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CN102007267B - 使用热中子吸收材料测井的方法 - Google Patents

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CN102007267B CN200980113764.9A CN200980113764A CN102007267B CN 102007267 B CN102007267 B CN 102007267B CN 200980113764 A CN200980113764 A CN 200980113764A CN 102007267 B CN102007267 B CN 102007267B
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Abstract

一种用于使用中子发射测井工具确定地下岩层中的裂缝的位置和高度的方法。该方法包括：获得致裂前数据集；使用包括掺杂有高热中子俘获截面材料的支撑剂的浆状物致裂岩层；获得致裂后数据集；比较致裂前数据集和致裂后数据集以确定支撑剂的位置；以及将支撑剂的位置与井眼的深度测量值关联以确定裂缝的位置和高度。使用PNC工具，还可判断支撑剂是否位于裂缝中、邻近裂缝的井眼中或两者中。该方法还可包括用来确定岩层中的各种裂缝和生产特征的多个致裂后测井程序。

Description

使用热中子吸收材料测井的方法
技术领域
本发明涉及液力致裂操作，并且更具体地涉及使用基于中子发射的测井工具识别诱导的地下岩层裂缝的方法。
背景技术
为了更有效地从井下岩层且尤其是具有低孔隙率和/或低渗透率的岩层生产碳氢化合物，含碳氢化合物岩层的诱导致裂(称为“致裂操作”、“液力致裂”，或简称“致裂”)已变成一种普遍使用的技术。在常见的致裂操作中，流体在高压力下被泵送到井下，导致岩层在井眼周围裂缝，形成促进碳氢化合物流入井眼的高渗透率管道。这些致裂操作可通过打孔而在水平和偏离以及竖直井眼中并在未加套管井或加套管井的区间中进行。
例如，在竖井中的加套管井眼中，高压流体经由穿过套管和周围的水泥的孔离开井眼，并使岩层通常在通常发现油和气的更深的岩层中薄且大致竖直的片状裂缝中裂开。这些诱导裂缝一般从井眼横向延伸相当大的一段距离进入周围的岩层，并且竖直延伸直到裂缝到达期望的裂缝区间上方和/或下方不容易裂开的岩层为止。岩层内的最大和最小水平应力的方向决定诱导裂缝的方位角朝向。通常，如果向井下泵送的流体(有时候称为浆状物)不含当流体压力被释放时保持滞留在裂缝中的固体，则裂缝重新闭合，并失去获得的大部分有渗透率的管道。
这些固体，称为支撑剂，一般由沙粒或陶瓷粒子组成，并且用来将这些固体泵送到井下的流体通常被设计成具有足够的粘性使得支撑剂粒子在流体向井下移动并进入诱导裂缝时保持被夹带在流体中。在产生裂开的岩层之前，也在致裂流体浆状物中被向井下泵送的称为“破裂剂(breaker)”的材料在期望的延时之后降低了致裂流体的粘度，使得能够在生产期间从裂缝容易地除去这些流体，将支撑剂粒子留在诱导裂缝中的适当位置以保持裂缝不闭合并从而不会基本上排除流经的生产流体流。
在称为“水力致裂”的致裂操作中可使用低粘度流体将支撑剂置于诱导裂缝中。水力致裂中的致裂流体是带少量或不带聚合物或其它添加剂的水。水力致裂由于所使用的流体的较低成本而是有利的。同样，当使用交联聚合物时，破裂剂是有效的否则不能从裂缝回收流体限制了岩层流体的流动是要点。水力致裂由于流体不是交联的而不依赖于破裂剂的有效性。
普遍使用的支撑剂是天然形成的沙、涂有树脂的沙以及陶瓷支撑剂。陶瓷支撑剂通常由天然形成的材料如高岭粘土和矾土制成，并且主要由于所制造的陶瓷的压缩强度及其高度球形粒子的构造而与沙和涂有树脂的沙相比提供了多个优点。
虽然诱导致裂在碳氢化合物储器的生产中已经是很有效的工具，但通常仍需要确定在致裂操作完成之后已裂开的区间。由于岩层内的异常或井眼内的问题(如无效或阻塞的孔)，期望裂缝区间内可能存在无效裂开的区域。还希望知道裂缝是否跨整个期望裂缝区间竖直延伸，而且希望知道是否有任何裂缝已竖直地延伸出期望区间。在后一情形中，如果裂缝已延伸到含水区域，则得到的水产物将是非常不符合要求的。在所有这些情形中，知道裂开的和未裂开的区域的位置对于在主井中规划补救操作而言和/或在利用为了在将来的备用井上规划致裂作业而获得的信息的过程中将是非常有用的。
过去已使用若干方法来帮助定位成功致裂的区间以及致裂操作中的裂缝的范围。例如，已使用声测井装置。声测井装置对裂缝的存在敏感，因为裂缝影响在岩层中传播的压缩和切向声波的速度和大小。但是，这些测井装置还受许多其它参数影响，例如岩石类型、岩层孔隙率、孔几何结构、井眼条件以及岩层中是否存在天然裂缝。另一种以前采用的基于声音的裂缝探测技术是使用“裂纹噪音”，其中紧接着致裂作业之后置于井下的声音传感器实际上在裂缝在致裂压力已被释放之后闭合时“监听”从裂缝发射的信号。此技术仅取得有限的成效，原因是：(1)与在致裂操作期间必须使传感器处于适当位置相关的后勤保障问题和机械问题，因为传感器必须几乎紧接着致裂操作结束之后被激活，以及(2)该技术利用在裂缝闭合时产生的声音，因此有效裂缝，其为已被支撑开启以防止闭合的裂缝，通常不会产生与来自未被支撑的裂缝的信号一样容易探测的噪音信号，这会产生误导性结果。
以前还利用位于地面的倾斜计阵列来确定地下裂缝的存在。这些传感器可探测岩层上方的地表的轮廓在岩层裂开时的很微小变化，并且通常可解读在该阵列中的这些变化以定位裂开的区间。此技术实行起来极为昂贵，且一般不具备竖向分辨能力以便能够识别裂开区间内哪些区域已裂开以及哪些区域尚未裂开，且这种方法也不能有效地判断裂缝是否已竖直地延伸到期望的竖直裂开区间之外。
以前还利用微震工具来描绘裂缝位置和几何结构。在该裂缝定位方法中，将微震阵列置于要进行液力致裂的井附近的相邻井(offset well)中。在致裂操作期间，微震工具记录从致裂操作产生的微震。通过描绘微震的位置，可估计诱导裂缝的高度和长度。但是，此过程昂贵且要求在附近可用的相邻井。
以前利用的其它类型的裂缝位置探测技术采用核测井方法。第一种这样的核测井方法使用刚好在支撑剂和/或致裂流体被泵送到井内之前在井位与支撑剂和/或致裂流体混合的放射性材料。在这种泵送后，使测井工具移动通过井眼以探测并记录预先置于井下的放射性材料发射的γ射线，适当解读所记录的与放射性有关的数据以探测裂缝位置。第二种以前利用的核测井方法通过将一种或多种稳定的同位素泵送到井下而执行，其中致裂浆状物中具有支撑剂，这种同位素材料能够在致裂过程之后被井下运行的测井工具的中子发射部分激活(即，使其有放射性)。该工具的光谱γ射线探测器部分在工具移动经过激活的材料时探测并记录来自之前已激活的“示踪剂”材料原子核的获得衰减的γ射线。随后对γ光谱进行分析以识别激活的原子核，并因而识别致裂区域。这些以前采用的用于定位地下裂缝的基于核的技术中的一个或两个具有数个已知的局限性和缺点，包括：
1.需要将放射性材料泵送到井下或通过激活井内的之前的非放射性材料而在井下形成放射性；
2.要求复杂和/或高分辨率γ射线光谱探测器和光谱数据分析方法；
3.裂缝勘测能力的不符合要求的较浅的深度；
4.回流至放射性支撑剂或流体的表面造成的可能的危险；
5.设备在井位的放射性污染的可能性；
6.需要在井位准备支撑剂以避免支撑剂材料在执行测井程序之前的不希望的放射性衰减量；
7.地面上存在不能在另一口井使用的过量放射性材料的可能性；
8.需要运行起来非常昂贵的专用测井工具；
9.需要测井工具以非常低的移动速度通过井眼；以及
10.需要先进的γ射线光谱反卷积或其它复杂的数据处理程序。
如从前文可以看出，需要地下裂缝位置探测方法，其减轻至少一些如以上大致描述的与以前采用的裂缝位置探测技术相关的上述问题、局限性和缺点。
附图说明
图1是井位致裂布局的示意图。
图2是显示了包含诱导裂缝的井下岩层的测井的示意图。
图3A和图3B是从Z轴关于相对于裂缝的“para”和“perp”工具放置的几何位置的平面图。
图4A-4F是在补偿中子工具上的不同位置(近，远，更远)模拟的三个探测器的曲线图，显示了作为裂缝宽度和支撑剂中的碳化硼(B4C)浓度的函数的中子计数率敏感度。
图4G-4L类似于图4A-4F，使用代替B4C的氧化钆(Gd2O3)作为支撑剂中的高俘获截面材料。
