xiàn)這種精確轉(zhuǎn)換和保證同一類測井儀器間的測量結(jié)果的一致性。

其中，采用標準井(也叫刻度井、模型井)來進行測井儀器的刻度和標定是比較常用的方法?？潭染窃趯嶒灄l件下人工建立的一定井徑一定巖性的物理模型，用來刻度和標定測井儀器?，F(xiàn)有技術(shù)中，華東地質(zhì)學院鄧明琪(視電阻率測井橫模型井的研制與測定，鄧明琪，華東地質(zhì)學院學報)建立了全空間的電阻率測井用的標準井。電阻率測井和極化率測井，都是采用梯度電極系和電位電極系來探測的，它們都有一定的探測范圍(或探測半徑)其探測范圍與電極距大小、電極系周圍介質(zhì)的電阻率及其分布有關(guān)。吉林大學測井實驗室也建造了自己的電法試驗井，結(jié)構(gòu)和華東地質(zhì)學院類似，只不過采用半空間模型。用水槽模型模擬不同厚度、單一高電阻率地層條件。吉林大學模型實驗室還設(shè)計了地面探地雷達用的砂槽模型，底部埋設(shè)了許多已知模型，在池頂部進行雷達測量，所用天線為900MHz屏蔽天線。

現(xiàn)有技術(shù)中，CN2900785Y公開了一種移動式隨鉆自然伽馬刻度井，包括外殼、填充材料、井眼，外殼是金屬圓桶，外側(cè)有吊鉤，井眼是玻璃鋼圓桶，位于外殼內(nèi)部軸線上，在外殼和井眼所形成的環(huán)形空間內(nèi)澆注有含鉀、鈾、釷礦石的填充材料。該刻度井的量值可直接向自然伽馬API行業(yè)標準溯源，且隨鉆自然伽馬測井儀可連同鉆鋌一起在刻度井中進行刻度，修正鉆鋌對自然伽馬計數(shù)率的影響，滿足了隨鉆自然伽馬測井儀刻度的需要。CN104763415A公開了一種電成像刻度井群，至少包括一口或一口以上用于電成像測井儀器的校驗與刻度的刻度井，刻度井至少包括巖石模塊，設(shè)置在巖石模塊中間的儀器過孔；在巖石模塊內(nèi)壁圖像的后面包含有徑向縫隙。該刻度井群通過巖石模塊內(nèi)壁圖像后面的徑向縫隙來保證測量信號的回流，從而提高了電成像測井儀器對圖像的成像精度。

利用測井技術(shù)判斷、分析井眼附近是否存在裂縫、孔洞及其分布情況，才能準確認識、評價油氣藏。常規(guī)的取芯填圖以及地球物理測井能提供一些巖石質(zhì)量的信息，但只對井眼周圍有限范圍敏感?，F(xiàn)有的測井儀器徑向探測深度淺(小于3m)，大多數(shù)測井方法只能測量距井眼幾毫米到幾米范圍的地層，難以識別井周原狀地層的構(gòu)造情況和儲層參數(shù)的分布情況，為儲層的正確評價帶來了一定的困難。由于井眼的布局所限，許多重要的地質(zhì)特征將被錯過；雖然可通過在同一地區(qū)增加井眼，但由于經(jīng)濟上的原因而不現(xiàn)實的。

雷達測井是一種對孔洞、裂縫等測距、測方位，同時能測某一方向一定距離的特定的介電常數(shù)與電導率的測井方法，有別于一般的電磁波測井。在測井時，雷達測井儀器沿井眼下放到井底，進行上提測井，通過向井眼周圍地層全向發(fā)射瞬態(tài)超寬帶電磁波脈沖，利用瞬態(tài)脈沖在地層中的傳輸特性來獲取地層信息，進而解釋井周地層構(gòu)造。它具有較大的徑向探測距離和相對較高的分辨率，屬于國際上比較新的測井技術(shù)發(fā)展方向，是鉆孔雷達應用領(lǐng)域的拓展方向之一。

鉆孔雷達儀器在結(jié)晶巖石中的探測范圍可大于100m。除了探測范圍之外，雷達可在每一重點深度進行上百次的重復探測，通過對這些探測結(jié)果的平均迭加，儀器的信噪比可得到很大的提高。實際中，脈沖是寬帶的，分辨率可能好于一個波長。對于RAMAC系統(tǒng)來說，在巖石中的波長大約為2-5m，因而，許多反射體能達到厘米級精度。但同時，也需要對雷達測井儀器進行刻度與標定。

