井径补偿密度模板的论证及其在生产中的应用

董刚健

（核工业二〇八大队，内蒙古 包头014010）

相关规范中物探参数孔需要先扩孔再成井测量，所以扩孔后井径很大，本文中钻孔处于鄂尔多斯沉积盆地，普通钻孔井径大和垮孔情况时有发生，在这种情况下，即便是通过补偿密度的方法对再成井进行测量，其井径大及垮空位置，也势必会对密度曲线造成一定影响，其对于分析地层、解释岩性、统计物性参数有很大影响，使之不能真实反映地层情况，所以研究这个模板在本文钻孔中的应用有一定作用。鄂尔多斯盆地及周边地区交通位置图如图1所示。

图1 鄂尔多斯盆地及周边地区交通位置图

1 物理因素对于密度测井影响

在常规情况下，井眼变化不够规则、井径数值偏大时，必定会对测量数值产生一定的影响，其反映出曲线的数值通常小于于正常数值，但在密度值上不能低于泥浆的密度值。在测量方法上，鉴于密度测井属于孔隙度测井的范畴之内，在测量中因不同地层的密度差异，对于伽马光子的吸收能力和散射能力又各不相同，导致补偿密度仪所接收到反馈的伽马光子的计数率也会产生一定的差异[1]。在测井过程中，受地层介质因体积、密度等物理因素的影响，散射伽马射线的能力和强度也会随之发生变化，体积、密度越大，其散射强度就越低；体积、密度越小，散射强度就越大。受其影响，密度曲线在不同地层的数值也会产生一定差异，即在孔隙度越大、渗透性越好的地层中，其数值越低，反之则越高。因此，在补偿密度仪等测量仪器遇到贴合井壁不紧密、井壁表面不规则、井壁出现垮塌或扩径等因素干扰时，伽马源散射伽马射线是通过井径大的地方的井液作为介质传到接收器，因为井液体积密度小，所以测量出得密度值比真实地层密度小。

2 公式的求得

影响密度测井的井径变化情况分为2种：①井径变化的层段长度大于密度仪器长源距到短源距的距离（10 cm）；②井径变化的层段长度小于密度仪器长源距到短源距的距离，井壁小塌陷对于密度曲线的影响在测井中出现的概率小，影响也较小。第一种情况较多，而且有修正图版，所以本文将详细讨论第一种情况。

在探测过程中，探测的通常由泥浆和地层组成，在出现井塌、不规则井壁的情况下，密度测量值ρa为泥浆密度ρn和地层真密度ρb的综合反映，即：

式（1）中：GD（d）是井内泥浆对密度测井值提供的一个系数。

由公式（1）可以求出地层真密度ρb，即：

式（2）中的ρa由密度测井提供，ρn亦可测量。这样，只要求得GD（d）就可获得ρb。斯伦贝谢公司的井径修正密度模板如图2所示，其纵坐标为密度校正值Δρ，即：Δρ=ρb-ρa。

图2 密度测井的井径校正图板

想要得出GD（d）必须要已知井内充满液体或者是气体的密度ρn。在鄂尔多斯盆地测井前，都会用泥浆充满井内并用密度仪测出井内的泥浆密度，所以ρn是已知的。ρn测得以后，可以求得GD（d），即：

计算出每一采样点的系数GD（d），把井径的函数以几何因子的方式，通过数学拟合的方式进行转换，拟合结果为：

式（3）中：W为7.525 5；B为1.216 5；dn为9×2.54 cm。

拟合结果如表1所示。通过计算反映的情况看，拟合公式推演结果比较理想，这样在ρn已知的条件下，将（3）代入式（2）就可由密度测量值经井径修正求得地层真密度。

表1 几何因子值及其误差

GD1（d）为利用拟合公式求得的第k个采样点的几何因子值。由公式（3）得：如果d≤dn时，则GD（d）=0，即不需要做井径修正；当d略大于dn时，认为（dn/d）B≈1。此时GD（d）≈7.525 5×ln（d/dn），即GD（d）与d成对数关系；求d的偏导数，得：

图3 井径修正密度的几何因子模板

3 修正实例分析

鄂尔多斯盆地中新时代的地层表如表2所示。

表2 鄂尔多斯盆地中新时代的地层表

利用拟合公式应用到一些钻孔进行分析，选出了以下3个典型钻孔的曲线来说明应用后的结果。钻孔ZK-55如图4所示。图4（a）是修正前的曲线，在画横线的位置上密度曲线峰值下半部分受井径影响明显偏低，导致利用对应的电阻率曲线很难分析此段地层情况，然后本文利用拟合公式算出的密度曲线。如图4（b）所示，在修正后和对应的电阻率曲线形态比较吻合，根据地区地层结构分析此处应解释为钙质砂岩。

图4 钻孔ZK-55

钻孔ZK-16如图5所示。图5（a）为物探参数孔修正之前的曲线，因为物探参数孔成井步骤是先成井，之后扩孔到设计层位，然后测井，最后下套管。所以扩孔之后测井整孔大部分井径偏大，大小适合拟合曲线的适用范围。图5（d）为适合修正范围（井径（9～20）×2.54 cm）的曲线修正后的效果，修正后为统计物性参数、解释岩性和分析地层起到相应的作用。

图5 钻孔ZK-16

钻孔ZK-17如图6所示。图6（a）和图6（b）分别为井径小于修正范围（井径（9～20）×2.54 cm）的曲线修正的前后，修正后密度曲线过于平滑，不够准确，不能使用，所以本文求得的修正范围还是比较科学严谨的。

图6 钻孔ZK-17

4 结论

采用井径补偿密度模板在本地区小井径钻孔上应用是科学、可行、实用的，本文利用本模板修正后的密度曲线在参数孔扩孔后、一些井内出现垮孔和某段井径过大地方都有较好的效果，对于物探测井解释岩性，统计物性参数和对比、分析沉积环境等方面都有良好的应用。

5 今后展望

对于测井井径影响密度的情况，每个钻孔都有发生，根据实际情况决定是否有必要进行修正处理，以得到更符合地层实际情况的曲线，更好地分析地层和井下情况。