图5A和图5B是使用在补偿中子工具上的不同位置(近和远)的两个探测器评估测量深度的曲线图。图5A是作为包含裂缝的岩层的模拟外半径的函数的近和远探测器计数率的曲线图。图5B是响应位于放置在井眼套管径向外部的不同裂缝体积元素中的掺杂支撑剂为处于“para”朝向的补偿中子工具模拟的近和远探测器计数率的曲线图。
图6A-6B显示了沿使用14MeV脉冲中子发生器探测到的热中子俘获γ射线的衰减曲线的模拟点。图6A和图6B显示了针对与源成三个间距的探测器，在掺杂有碳化硼的支撑剂被放置在裂缝中之前(图6A)和之后(图6B)的衰减曲线数据，以及两个方程和图形表示中计算出的岩层和井眼衰减分量。图6C显示了使用井眼环而非岩层裂缝中的标记支撑剂获得的类似衰减曲线。在图6A-6C中，上(最高计数率)衰减曲线和分量来自近探测器，中间衰减数据来自远探测器，而最低的计数率衰减数据来自最远探测器。
图7A-7B是用于识别岩层和井眼区域中的支撑剂的示例性测井记录。图7A是使用三个热中子探测器(在其中子发生部分上方逐渐加大的距离分别携带在工具上的近、远和更远探测器)从补偿中子工具获得的测井曲线的实例。带俘获γ射线探测器或热中子探测器的脉冲中子俘获工具将产生类似于图7B的测井曲线。在正常测井条件下，脉冲中子俘获工具具有至少两个探测器，即近探测器和远探测器，并且每个探测器产生测井曲线。
具体实施方式
本文所述的方法未使用复杂和/或高分辨率γ射线光谱探测器。另外，不需要光谱数据分析方法，并且勘测深度比采用井下中子激活的核技术深。不存在回流到放射性支撑剂或流体的表面的可能危险，也不存在井位的设备污染。该操作的后勤保障也很简单：(1)可先于所需的致裂操作准备支撑剂而无需担心与延迟相关的放射性衰减，(2)不存在在支撑剂运输和存储期间辐射暴露于支撑剂有关的担心，(3)为一个致裂作业准备的任何过量的支撑剂可在任何后续的致裂作业上使用，以及(4)所需的测井工具来源广泛且运行成本较低。而且，缓慢的测井速度不是问题，并且不需要先进的γ射线光谱反卷积或其它复杂的数据处理(除了可能的测井装置标准化)。
此外，当使用中子或补偿中子工具时该程序的成本比需要昂贵的示踪材料、先进的探测设备、高成本测井工具或先进的数据处理的方法低得多。
本发明的实施例包括用于使用脉冲中子俘获工具(“PNC”)、补偿中子工具或单个探测器中子工具确定地下岩层中的裂缝的位置和高度的方法。该方法包括：获得致裂前数据集；使用浆状物液力致裂岩层，该浆状物包括液体和支撑剂，其中全部或一部分这种支撑剂包括热中子吸收材料；获得致裂后数据集；比较致裂前数据集和致裂后数据集以确定支撑剂的位置；以及将支撑剂的位置与井眼的深度测量值关联以确定裂缝的位置和高度。
致裂前数据集和致裂后数据集都是通过将包括连续或脉冲快中子源以及一个或多个热中子或γ射线探测器的中子发射工具横向于地下岩层下降到井眼中、将中子从中子源发射到井眼和岩层中、并且使用井眼区域和地下岩层中的元素在井眼区域中探测由于源中子的核反应而产生的热中子或俘获γ射线而获得的。对于本申请的目的，用语“井眼区域”包括测井工具、井眼流体、井眼中的管和任何其它环形材料，如位于岩层与井眼中的管之间的水泥。
根据使用PNC工具的特定实施例，致裂前数据集和致裂后数据集被用来将岩层中的支撑剂与井眼中的支撑剂进行区分。
根据本发明采用PNC工具的实施例，PNC测井工具产生包括测井记录计数率、计算出的岩层热中子俘获截面、计算出的井眼热中子俘获截面以及计算出的与岩层和井眼衰减分量计数率有关的参数的数据。
根据本发明采用补偿中子工具的实施例，补偿中子工具被用来确定岩层中的裂缝的位置和高度以及岩层的孔隙率。从补偿中子工具产生的致裂前数据集和致裂后数据集包括计数率和计数率比率。
本发明的一个实施例使用单个探测器热中子工具来确定裂缝的位置和高度。从单个探测器热中子工具产生的致裂前数据集和致裂后数据集包括计数率。
根据本发明的特定实施例，在比较致裂前数据集和致裂后数据集的步骤之前将致裂前数据集和致裂后数据集标准化。标准化包括针对环境和/或工具差异调节致裂前数据和致裂后数据以比较数据集。
根据本发明的特定实施例，致裂浆状物包括含有热中子吸收材料的支撑剂。掺杂有热中子吸收材料的支撑剂具有超过在要致裂的地下区域中正常遇到的元素的热中子俘获截面。根据本发明的特定实施例，含有热中子吸收材料的支撑剂具有至少约90个俘获单位、并且优选高达900个俘获单位或更多的微热中子俘获截面。优选而言，支撑剂材料为粒状陶瓷材料，基本上每一粒支撑剂材料都具有整体结合于其中的高俘获截面热中子吸收材料。
根据本发明的另一个实施例，热中子吸收材料为硼、镉、钆、铱或其混合物。
合适的含硼高俘获截面材料包括碳化硼、氮化硼、硼酸、高浓缩硼玻璃、硼酸锌、硼砂或其结合。含有0.1％(重量)的碳化硼的支撑剂具有大约92个俘获单位的微俘获截面。含有0.025-0.030％(重量)的氧化钆的合适的支撑剂具有与含有0.1％(重量)的碳化硼的支撑剂相似的热中子吸收特性。大部分下面阐述的实例使用碳化硼；但是，本领域的普通技术人员应该认识到，可使用任何高俘获截面热中子吸收材料，例如氧化钆。
根据本发明的特定实施例，所利用的支撑剂包括约0.025％至约4.0％(重量)的热中子吸收材料。根据本发明的特定实施例，支撑剂包括浓度为约0.1％至约4.0％(重量)的硼化合物热中子吸收材料。根据本发明的特定实施例，支撑剂包括浓度为约0.025％至约1.0％(重量)的钆化合物热中子吸收材料。
根据本发明的实施例，支撑剂可为陶瓷支撑剂、沙、涂有树脂的沙、塑料珠、玻璃珠和其它陶瓷或涂有树脂的支撑剂。这些支撑剂可根据任何合适的过程制造，包括但不限于连续喷雾雾化、喷雾流化、喷雾干燥或压缩。美国专利No.4,068,718、4,427,068、4,440,866、5,188,175和7,036,591中公开了合适的支撑剂及制造方法，通过引用将其全部公开内容并入本文中。
根据本发明的特定实施例，在制造过程如连续喷雾雾化、喷雾流化、喷雾干燥或压缩期间对陶瓷支撑剂添加热中子吸收材料。陶瓷支撑剂诸如表观比重的特性因初始原材料和制造过程而异。如文中所用的用语“表观比重”是粒子的每单位体积重量(克每立方厘米)，包括内部孔隙率。低密度支撑剂一般具有小于3.0g/cc的表观比重且通常由高岭粘土和矾土制成。中密度支撑剂一般具有约3.1至3.4g/cc的表观比重且通常由铝质粘土制成。高强度支撑剂一般由含矾土的铝质粘土制成并具有高于3.4g/cc的表观比重。根据本发明的特定实施例，可在这些支撑剂中的任意一种的制造过程中添加热中子吸收材料以形成适合使用的支撑剂。可采用在支撑剂颗粒中形成孔隙的方式制造陶瓷支撑剂。美国专利No.7,036,591中描述了制造合适的多孔陶瓷的过程，通过引用将其全部公开内容结合于本文中。在此情况下，将热中子吸收材料灌入支撑剂粒子的细孔内达到约0.025％至约4.0％(重量)的浓度。
根据本发明的特定实施例，将热中子吸收材料结合在树脂材料中并用含有热中子吸收材料的树脂材料涂覆陶瓷支撑剂或天然沙。用树脂涂覆支撑剂和天然沙的过程对本领域的普通技术人员来说是众所周知的。例如，授予Graham等人的美国专利No.3,929,191中描述了合适的溶剂涂覆过程，通过引用将其全部公开内容结合于本文中。另一合适的过程，例如授予Young等人的美国专利No.3,492,147所描述的，通过引用将其全部公开内容结合于本文中，包括使用液态、未催化的树脂合成物涂覆微粒基板，该树脂合成物的特征在于其从非水溶液提取催化剂或固化剂的能力。授予Graham等人的美国专利No.4,585,064中也描述了用于利用苯酚-甲醛酚醛树脂的合适的热熔涂覆程序，通过引用将其全部公开内容结合于本文中。本领域的普通技术人员将熟悉用树脂涂覆支撑剂和天然沙的其它合适的方法。
因此，本发明的方法可使用涂有或以其它方式含有热中子吸收材料的陶瓷支撑剂或天然沙实施。根据本发明的特定实施例，合适的热中子吸收材料是碳化硼或氧化钆，其在标记的支撑剂或沙中的低浓度下均具有有效的热中子吸收能力。此类热中子吸收材料的浓度一般在约0.025％至约4.0％(重量)的支撑剂的量级。对于诸如碳化硼的硼化合物而言，该浓度为约0.1％至约4.0％(重量)的支撑剂，而对于诸如氧化钆的钆化合物而言，该浓度为约0.025％至约1.0％(重量)的支撑剂。这些浓度足够低使得标记的支撑剂的其它特性(例如压碎强度)实质上不受添加高俘获截面材料的影响。虽然在本发明的实施例中可使用任何高俘获截面热中子吸收材料，但在本发明采用脉冲中子工具的实施例中，可使用碳化硼或其它含硼材料，因为由硼进行的热中子俘获不会导致测井工具中的探测器中大的γ辐射。同样，在本发明采用中子或补偿中子工具的实施例中，可使用氧化钆或其它含钆材料，因为与含硼材料相比需要量更小的含钆标记材料。为其它高热中子俘获截面材料产生类似的热中子吸收特性所需的重量百分比将是所用材料的密度和分子量的函数，并基于材料成分的俘获截面。