國內(nèi)外建造的標準井(也叫刻度井、模型井)很多，但多限于常規(guī)測井，包括放射性測井(自然伽馬測井、能譜測井、密度測井、補償中子測井)、聲波測井、碳氧比測井、電阻率測井、固井質(zhì)量等。目前，還沒有可用于雷達成像測井標定的標準井的報道；用未知的地質(zhì)條件無法檢驗雷達測井儀器整體的可靠性、有效性等，而關(guān)于雷達成像測井的模型試驗井或標準井建立方法在國內(nèi)外未有公開報導。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種雷達測井標準井模型的建立方法，建立用于雷達測井儀器的刻度和標定的標準井，檢驗雷達測井儀器有關(guān)探測方面的技術(shù)指標。

為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種雷達測井標準井模型的建立方法，包括下列步驟：

1)根據(jù)雷達測井的技術(shù)指標確定標準井模型的整體形態(tài)，長軸延伸方向模擬地層深度方向；

2)確定標準井模型的背景介質(zhì)；

3)在標準井模型上設(shè)置人工井眼，人工井眼緊鄰標準井模型的一側(cè)面設(shè)置，井軸方向沿標準井模型的長度方向延伸；

4)確定標準井模型中用于雷達測井儀器刻度和標定的目標體的屬性、尺寸、形狀、位置、角度和填充介質(zhì)，所述目標體設(shè)置在遠離人工井眼的一側(cè)。

步驟1)中，標準井模型的整體形態(tài)為三維箱型結(jié)構(gòu)，長度保證雷達測井儀器的深度記錄點相對于目標體能在人工井眼中移動至少10m；寬度不小于雷達測井儀器的最大探測距離。優(yōu)選的，標準井模型的長度應保證雷達測井儀器的深度記錄點相對于目標體的有效移動距離大于25m。一般的，移動距離越長，越有利于目標探測。

所述標準井模型的長度為30m，從距離井口5m到25m處布設(shè)目標體。

所述標準井模型的寬度為7.5m；人工井眼與其緊鄰的標準井模型的一側(cè)面的距離為0.5m。該設(shè)置方案能滿足雷達測井儀器最大探測距離7m的要求。

所述人工井眼采用內(nèi)徑20cm的高強度玻璃鋼管，要求能注入鉆井泥漿。

所述標準井模型的高度定為3m。高度的設(shè)定滿足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)采集穩(wěn)定性即可。

在設(shè)置標準井模型的外形尺寸時，應充分考慮占地面積、施工難度及填充原料成本等，采用滿足上述尺寸要求的最小值即可。

所述標準井模型的背景介質(zhì)為石灰?guī)r。對石灰?guī)r和混凝土進行介電常數(shù)和電導率測試，背景介質(zhì)需符合實驗條件需要。

所述標準井模型水平放置，長軸方向沿水平方向延伸；人工井眼的井軸從井口到井底逐漸向下傾斜。人工井眼的井軸與水平方向具有一定的夾角，且從井口到井底逐漸向下傾斜，方便雷達測井儀器進入人工井眼。

人工井眼的井軸每延伸10m，豎直方向上向下傾斜0.2m。

步驟4)中，目標體的確定方法為：

根據(jù)雷達測井儀器刻度和標定的需要設(shè)置多個不同屬性、尺寸、形狀、位置、角度和填充介質(zhì)的目標體，模擬測試各個目標體單獨存在和組合存在時的信號特征，基于目標體之間的信號干擾最小化，確定目標體的設(shè)置方案。

所述屬性包括孔洞、鐵板和裂縫；所述填充介質(zhì)包括水和空氣。

目標體的確定方法中，模擬測試以下9種情況的信號特征，基于目標體之間的信號干擾最小化，確定目標體的設(shè)置方案：

①模擬背景介質(zhì)和所有目標體的組合，得到所有目標體對應的信號；

②僅模擬背景介質(zhì)，無任何目標體，得到標準井模型各個側(cè)面的反射信號；

③僅模擬背景介質(zhì)和最小含水孔洞，得到最小含水孔洞的反射信號；

④僅模擬背景介質(zhì)和最小空氣孔洞，得到最小空氣孔洞的反射信號；

⑤模擬背景介質(zhì)、最小含水孔洞和最小空氣孔洞，得到兩孔洞的反射信號；

⑥模擬背景介質(zhì)和全部孔洞，得到所有孔洞的反射信號；

⑦僅模擬背景介質(zhì)和鐵板，得到鐵板的反射信號；

⑧模擬背景介質(zhì)和離人工井眼最近的含水裂縫、空氣裂縫，得到兩裂縫的反射信號；

⑨模擬背景介質(zhì)和離人工井眼最遠的含水裂縫，得到該裂縫的反射信號。

在確定目標體的設(shè)置方案時，先假設(shè)多個目標體存在，目標體與人工井眼的徑向距離大于5m，目標體最小尺寸達到10cm；依據(jù)模擬信號進行目標體刪減和調(diào)整的依據(jù)是：通過仿真計算要能實現(xiàn)探測距離、分辨率等技術(shù)指標。