制造的含有约0.025％至约4.0％(重量)的热中子吸收材料的陶瓷支撑剂可有成本效益地进行生产，并且当在致裂作业前后比较中子响应、补偿中子响应或PNC测井装置响应时可提供有用的裂缝识别信号。这些信号能够指示并区分已裂开并被支撑的区间和尚未裂开并被支撑的区间。
如图1所示，井位致裂操作包括将水与凝胶混合以形成粘稠的致裂流体。将含有热中子吸收材料的支撑剂添加到粘稠的致裂流体而形成浆状物，使用高压泵将该将浆状物向下泵送到井内。使高压浆状物进入岩层中诱导生成的裂缝中，并且还可能进入邻近裂缝的井眼区域。以液体(致裂浆状物)形式将支撑剂粒子泵送到井下并进入诱导裂缝，并且还可能进入裂缝已穿透到周围的岩层中的区域附近的井眼区域中。
图2示出处于井位的测井卡车，其中中子、补偿中子或PNC测井工具处于诱导裂缝的深度。来自测井卡车(或撬块)的功率被传输到测井工具，该测井工具在工具经过要致裂的区域上方和/或下方的致裂区域和岩层时记录并传输测井数据。
根据本发明的实施例，使用具有热中子吸收材料的支撑剂以及来自中子(包括补偿中子)或脉冲中子俘获(PNC)测井工具的测量值的诱导液力裂缝识别过程包括：
1.通过从包括热中子吸收材料的初始材料制造支撑剂，通过将热中子吸收材料涂覆到支撑剂上或通过将热中子吸收材料灌入或以别的方式结合到支撑剂中而制备掺杂有热中子吸收材料的支撑剂。
2.运行并记录或以别的方式获得致裂前热中子或补偿中子测井装置(包括单个或多个探测工具)，或跨要致裂的潜在区域的PNC测井装置，以获得致裂前数据集，优选还包括潜在致裂区域之外的区域。
3.在井内进行液力致裂操作，将具有热中子吸收材料的支撑剂结合在被泵送到井下的致裂浆状物中。
4.运行并记录跨包括一个或更多个裂缝区间的潜在致裂区域的致裂后中子、补偿中子或PNC测井装置(利用与致裂前测井装置中使用的相同测井装置类型)以获得致裂后数据集，并优选还包括预期进行致裂的区间之外的区域。可使用在套管或管道内置中或偏心的工具运行测井装置。优选在相同的偏心条件下运行致裂前和致裂后测井装置。
5.比较来自致裂前测井装置和致裂后测井装置(在任何测井装置标准化之后)的致裂前数据集和致裂后数据集，以确定支撑剂的位置。如果在不同的井眼条件下运行致裂前测井装置和致裂后测井装置，或如果使用不同的工具或源，则标准化是必要的。如果在该井的寿命历史中较早的时间使用线路、存储器和/或随钻测井(LWD)传感器记录了致裂前测井装置，则尤其应如此。标准化程序将来自优选在致裂前测井装置和致裂后测井装置中可能致裂的区间之外的区域的测井装置数据进行比较。由于这些区域在测井装置之间未发生变化，所以将增益和/或偏移应用于测井装置以使这些标准化区间中的致裂前测井装置和致裂后测井装置之间达到一致。然后在整个测井区间上将相同的增益/偏移应用于测井装置。数据差异表示裂缝和/或邻近裂缝的井眼区域中存在支撑剂。
对于中子和补偿中子工具而言，观察到的计数率在致裂后测井装置中相对于致裂前测井装置中降低表示存在含有强热中子吸收材料的支撑剂。计数率比率的小的变化也可表示存在支撑剂。
对于PNC工具而言，在致裂后测井装置中相对于致裂前测井装置中在中子轰击之间的选定的时间段中计算出的岩层和/或井眼俘获截面的增加以及计算出的井眼和/或岩层分量计数率的减小(特别是如果使用硼作为高俘获截面材料)表示存在含有热中子吸收材料的支撑剂。
6.通过将来自步骤(5)的数据之差与井眼的深度测量值关联而探测裂缝的位置和高度。这些差可使用测井记录来测量，如图7A-7B中的示例性测井记录所示。
本发明的更多实施例包括文中所述的方法的变化，例如但不局限于将多个致裂前测井装置结合到任何致裂前与致裂后的比较中，或使用用于致裂前测井装置的模拟测井装置(例如使用神经网络从井上的其它开启或加套管的孔的测井装置产生模拟中子、补偿中子或PNC测井装置响应而获得这些模拟测井装置)，或代替使用连续测井装置收集的数据或除该数据外，使用多个静态的测井测量值。
在本发明另外的实施例中，获得并利用第一和第二致裂后数据集以通过比较致裂后数据集而确定在从地下岩层产生一定量井流体之前致裂区域中的支撑剂数量与在这种产生之后致裂区域中支撑剂数量之差(如果存在的话)。所确定的支撑剂数量差用于确定地下岩层的一个或更多个与产量和/或致裂有关的特征，例如：(a)一个或更多致裂区域未像最初那样得到良好支撑，(b)来自一个或更多个致裂区域的产量大于来自其它区域的产量，以及(c)一个或更多个致裂区域未进行生产。该致裂后程序可使用补偿中子测井工具或脉冲中子俘获测井工具来执行，可使用其它井位信息或其它常规测井工具如生产测井工具所提供的信息来扩展。
根据该热中子测井方法的特定实施例，将快中子从中子源发射到井眼和岩层中，并通过与岩层和井眼区域核的弹性和非弹性碰撞将其快速热化为热中子。与岩层和井眼区域中的氢的弹性碰撞是主要的热化机制。热中子在井眼区域和岩层中扩散，并最终被存在的核之一吸收。一般而言，这些吸收反应导致俘获的γ射线几乎同时发射；但是，通过硼吸收是一个明显的例外。测井工具中的探测器或直接探测散开回到工具中(大部分中子和补偿中子工具中，还有某些形式的PNC工具中)的热中子，或间接通过探测从热中子吸收反应产生的γ射线(在一些形式的中子和补偿中子工具中，以及大部分商业形式的PNC工具中)。大部分补偿中子和PNC工具构造有中子源和设置在中子源上方的双探测器，其在文中称为“近”探测器和“远”探测器。根据本发明的实施例，可使用包括一个或更多个探测器的补偿中子和脉冲中子俘获工具。例如，合适的补偿中子和PNC工具结合中子源和设置在中子源上方的三个探测器，其在文中称为近、远和“超远”或“更远”探测器，使得近探测器最靠近中子源而更远探测器距离中子源最远。也可将一个或更多个中子探测器定位在中子源下方。
补偿中子工具还计算近-远探测器计数率的比率。岩层的孔隙率(氢指数)可从这些计数率和近-远探测器计数率比率确定。
脉冲中子俘获工具测井系统测量岩层和井眼区域中热中子或俘获γ射线密度的衰减率(作为中子脉冲的时间间隔的函数)。从该衰减率曲线，可分解并确定岩层的俘获截面∑fm(sigma-fm)和井眼的俘获截面∑bh(sigma-bh)，以及岩层和井眼衰减分量。岩层和/或井眼区域中的材料的总俘获截面越高，材料俘获热中子的可能性就越大。因此，在具有高的总俘获截面的岩层中，热中子比在具有低俘获截面的岩层中更快地消失。这在观察到的计数率与时间的关系图中看上去像更陡峭的斜坡。
PNC井眼和岩层致裂前参数和致裂后参数之差可被用来将岩层中的支撑剂与井眼中的支撑剂进行区分，如示例性的图7B中所示。
用来产生图4A至图5B和表1-4的数据是使用采用热中子探测器如He3探测器的中子或补偿中子工具模拟的。应该理解的是，还可使用γ射线感测探测器或感测中子和γ射线两者的探测器对这些工具进行相应的处理。用来产生图6A至图6C的PNC数据是使用采用γ射线探测器的工具模拟的。俘获γ射线探测器测量在热中子被井眼和岩层中的热中子“云”附近的元素俘获之后发射的γ射线。但是，通过硼俘获热中子不会导致发射γ射线。因此，如果存在掺杂有硼的支撑剂，则在采用γ射线探测器的补偿中子或PNC工具中观察到的计数率降低与具有热中子探测器的工具相比将增强。这不仅是因为会观察到由于增加的中子吸收而导致的γ射线计数率降低，而且因为由于仅非硼中子俘获将导致可探测到的γ射线事件的事实的额外减小。
以下实例是为进一步说明本发明的各个方面而提出的，且并非旨在限制本发明的范围。下面阐述的这些实例，除图7A-7B所示的示例性测井记录外，是使用蒙特卡洛N粒子传输代码(Monte Carlo N-ParticleTransport Code)第5版产生的(下称“MCNP5”)。MCNP5是Los AlamosNational Laboratory开发的软件包，并且在美国范围内可从RadiationSafefy Information Computation Center(http://www-rsicc.oml.gov)买到。MCNP5软件可处理几何细节并适应所有模拟分量的化学成分和尺寸的变化，包括井眼流体盐度、裂缝中的支撑剂中的热中子吸收材料的浓度以及裂缝的宽度。下面阐述的MCNP5数据集得到计算出的计数率中大约0.5-1.0％的统计学标准偏差。
在大部分以下实例中，支撑剂掺杂有碳化硼；但是，可使用其它合适的热中子吸收材料，例如氧化钆。优选而言，支撑剂是粒状陶瓷材料，掺杂剂整体结合在其几乎每一个粒子中。
基于以下实例的目的，图3A和图3B提出沿MCNP5模拟中使用的几何结构的Z轴的视图。在所有情况下，8英寸直径井眼使用5.5英寸O.D.24lb/ft钢套管加套管并且不具备管道，并被1英寸宽水泥环包围。1.6875英寸直径工具在图3A中被示为处于平行(“para”)位置而在图3B中被示为处于垂直(“perp”)位置。在“para”位置，将偏离中心的测井工具与裂缝对齐，而在“perp”位置，将其绕井眼定位为距裂缝90°。
在图3A和图3B中，将水泥环之外的岩层区域模拟为具有10俘获单位(cu)的骨架俘获截面的砂岩。为具有数个孔隙率的浸水岩层收集数据。这两个图显示了在大部分MCNP5运行过程中使用的岩层和井眼区域的理想模拟。双翼竖向裂缝远离井眼套管径向延伸，并且裂缝通道中的致裂浆状物代替该通道以及水泥环之外的通道中的岩层中的水泥。在各种模拟运行中裂缝通道的宽度在0.1cm与1.0cm之间变化。在一个方案中，整个水泥环由掺杂有碳化硼的支撑剂代替。MCNP5模型不提供形式为连续测井的输出数据，而是提供容许在给定的岩层中以及在井眼中的固定位置对致裂前和致裂后测井响应进行比较的数据。
示例1
中子/补偿中子工具
MCNP5软件模拟带连续中子源和一个或更多个热中子探测器的补偿中子测井工具，并且为图3A或图3B所示的几何结构记录作为结果的计数率和计数率比率。然后将这些观察到的参数与在致裂井之前完成的MCNP5运行中记录的相应值进行比较。图4A-4F中针对各种裂缝宽度和碳化硼浓度观察到的计数率在致裂后数据中相对于致裂前数据中的降低表明存在掺杂有碳化硼的支撑剂，并因此存在诱导裂缝。一般而言，由于针对存在给定浓度的含硼支撑剂在每个探测器中观察到计数率相似的百分比降低，所以计数率比率的部分变化将比在单独的探测器计数率比率本身中观察到的变化小得多。在图4G-4L中，在与图4A-4F相同的岩层和裂缝宽度条件下使用代替碳化硼的氧化钆作为支撑剂中的高俘获截面材料模拟，与在存在碳化硼的情况下观察到的相比，观察到致裂后数据中的计数率相对于致裂前数据中的计数率很相似的降低。从图4A-4L显而易见的是，碳化硼和氧化钆类似地作用以减小探测到的计数率，但是与支撑剂中的碳化硼相比仅需重量百分比为约25-30％的氧化钆以产生相似的计数率降低。
对岩层材料和伴随的裂缝进行模拟而使其从井眼中心伸出100cm的半径，并从源下方40cm处竖向延伸到源上方100cm处。测井工具包含与镅铍(AmBe)中子源间隔开的三个He3热中子探测器。如表1所示，将岩层孔隙率模拟为28.3％、14.15％、7.1％和3.5％。
表1
补偿中子工具数据，显示了在不同探测器间距的中子工具计数率对支撑剂中存在1％碳化硼相对于不存在裂缝的敏感度(加套管和涂有水泥的井眼)
表1显示了针对三个不同的源与探测器间距在典型的井下岩层几何结构中模拟的热中子计数率。从表1所示的未掺杂支撑剂的百分比变化是从当裂缝中存在掺杂碳化硼的支撑剂时(C1％)的计数率相对于不存在B4C(C0％)的计数率的百分比计数率降低并且按照(C1％-C0％)/C0％进行计算。该模拟数据假设使用直径为1.6875英寸的通管中子工具，以及图3A和图3B中所述的岩层和井眼几何结构。被致裂的岩层具有备选致裂区域常见的低俘获截面。井眼套管和水泥条件也是典型的(充满无盐流体的5.5英寸套管，以及包围套管的1英寸厚水泥环)。裂缝的宽度为1.0cm。裂缝中的陶瓷支撑剂被模拟为CARBO其为表观比重为2.7的低密度支撑剂且其可从CARBO Ceramics Inc.买到，具有1.0％(w/w)碳化硼，但其它方面是典型的。假设岩层孔隙率为28.3％、14.15％、7.1％和3.5％。在28.3％孔隙率岩层的情形中，致裂流体加上支撑剂的氢指数与不存在裂缝的岩层相同。结果，可直接看出掺杂有碳化硼的支撑剂对计数率的影响，对致裂浆状物的氢指数的变化没有任何影响。假设掺杂有碳化硼的支撑剂仅位于裂缝本身中。当偏离中心的工具与裂缝平面对齐(图3A中的“para”几何结构)时计算出的计数率的降低在一定程度上随源探测器间距变化，但在所有情况下都是明显的(相对于当不存在裂缝时情形减小大约10-13％)。对于排出更多井眼流体的更大直径的工具，该信号甚至将更大。如果代替碳化硼使用氧化钆作为高俘获截面材料，则将获得相似的结果。
表1中另外的数据示出更低(14.15％、7.1％和3.5％)孔隙率岩层的相似的致裂效果。在当模拟更低孔隙率岩层代替28.3％孔隙率岩层时相应的比较中，大都观察到了相对于28.3％孔隙率岩层稍微更强的信号。更低的孔隙率岩层中增加的信号是由于致裂流体中比低孔隙率岩层中更高的氢浓度所产生的额外的中子衰减作用。如果将岩层模拟为含有气体以及(或代之以)水(或油)，则这些信号将甚至更加明显。
表1中还可见当工具围绕井眼移位90°(图3B中的“perp”几何结构)时，在此情况下工具与裂缝之间的距离最大，观察到的计数率更小但依然明显的降低。如果使用更大直径的工具，或如果一些支撑剂分布在井眼区域内及裂缝中，则这种由于工具与裂缝未对齐的信号减弱将被最小化。表1中的计数率导致计算出的计数率大约0.5-1.0％的统计学标准偏差。此图中可观察到这种统计学可重复性，因为在28.3％孔隙率岩层中，不存在碳化硼的“para”和“perp”运行是有效重复的运行。
还使用相同的28.3％孔隙率岩层、井眼和与表1中一样的工具参数收集数据，但裂缝宽度发生变化且支撑剂中的碳化硼浓度不同，如图4A至图4F所示。随着支撑剂中的碳化硼浓度增加，计数率下降(信号)增强。该数据还表示即使对于薄至0.1至0.2cm的裂缝，当支撑剂中的碳化硼浓度接近1.0％时也观察到明显的信号。该数据还表示在不同源-探测器间距的信号并未截然不同，意味着具有所得到的更高的计数率(以及因此更小的统计误差)的短间距探测器将是可用的。还通过对宽于～0.5cm的裂缝的很相似的响应表明支撑剂中高于1.0％的碳化硼浓度的用途将只是有限的。但是，如果预期特定类型的岩层中的裂缝宽度将趋于变得很窄，则支撑剂中的碳化硼浓度可增加到约1.0％至约4.0％的范围。在存在图4A-4F所示碳化硼浓度、甚至低至约0.1％碳化硼的含硼支撑剂的情况下，存在可测的计数率减小。图4G-4L示出与图4A-4F相同的岩层、井眼和裂缝条件，但是使用氧化钆代替碳化硼作为高截面材料。如可以看出的那样，与碳化硼相比仅需25-30％那么多的氧化钆来产生相似的计数率降低。
参照图5A和图5B，收集数据以确定测量的勘测深度，换句话说，在1.0cm宽的裂缝中探测到的掺杂有1.0％碳化硼的支撑剂能够从套管回到岩层内多远。在图5A中，对从井眼向外逐渐延伸到岩层中更深深度的裂缝模拟数据。从套管向外约10cm，即，经过水泥环向外7.5cm，观察到良好的裂缝计数率敏感度。随着从套管进一步逐渐模拟该体积元素，图5B从致裂材料的小增量体积积分贡献值。从这两个图中的数据，可以看出探测到的计数率对与套管之间的径向距离大于10cm的任何支撑剂的敏感度大幅减小。
由于井眼区域中的致裂材料通常还表示邻近井眼的该区间的被支撑裂缝，所以模拟套管之外的被支撑致裂浆状物(代替水泥的支撑剂浆状物)的井眼中的环。表2A中示出单独针对环中的1.0％碳化硼支撑剂的结果，以及针对环和28.3％孔隙率岩层中1.0cm宽裂缝两者中的支撑剂的结果。表2A还表明相对于测井工具的“perp”朝向而非“para”朝向中的裂缝的效果。表2B示出针对仅环中的Gd2O3支撑剂以及环和0.4cm宽裂缝两者中的支撑剂的相似数据。针对环中的支撑剂示出了若干不同的Gd2O3浓度(0.0％、0.054％、0.27％和0.45％)。0.0％的数据代表标准(未掺杂的)陶瓷支撑剂。0.27％的数据代表效果与表2A中掺杂1％B4C的支撑剂大致等同的Gd2O3浓度。表2B中的0.054％的数据示出含有减小的浓度的Gd2O3支撑剂的环(模拟由含有0.27％Gd2O3的支撑剂代替环中20％的未标记支撑剂)。0.45％Gd2O3的数据表明进一步增加支撑剂中Gd2O3浓度的效果。
表2A
中子计数率对井眼环形(水泥)区域以及致裂岩层中含硼支撑剂的敏感度