目前，雷達成像測井系統(tǒng)能夠在2000m的裸眼井中進行勘探工作，徑向探測距離大于5m，能夠探測井眼周圍的孔洞群、裂縫區(qū)、地質(zhì)斷層及巖層交界面，并能對井周地層結(jié)構(gòu)進行成像。

本發(fā)明的雷達測井標準井模型的建立方法，綜合考慮標準井井眼周圍的巖性，井中目標體布置的位置、大小、形狀及距井眼的距離，及模型建立后數(shù)值模擬等相關(guān)內(nèi)容，實現(xiàn)了雷達測井標準井模型的建立，用于檢驗雷達成像測井儀器的性能，以及標定儀器測量精度和調(diào)試儀器分辨率等，具有良好的效果。

本發(fā)明的雷達測井標準井模型的建立方法，考慮了周圍介質(zhì)、不同屬性目標體(如大小、形狀、遠近、位置和角度等)，為正確評價儲層油氣構(gòu)造提供了技術(shù)依據(jù)。

附圖說明

圖1為實施例1的標準井模型的三維模型圖；

圖2為所有目標體的模擬結(jié)果；

圖3為無目標體的模擬結(jié)果；

圖4為僅有孔洞1的模擬結(jié)果；

圖5為僅有孔洞2的模擬結(jié)果；

圖6為僅有孔洞1和孔洞2的模擬結(jié)果；

圖7為僅有孔洞1、孔洞2、孔洞3、孔洞4的模擬結(jié)果；

圖8為僅有鐵板的模擬結(jié)果；

圖9為僅有裂縫1和裂縫2的模擬結(jié)果；

圖10為僅有裂縫3的模擬結(jié)果；

圖11為實施例1最終所得雷達測井標準井的實際施工圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明作進一步的說明。

實施例1

本實施例的雷達測井標準井模型的建立方法，包括下列步驟：

1)根據(jù)雷達測井的技術(shù)指標確定標準井模型的整體形態(tài)，長軸延伸方向模擬地層深度方向，具體為：

設(shè)置標準井模型的整體形態(tài)為三維箱型結(jié)構(gòu)，水平放置，長度方向沿水平方向延伸；

長度保證雷達測井儀器的深度記錄點相對于目標體能在人工井眼中移動至少10m；其長度設(shè)置為30m，從距離井口5m到25m處為用于布設(shè)目標體的區(qū)域；

寬度為7.5m，滿足雷達測井儀器的最大探測距離7m的要求；

高度為3m，滿足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)采集穩(wěn)定性的要求；

2)根據(jù)地質(zhì)條件確定標準井模型的背景介質(zhì)為石灰?guī)r；

3)在標準井模型上設(shè)置人工井眼(內(nèi)徑20cm的高強度玻璃鋼管，能注入鉆井泥漿)，人工井眼緊鄰標準井模型的右側(cè)面設(shè)置，與其緊鄰的標準井模型的右側(cè)面的距離為0.5m；

人工井眼的井軸方向沿標準井模型的長度方向延伸，井軸從井口到井底逐漸向下傾斜，且人工井眼的井軸每延伸10m，豎直方向上向下傾斜0.2m(即整個標準井模型中，人工井眼從井口到井底在豎直方向上向下偏移0.6m)；

4)確定標準井模型中用于雷達測井儀器刻度和標定的目標體的屬性、尺寸、形狀、位置、角度和填充介質(zhì)，所述目標體設(shè)置在遠離人工井眼的一側(cè)；

目標體的確定方法具體為：根據(jù)雷達測井儀器刻度和標定的需要設(shè)置多個不同屬性、尺寸、形狀、位置、角度和填充介質(zhì)的目標體，模擬測試各個目標體單獨存在和組合存在時的信號特征，基于目標體之間的信號干擾最小化，確定目標體的設(shè)置方案；所述屬性包括孔洞、鐵板和裂縫；所述填充介質(zhì)包括水和空氣。