如表2A所示，计数率降低(信号)现在由于该环中的1％B4C支撑剂而比环中未掺杂的支撑剂大得多(计数率减小大约30-35％)。但是，当环形区域中存在1％B4C掺杂的支撑剂时，裂缝本身中额外的支撑剂的效果实质上被掩盖。这一点可从表2A数据看出，因为对于环中的掺杂支撑剂，不论裂缝中是否存在掺杂支撑剂，观察到的计数率中仅存在很小的差异。不论裂缝相对于测井工具的朝向(“para”或“perp”)如何都是如此。从表2A还能看出，由于模拟的支撑剂浆状物比水泥更低的氢指数，环中未掺杂的支撑剂导致比环中的纯水泥高一些的计数率(～5％)。在任何情况下，由于井眼区域中的支撑剂通常还表示邻近井眼区间存在岩层裂缝，所以裂缝信号可容易地观察到，并且可大于仅裂缝中的支撑剂产生的信号。当然，不太可能用支撑剂填满整个井眼环，但使用环中仅0.2％B4C模拟的数据，代表环的20％支撑剂填充，类似地表明观察到的计数率中的明显降低(参见下表2B中示出的相似20％支撑剂填充数据)。
表2B
中子计数率对井眼环形(水泥)区域以及致裂岩层中Gd2O3支撑剂的敏感度。
表2B，在支撑剂中以0.27％氧化钆代替1％碳化硼，表明通过标记Gd2O3的支撑剂与环中未标记的支撑剂相比观察到大约25-30％的计数率下降。这是与表2A中通过环中1％B4C观察到的大致相同的效果。表2B中的数据还示出了使用标记的支撑剂对环进行更低百分比(20％)填充的重要性，其中Gd2O3的浓度以5到0.054％的系数减小。可以看出，即使在仅使用标记的支撑剂对环进行20％填充而使用未标记的支撑剂(或水泥)填充余下部分的情况下，观察到的计数率也显著下降(约15-20％)，该下降程度约为使用0.27％Gd2O3支撑剂填充0.4cm裂缝的下降的程度的三倍大(参见图4I)。在表2B中，与表2A中的数据一样，当井眼环中也存在标记的支撑剂时裂缝中标记的支撑剂的效果最隐蔽。从具有最高(0.45％)Gd2O3浓度的数据还可以看出的是，将Gd2O3浓度增加到0.27％以上对计数率降低仅具有很小的增加效果(类似于图4A-4L所见的结果)。从表2A和表2B可以看出的是，不论是否使用B4C或Gd2O3来标记支撑剂，都获得类似结果。
表3中的数据示出中子计数率对井眼流体盐度(BFS)的变化的敏感度，从上图中所述的无盐流体至盐度高达250Kppm NaCl的流体(饱和盐水的盐度)。
表3
中子计数率对井眼流体盐度(BFS)的敏感度。
如表3所示，井眼流体盐度导致近、远和更远计数率的大幅抑制。对于高井眼流体盐度而言，计数率降低比裂缝中的支撑剂中存在碳化硼所导致的计数率降低大得多。例如，在裂缝中带有掺杂1％B4C的支撑剂的岩层中，如果井眼流体盐度从0Kppm变成150Kppm，则近探测器中的计数率将降低29.7％((5317.9-7563.3)/7563.3)。该降低比表1中改变裂缝中的支撑剂的碳化硼浓度所导致的大约10-15％的计数率降低大2-3倍。与井眼流体盐度有关的计数率降低的数量级与对于如表2A和表2B所示井眼环形区域中标记的支撑剂的致裂信号相比相似或更大。同样，如表3所示，不论井眼盐度如何，只要盐度在致裂前测井装置和致裂后测井装置之间不发生变化，则可容易地探测裂缝中的支撑剂中碳化硼的存在(10-15％的计数率减小)。
如果井眼条件在致裂前测井装置运行与致裂后测井装置运行之间发生变化(例如如表3所示的井眼盐度变化)，或如果为两个测井装置运行采用不同的热中子工具或PNC工具(例如，在致裂前测井装置和致裂后测井装置中由不同的服务公司运行补偿中子工具)，或如果致裂前测井装置和致裂后测井装置中使用的源的中子输出不同，则很可能需要使测井装置响应标准化，优选在能够诱导致裂的区间之外的测井区间或区域中。在很多情形中如果已在井内运行在先中子测井装置、脉冲中子测井装置或补偿中子测井装置则也可完全排除致裂前测井装置。该测井装置(也可如上所述被标准化为致裂后测井装置)可代替致裂前测井装置。
例如且不加以限制，返回参照表3，如果流体盐度在致裂作业前后收集的测井装置运行之间发生大的变化，则在不使用标准化技术的情况下将难以解读所得到的计数率变化。但是，由于将在井眼的上下方向及致裂区间中观察到这种大致的基于盐度的计数抑制，所以可使来自有关致裂区间之外的致裂前和致裂后测井运行的计数率标准化，并优选利用孔隙率与被致裂的岩层相似的区域标准化。如果对致裂前测井装置运行和致裂后测井装置运行使用不同的工具或中子源，或如果使用预先存在或合成的中子、补偿中子或PNC测井装置来代替致裂前测井装置，则可能需要相似的标准化程序。
表4中所示的数据表明补偿中子近/远探测器计数率比率对存在掺杂碳化硼的支撑剂的灵敏度与该比率对岩层孔隙率的变化的灵敏度相比是有限的。为各种岩层和井眼条件示出了存在和不存在掺杂碳化硼的支撑剂的近/远探测器计数率(N/F)。看上去在存在该支撑剂的情况下仅存在小的比率增加。从该数据以及表1和表2A、图4A-4F以及图5A-5B中的计数率数据可以看出的是，双重间隔开的热中子比率受存在掺杂碳化硼的支撑剂的影响明显低于单独的计数率本身。在支撑剂中使用Gd2O3代替B4C的情况下观察到相似的比率不敏感度。
在表4中的所有数据中，支撑剂含有1％的碳化硼，裂缝宽1cm，几何结构为图3A所示的“para”位置。在所有运行中，每个比率中一个标准偏差统计不确定性为该比率值的+/-2％(或更小)。由于补偿中子工具使用比率来确定岩层孔隙率，所以可使用在致裂后测井装置中观察到的计数率降低来表明裂缝，同时使用致裂后计数率比率数据来表明岩层孔隙率，其实际上独立于支撑剂和裂缝的存在。
表4
在存在掺杂碳化硼的支撑剂的情况下补偿中子工具的近/远探测器计数比率。
图7A是致裂前数据集与致裂后数据集之间的示例性中子/补偿中子测井记录比较。使用高热中子俘获截面材料标记在致裂过程中使用的支撑剂。通过将致裂前计数率数据和致裂后计数率数据存在差别的区间与井内相应的深度区间关联而确定致裂区间的位置和高度。
不论井眼或裂缝或两者中是否存在支撑剂，所有三个探测器(近、远和更远)中观察到的计数率都在致裂区间中的致裂后测井装置中减小。绝对计数率在距离源最远的探测器中较低，且致裂信号(曲线之间的分离)可在隔开较长距离的探测器中略大。潜在的致裂区间上方和/或下方的致裂前测井装置和致裂后测井装置标准化区间用来在需要测井装置标准化的情形中使致裂前测井装置和致裂后测井装置标准化。
示例2
PNC工具
使用MCNP5模拟具有14-MeV脉冲中子发生器的PNC系统来确定岩层中的裂缝的高度。在致裂岩层之后记录在热中子或γ射线传感器中探测到的衰减曲线计数率数据。与中子和补偿中子工具的情形中一样，随后将观察到的参数与在井被致裂之前完成的测井运行中记录的相应值进行比较，再次优选使用与致裂后测井装置相同或相似的测井工具和相同的井眼条件完成该测井运行。从二分量衰减曲线计算岩层和井眼热中子吸收截面。致裂后PNC测井装置中的岩层和井眼热中子吸收截面与致裂前测井装置中相比的增加，以及观察到的计数率和计算出的岩层和/或井眼分量计数率和计数率积分中在测井装置之间的减小，用来识别诱导裂缝中和/或邻近致裂区域的井眼区域中掺杂碳化硼的支撑剂的存在。
PNC工具可用于数据收集和处理以实现观察与计数率有关的变化和计算出的岩层和井眼热中子俘获截面的变化，以便识别支撑剂中的中子吸收剂的存在。
在当前的“双指数”PNC工具中，如Shultz等人在SPWLA AnnualSymposium Transactions中的题为“Experimental Basis For A New BoreholeCorrected Pulsed Neutron Capture Logging System(Thermal Multi-gateDecay“TMD”)”的1983论文CC；Smith、Jr等人的题为“Applications Of ANew Borehole Corrected Pulsed Neutron Capture Logging System(TMD)”的1983论文DD；以及Buchanan等人的题为“Applications of TMD PulsedNeutron Logs In Unusual Downhole Logging Environments”的1984论文KKK所公开的，作为中子轰击之间的时间的函数的在热中子(或γ射线)探测器中测出的用于探测的计数率c(t)的方程可通过方程1估计：
(1)c(t)＝Abh exp(-t/τbh)+Afm exp(-t/τfm)
其中t为中子脉冲之后的时间，Abh和Afm分别是井眼和岩层衰减分量在中子脉冲(有时候称为“轰击”)结束时的初始大小，而τbh和τfm是相应的井眼和岩层分量指数衰减常数。井眼和岩层分量俘获截面∑bh和∑fm通过以下关系式与它们相应的衰减常数成反比：
(2)τfm＝4550/∑fm，而τbh＝4550/∑bh，
其中截面以俘获单位为单位，而衰减常数以微秒为单位。
与致裂前脉冲中子测井装置相比，在岩层裂缝中有支撑剂的致裂后测井装置中将观察到俘获截面∑fm的增加。幸而，由于PNC测井将计数率信号与井眼和岩层分离的能力，与使用中子或补偿中子工具进行测量的情形相比，岩层俘获截面对井眼区域中在致裂前脉冲中子测井装置与致裂后脉冲中子测井装置之间的任何不可避免的变化(例如井眼盐度或套管变化)的敏感度也将减小。
岩层分量计数率也将受裂缝中的支撑剂中存在含硼吸收剂的影响(减小)，特别是具有γ射线探测器的PNC工具中。岩层分量计数率还将随井眼区域中存在的硼而减小，因为很多主要在岩层中衰减的热中子实际可在井眼区域中被俘获(这与从岩层衰减分量主导的中子轰击之后的时间段在光谱中看到大量铁γ射线的原因相同，尽管铁仅存在于井管和井眼区域中的工具套管中)。
由于大多数现代PNC工具还测量井眼分量衰减，所以致裂后测井装置中与致裂前测井装置相比井眼俘获截面∑bh的增加和井眼分量计数率的变化(特别是在使用碳化硼作为高热中子俘获截面材料的情况下)表明井眼附近存在支撑剂，其通常还表示邻近的岩层中存在诱导致裂。
图6A-6C和表5A和表5B显示了对于本发明的PNC工具实施例的MCNP5模拟结果。在所有PNC模型中使用了NaIγ射线探测器。使用假定直径为1.6875英寸的PNC工具收集致裂前数据(图6A)以及对于28.3％孔隙率岩层中的1.0cm宽裂缝中具有1.0％碳化硼的支撑剂的致裂后数据(图6B)而获得该数据。图6C示出对于岩层中代替裂缝的环形(水泥)区域中具有1.0％碳化硼的支撑剂的致裂后数据。除非另外指出，否则井眼和岩层条件与图3A中所述相同。源探测器间距与前面的中子测井实例中采用的间距相同。在图6A-6C中，将沿各衰减曲线的每个时间块的总计数率表示为沿时间轴(x轴)的点。近探测器衰减是各图中的缓慢衰减的上部曲线，远探测器衰减为中间曲线，而更远探测器衰减为下部曲线。从两个指数拟合程序计算出的岩层衰减分量是绘于各图中的总衰减曲线点上(针对每个探测器)的更缓慢衰减的指数(图中的实线)。该曲线的较早部分的衰减曲线与实线的分开是由于来自更快衰减的井眼分量的附加计数率。通过将总计数率减去计算出的岩层分量而计算代表图中所示的更快衰减的井眼区域衰减的点。代表从两个指数拟合算法计算出的井眼指数方程的线叠加在沿井眼衰减曲线的每个点上。与图6A-6C中每个计算出的指数分量相关的R2值揭示了计算出的值与实际数据的关联程度，1.0表示理想拟合。沿衰减曲线的点与计算出的岩层和井眼指数分量之间的良好拟合确认两个指数近似的有效性。
表5A显示了来自图6A和图6B的计算出的岩层和井眼信息，而且还显示了使用相对于工具的perp朝向中的裂缝计算出的衰减曲线(参见图3B)的类似信息。如在表5A中可见，虽然未观察到岩层分量俘获截面∑fm变化从纯体积考虑计算出的那么多，但对于裂缝中掺杂有碳化硼的支撑剂仍然在∑fm中观察到显著的(高达18％)增加，取决于探测器间距。从表5A还可以看出的是，井眼中的工具相对于裂缝的朝向(para与perp的关系数据)没有补偿中子工具观察到的那么明显。当在MCNP5软件中模拟0.27％Gd2O3(与1.0％B4C相对)作为支撑剂中的高俘获截面材料时，∑fm以与以上关于碳化硼所述相似的方式增加。同样，从方程1，从岩层分量的指数衰减计数率的全时积分可作为Afm*τfm计算，其中Afm为岩层衰减分量的初始大小，而τfm为岩层分量指数衰减常数。对于裂缝中掺杂有碳化硼的支撑剂，计算出的岩层分量Afm*τfm计数率积分降低约22-44％，其为明显的裂缝信号。在岩层分量计数率占优势的中子轰击之后的特定时间段(例如400-1000微秒)总计的观察到的计数率衰减曲线可对Afm*τfm进行替换，但是敏感度和/或精度出现一定减小。与含有1.0％B4C的支撑剂相反，当在MCNP5软件中模拟0.27％Gd2O3作为支撑剂中的高俘获截面材料时，不会出现Afm*τfm的与计数率有关的大的降低，因为钆在热中子俘获之后发射γ射线，与硼不一样。对于井眼分量截面和计数率，在表5A中也观察到一些变化。这些变化，尽管还有可能用于致裂识别，但并不表现出与岩层分量数据的变化一样系统化，因为岩层裂缝中的支撑剂主要影响PNC岩层参数，而不是井眼参数。
表5A
从图6A-6B所示数据的计算出的岩层和井眼计数率参数以及岩层和井眼俘获截面。还示出了针对工具相对于裂缝的perp朝向的类似PNC数据。井眼环中存在纯水泥。模拟NaIγ射线探测器。
表5B
对于环形(水泥)区域中0.2％B4C的计算出的岩层和井眼计数率参数以及岩层和井眼俘获截面。裂缝中的支撑剂中不存在B4C。模拟NaIγ射线探测器。
图6C表示在使用1.0％B4C标记的支撑剂填充水泥环的情况下观察到的岩层且特别是井眼分量截面的增加，以及岩层和井眼分量计数率中大的降低(减小高达85％)。但是，由于整个井眼环将不太可能填满支撑剂，所以还收集代表使用标记的支撑剂对环进行更现实的部分填充的类似的模拟数据。表5B代表为了显示井眼环(水泥区域)中掺杂有0.2％B4C的支撑剂对PNC工具的影响而收集的数据。该B4C浓度代表用1％B4C标记的支撑剂对环进行20％填充。∑fm和∑bh随井眼环中的支撑剂增加。特别是对于环中的支撑剂，计算出的岩层分量计数率Afm*τfm充分降低-约50％。Afm*τfm也可变化，但变化得不是太多。这些变化表示被支撑的裂缝，假设邻近被支撑的致裂区间的部分井眼区域也包含标记的支撑剂。
表5A和表5B中所述的效果也可通过视觉观察图6A-6C中的衰减曲线看出。在将图6A中的三个致裂前衰减曲线与图6B和图6C中相应的致裂后曲线进行比较的过程中，可看出岩层分量对于岩层裂缝中掺杂有碳化硼的支撑剂衰减得更快(图6B)，而对于水泥环中掺杂有碳化硼的支撑剂稍微衰减(图6C)。另一方面，井眼分量的衰减率看上去对裂缝中存在支撑剂不敏感得多(图6B)，而在识别井眼支撑剂中很有用(图6C)。
这种对裂缝中的支撑剂的减小的井眼分量敏感度也可在表5A中的数据中看出，表5A显示了针对致裂前和致裂后衰减曲线从图6A和图6B中的衰减数据计算出的∑bh和Abh*τbh。与岩层参数的∑fm和Afm*τfm的百分比变化相比，井眼参数∑bh和Abh*τbh在致裂前衰减数据与致裂后衰减数据之间的百分比变化要小得多。这种对裂缝的减小的井眼分量敏感度主要是由于井眼区域在这两种情形中并未明显不同的事实(含有支撑剂的裂缝并未延伸通过孔眼区域)，并且井眼分量主要感测该区域。
如前文所述，PNC岩层参数对井眼条件在致裂前测井装置与致裂后测井装置之间的与支撑剂无关的变化(例如井眼流体盐度变化或套管条件的变化)不如中子或补偿中子敏感。这是由于PNC系统分离岩层分量和井眼分量的能力。这一点可在表6中的数据中看出，其中井眼流体的盐度从淡水变成盐水(102Kppm NaCl)。岩层参数对这种变化实际上不敏感，而两个井眼参数对盐度变化非常敏感。因此，由于存在标记的支撑剂的岩层参数变化将不会受测井装置运行之间的井眼条件变化的影响。同样，井眼参数的变化，结合岩层参数的不变，可用来识别井眼区域已在测井之间发生变化的位置，因为这种变化也可以是相关的。
表6
井眼盐度的102Kppm NaCl变化影响PNC井眼参数但不影响PNC岩层参数
孔隙率＝28％-裂缝或环中无B4C-NaIγ射线探测器
现代多分量PNC工具探测γ射线，该γ射线可用来计算对大部分井眼区域变化的敏感度仅最低的岩层衰减分量(以及因此∑fm和Afm*τfm两者)，如以上可见。如果采用测量热中子而非γ射线的PNC工具，则∑fm也将对岩层变化(标记的裂缝)敏感而对井眼区域变化相对不敏感。Afm*τfm也将对井眼中存在支撑剂敏感，部分因为热中子将穿过岩层与测井工具中的探测器之间的该高俘获截面井眼环而被另外衰减。井眼衰减参数(∑bh和Abh*τbh)，与包括γ射线探测器的PNC工具中测量的那些一样，对岩层的变化不如∑fm和Afm*τfm敏感，但井眼参数，特别是∑bh，对井眼中标记的支撑剂很敏感。因此，在包括热中子探测器的PNC工具中，如同包括γ射线探测器的PNC工具，所有四个参数(∑fm、Afm*τfm、∑bh和Abh*τbh)的变化将通常将以同样的方式受到标记支撑剂的影响。如果使用硼作为高截面支撑剂标记材料，则观察到的计数率降低将很有可能由于前述在通过硼俘获中子之后未俘获γ射线而在带热中子探测器的工具中比带γ探测器的工具相对更小。