本實施例中，如圖1所示，將8個不同目標體埋設(shè)于標準井模型中人工井眼N的左側(cè)、上部和下部的一定位置，建立標準井模型的三維模型圖，8個不同目標體分別為孔洞1(a1)、孔洞2(a2)、孔洞3(a3)、孔洞4(a4)、鐵板(b)、裂縫1(c1)、裂縫2(c2)和裂縫3(c3)，具體位置和形狀如圖1所示，該標準井模型的背景介質(zhì)為石灰?guī)rM。

模擬測試以下9種情況的信號特征，基于目標體之間的信號干擾最小化，確定目標體的設(shè)置方案：

①模擬背景介質(zhì)(石灰?guī)r)和所有目標體的組合，得到所有目標體對應的信號；

模擬結(jié)果如圖2所示(石灰?guī)rM的四周為空氣D)，在目標體已知的情況下，可以看到所有目標體對應的信號；但是各個目標體的信號之間有干擾，在實際情況下不容易區(qū)分。

②僅模擬背景介質(zhì)(石灰?guī)r)，無任何目標體，得到標準井模型各個側(cè)面的反射信號；

模擬結(jié)果如圖3所示，該模擬的目的在于顯示各個側(cè)面(上、下、左、右)的反射，以及多次反射。

③僅模擬背景介質(zhì)(石灰?guī)r)和最小含水孔洞(孔洞1(a1))，得到最小含水孔洞的反射信號；

模擬結(jié)果如圖4所示，在其他目標體不存在的情況下，可以清楚看出小孔洞的反射。

④僅模擬背景介質(zhì)(石灰?guī)r)和最小空氣孔洞(孔洞2(a2))，得到最小空氣孔洞的反射信號；

模擬結(jié)果如圖5所示，在其他目標體不存在的情況下，可以清楚看出小孔洞的反射。

⑤模擬背景介質(zhì)(石灰?guī)r)、最小含水孔洞(孔洞1(a1))和最小空氣孔洞(孔洞2(a2))，得到兩孔洞的反射信號；

模擬結(jié)果如圖6所示，可以看出，兩個孔洞的反射有干擾。

⑥模擬背景介質(zhì)(石灰?guī)r)和全部孔洞(孔洞1(a1)、孔洞2(a2)、孔洞3(a3)、孔洞4(a4))，得到所有孔洞的反射信號；

模擬結(jié)果如圖7所示，可以看出，四個孔洞的反射連在一起。

⑦僅模擬背景介質(zhì)(石灰?guī)r)和鐵板b，得到鐵板的反射信號；

模擬結(jié)果如圖8所示，可以清楚看出鐵板的反射。

⑧模擬背景介質(zhì)(石灰?guī)r)和離人工井眼最近的含水裂縫(裂縫1(c1))、空氣裂縫(裂縫2(c2))，得到兩裂縫的反射信號；

模擬結(jié)果如圖9所示，可以看出裂縫1和裂縫2的反射。

⑨模擬背景介質(zhì)和離人工井眼最遠的含水裂縫(裂縫3(c3))，得到該裂縫的反射信號。

模擬結(jié)果如圖10所示，可以清楚看到裂縫的反射信號。

由于模型整體較小，因此各邊(上、下、左、右)的反射都能觀察到，并且產(chǎn)生許多多次波，對目標信號造成很大的干擾；另外，目標單一簡單時，較之復雜目標信號要清楚。

為了減小目標之間的干擾，目標體的設(shè)置不宜過多，且不同雷達目標體埋設(shè)于標準井模型的左側(cè)位置。

通過仿真計算，目標體太多，相互間有干擾，因此調(diào)整為最終的6個目標體(4個孔洞和2個裂縫)。

選擇6個不同規(guī)格的目標體(4個孔洞和2個裂縫)放在不同的位置，滿足雷達測井測試在分辨率、探測距離等方面的要求，同時又要避免目標體之間在測試過程的干擾。在這個過程中，模擬測試各個目標體單獨存在和組合存在時的信號特征，基于目標體之間的信號干擾最小化并滿足雷達測井測試在分辨率、探測距離等方面的要求，確定目標體的設(shè)置方案。

綜合各影響因素，最終確定了標準井模型設(shè)置6個目標體，目標體放置情況(大小、位置、材料)見表1。標準井實際建造過程中使用的6個目標體，如圖11所示。

表1目標體的具體位置和形狀數(shù)據(jù)表