如果测井装置运行之间已出现难以定量井眼区域条件的变化(如井眼流体盐度或套管条件的变化)，则可监控∑fm和Afm*τfm的变化。由于∑fm对井眼区域的变化不很敏感，所以如果希望着重于岩层中标记的支撑剂的探测而不是井眼区域中标记的支撑剂，则可监控∑fm。另一方面，如果一些掺杂有碳化硼的支撑剂位于邻近诱导裂缝的井眼区域中，则与致裂前测井装置相比将在致裂后测井装置中观察到计算出的井眼热中子俘获截面∑bh的增加(井眼衰减分量计数率和Abh*τbh的变化将不太明显)。如果支撑剂已存在于岩层中的裂缝中，则这些井眼参数变化将不明显得多。本发明的另一实施例提供监控∑bh和Afm*τfm的变化，并且在一些情况下，监控Abh*τbh的变化(以及∑fm的不变)，以探测位于井眼区域中的支撑剂。
图7B中示出使用带俘获γ射线探测器或热中子探测器的PNC工具的致裂前和致裂后测井的示例性测井比较，其代表从探测器之一(即：近、远或更远探测器)接收的数据。使用高热中子俘获截面材料标记在致裂过程中使用的支撑剂。在进行比较之前可能需要使存疑的致裂区域之外的区间中的致裂前测井装置和致裂后测井装置标准化。如果仅裂缝中存在标记的支撑剂，则∑fm增加而Afm*τfm降低，但是∑bh和Abh*τbh对致裂(岩层)支撑剂仅具有有限的敏感度。如果仅井眼中存在标记的支撑剂，则∑fm受影响的程度最低，因为井眼区域变化不会影响∑fm。Afm*τfm在致裂后测井装置中降低。∑bh和Abh*τbh两者均对井眼区域中存在标记的支撑剂敏感(∑bh增加而Abh*τbh降低)。如果井眼和岩层两者中均存在标记的支撑剂，则所有四个测井曲线在含有支撑剂的区域中分离。因此，由于当一起观察时该四个PNC测井参数(∑fm、Afm*τfm、∑bh和Abh*τbh)在所有三种以上支撑剂定位情形中不同地响应，所以我们可通过观察这些参数在致裂前测井装置与致裂后测井装置之间的变化或不变来确定井眼区域中、裂缝中或两者中是否存在支撑剂。
虽然以上说明已集中在将致裂前测井与致裂后测井进行比较来探测标记有高热中子俘获截面材料(例如B4C或Gd2O3)的支撑剂的位置以指示诱导裂缝，但将在致裂作业之后的不同时间的两次(或更多次)补偿中子或PNC测井装置运行进行类似的比较也可提供有用的信息。如果裂缝和/或井眼区域中标记的支撑剂的量随时间减小，则在刚好在致裂作业之后运行的致裂后测井装置与在稍后的时间运行(在完成任何所需的测井标准化之后)的类似的测井装置之间将观察到上述变化的逆转。增加测井装置之间的中子或补偿中子计数率(或针对PNC测井装置降低∑fm和/或∑bh并增加Afm*τfm)将表明当运行稍后的致裂后测井装置时探测到的支撑剂量减小。这种处于适当位置的支撑剂的量的减小可提供关于该井的有用信息。任何支撑剂减少很有可能是井外产生的支撑剂连同从岩层产生的油田流体造成的。支撑剂减少可表明裂缝未像其最初那样被良好地支撑(并因此可能需要另一次致裂作业或其它补救措施)。减少的支撑剂还可表明完成大部分生产的致裂区域，因为支撑剂只能从生产区域产生。支撑剂不变可相反地表示未生产的区域，并因此提供关于需要重新完成的区域的信息。如果PNC工具用于这些比较，则还可区分支撑剂变化是否来自井眼区域或岩层裂缝本身或两者。如果在第一致裂后测井装置之后多次运行测井装置，则可监控到逐渐的变化。当然，知道探测到的支撑剂减少是否由被支撑的裂缝的质量下降所致或由生产率最高的区域所致或两者也将是有用的。可通过增强致裂后支撑剂识别来解决这些影响，这种增强使用：(1)常规生产测井装置，(2)用以定位生产所形成的区域中的放射性盐沉积的γ射线测井，(3)用以探测开口的裂缝的声测井，(4)其它测井数据，和/或(5)场地信息。应当注意的是，这种类型的致裂后信息不能够使用将半衰期较短的放射性示踪剂泵送到井下的致裂识别方法获得，因为放射性衰减将使随后的致裂后测井毫无用处。对于所述的方法来说这将不是问题，因为标记了硼和/或钆的支撑剂的特征/特性并不随时间推移而变化。
前面的描述和实施例旨在不对本发明进行限制的情况下说明本发明。对本领域的技术人员来说很明显的是，可通过对材料含量或制造方法进行细小的改动而实质上复制文中所述的发明。此类材料或方法基本上等效，因此它们被以下权利要求所包含。

Claims (59)

1.一种用于确定地下岩层中诱导裂缝的位置和高度的方法，包括：
(a)获得由于以下而产生的致裂前数据集：
(i)将包括中子源和探测器的脉冲中子俘获测井工具横向于地下岩层下降到井眼中，
(ii)将中子从所述中子源发射到所述井眼和所述地下岩层中，以及
(iii)在所述井眼中探测由于所述井眼和所述地下岩层中的核反应而产生的热中子或俘获γ射线；
(b)使用包括液体和支撑剂的浆状物液力致裂所述地下岩层以产生裂缝，其中所有或一部分这种支撑剂包括热中子吸收材料；
(c)通过以下方式获得致裂后数据集：
(i)将包括中子源和探测器的脉冲中子俘获测井工具横向于所述地下岩层下降到所述井眼中，
(ii)将中子从上述中子源发射到所述井眼和所述地下岩层中，
(iii)在所述井眼中探测由于所述井眼和所述地下岩层中的核反应而产生的热中子或俘获γ射线；
(d)比较所述致裂前数据集和所述致裂后数据集以确定所述支撑剂的位置；以及
(e)将所述支撑剂的位置与所述井眼的深度测量值相关联以确定所述裂缝的位置和高度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括比较所述致裂前数据集和所述致裂后数据集以将所述岩层中的支撑剂与所述井眼中的支撑剂相区分。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述致裂前数据集和所述致裂后数据集中的数据选自由测井装置计数率、计算出的岩层热中子俘获截面、计算出的井眼热中子俘获截面以及与计算出的岩层和井眼衰减分量计数率有关的参数组成的组合。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述支撑剂选自由陶瓷支撑剂、沙、塑料珠、玻璃珠、和涂有树脂的支撑剂组成的组合。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述沙包括涂有树脂的沙。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，含有所述热中子吸收材料的所述支撑剂具有超过所述地下岩层的热中子俘获截面。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，含有所述热中子吸收材料的所述支撑剂具有至少90个俘获单位的热中子俘获截面。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述热中子吸收材料包括选自由硼、镉、钆、铱组成的组合的至少一种元素。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热中子吸收材料包括硼并选自由碳化硼、氮化硼、硼酸、高硼浓度玻璃、硼酸锌、硼砂及其混合物组成的组合。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热中子吸收材料包括钆并选自由氧化钆、醋酸钆、高钆浓度玻璃及其混合物组成的组合。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热中子吸收材料以从0.1％至4.0％(重量)的支撑剂的量存在。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获得步骤中的至少一个中，所述探测器包括热中子探测器。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获得步骤中的至少一个中，所述探测器包括γ射线探测器。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在比较所述致裂前数据集和所述致裂后数据集之前使所述致裂前数据集和所述致裂后数据集标准化。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述裂缝布置在所述地下岩层的裂缝区域中，并且所述标准化步骤包括在所述裂缝区域之外运行至少一次测井的步骤。
16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述支撑剂为粒状支撑剂材料，基本上每一个支撑剂粒子都具有整体地结合于其中的热中子吸收材料。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述支撑剂材料为陶瓷材料。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述热中子吸收材料为B4C。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述热中子吸收材料为Gd2O3。
20.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在每个所述获得步骤中使用相同的脉冲中子俘获测井工具。
21.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述支撑剂在其上具有涂层，并且所述热中子吸收材料布置在所述涂层中。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述涂层为树脂涂层。
23.一种用于确定地下岩层中诱导裂缝的位置和高度的方法，包括：
(a)获得由于以下产生的致裂前数据集：
(i)将包括中子源和探测器的中子测井工具横向于地下岩层下降到井眼中，
(ii)将中子从所述中子源发射到所述井眼和所述地下岩层中，以及
(iii)在所述井眼中探测由于所述井眼和所述地下岩层中的核反应而产生的热中子或俘获γ射线；
(b)使用包括液体和支撑剂的浆状物液力致裂所述地下岩层以产生裂缝，其中至少大部分这种支撑剂包括整体地结合于其中的热中子吸收材料；
(c)通过以下方式获得致裂后数据集：
(i)将包括中子源和探测器的中子测井工具横向于所述地下岩层下降到所述井眼中，
(ii)将中子从上述中子源发射到所述井眼和所述地下岩层中，
(iii)在所述井眼中探测由于所述井眼和所述地下岩层中的核反应而产生的热中子或俘获γ射线；
(d)比较所述致裂前数据集和所述致裂后数据集以确定所述支撑剂的位置；其中在使所述致裂前数据集和所述致裂后数据集标准化之后完成所述比较，以及
(e)将所述支撑剂的位置与所述井眼的深度测量值相关联以确定所述裂缝的位置和高度。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述致裂前数据集和所述致裂后数据集中的数据包括测井装置计数率。
25.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述支撑剂选自由陶瓷支撑剂、沙、塑料珠、玻璃珠、和涂有树脂的支撑剂组成的组合。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述沙包括涂有树脂的沙。
27.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，含有所述热中子吸收材料的所述支撑剂具有超过所述地下岩层的热中子俘获截面。
28.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，含有所述热中子吸收材料的所述支撑剂具有至少90个俘获单位的热中子俘获截面。
29.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述热中子吸收材料包括选自由硼、镉、钆、铱组成的组合的至少一种元素。
30.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述热中子吸收材料包括硼并选自由碳化硼、氮化硼、硼酸、高硼浓度玻璃、硼酸锌、硼砂及其混合物组成的组合。
31.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述热中子吸收材料包括钆并选自由氧化钆、醋酸钆、高钆浓度玻璃及其混合物组成的组合。
32.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述热中子吸收材料以从0.1％至4.0％(重量)的支撑剂的量存在。
33.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，用来获得所述致裂前数据集和所述致裂后数据集的所述中子测井工具中的至少一个是补偿中子测井工具。
34.根据权利要求33所述的方法，其特征在于，所述补偿中子工具中的探测器中的两个之间的计数率的比率用来在确定所述裂缝的位置和高度的过程中与所述探测器计数率同时使用来确定岩层孔隙率。
35.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述裂缝布置在所述地下岩层的裂缝区域中，并且所述标准化步骤包括在所述裂缝区域之外运行至少一次测井的步骤。
36.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述支撑剂为粒状支撑剂材料，基本上每一个支撑剂颗粒都具有整体地结合于其中的热中子吸收材料。
37.根据权利要求36所述的方法，其特征在于，所述支撑剂材料为陶瓷材料。
38.根据权利要求37所述的方法，其特征在于，所述热中子吸收材料为B4C。
39.根据权利要求37所述的方法，其特征在于，所述热中子吸收材料为Gd2O3。
40.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述支撑剂在其上具有涂层，并且所述热中子吸收材料布置在所述涂层中。
41.根据权利要求40所述的方法，其特征在于，所述涂层为树脂涂层。
42.一种用于将地下岩层中的支撑剂与横向于所述地下岩层的井眼中的支撑剂相区分的方法，包括：
(a)获得由于以下产生的致裂前数据集：
(i)将包括中子源和探测器的脉冲中子俘获测井工具下降到所述井眼中，
(ii)将中子从所述中子源发射到所述井眼和所述地下岩层中，以及
(iii)在所述井眼中探测由于所述井眼和所述地下岩层中的核反应而产生的热中子或俘获γ射线；
(b)使用包括液体和支撑剂的浆状物液力致裂所述地下岩层以产生裂缝，其中所有或一部分这种支撑剂包括热中子吸收材料；
(c)通过以下方式获得致裂后数据集：
(i)将所述脉冲中子俘获测井工具下降到所述井眼中，
(ii)将中子从所述中子源发射到所述井眼和所述地下岩层中，
(iii)在所述井眼中探测由于所述井眼和所述地下岩层中的核反应而产生的热中子或俘获γ射线；以及
(d)比较所述致裂前数据集和所述致裂后数据集以将所述地下岩层中的支撑剂与所述井眼中的支撑剂相区分。
43.根据权利要求42所述的方法，其特征在于，所述致裂前数据集和所述致裂后数据集中的数据选自由测井装置计数率、计算出的岩层热中子截面、计算出的井眼热中子俘获截面以及与计算出的岩层和井眼衰减分量计数率有关的参数组成的组合。
44.一种方便从井内地下岩层生产碳氢化合物的方法，井眼延伸通过所述地下岩层，所述方法包括以下步骤：
提供包括粒状支撑剂材料的致裂浆状物，基本上每一粒所述支撑剂材料整体地结合有高热中子俘获截面材料；
经所述井眼将所述致裂浆状物泵送到井下，并泵送到所述地下岩层中，泵送的方式是使所述致裂浆状物在所述地下岩层中形成裂缝，所述支撑剂材料可操作地布置在所述裂缝中；以及
通过使用所述高热中子俘获截面材料探测热中子俘获反应的效果而探测诱导裂缝的存在。
45.根据权利要求44所述的方法，其特征在于，所述高热中子俘获截面材料的热中子俘获截面超过所述地下岩层的热中子俘获截面。
46.根据权利要求44所述的方法，其特征在于，所述支撑剂具有至少90个俘获单位的热中子俘获截面。
47.根据权利要求44所述的方法，其中，所述高热中子俘获截面材料包括选自由硼、镉、钆、铱组成的组合的至少一种元素。
48.根据权利要求44所述的方法，其特征在于，所述高热中子俘获截面材料包括硼并选自由碳化硼、氮化硼、硼酸、高硼浓度玻璃、硼酸锌、硼砂及其混合物组成的组合。
49.根据权利要求44所述的方法，其特征在于，所述高热中子俘获截面材料包括钆并选自由氧化钆、醋酸钆、高钆浓度玻璃及其混合物组成的组合。
50.根据权利要求44所述的方法，其特征在于，所述高热中子俘获截面材料以从0.1％至4.0％(重量)的支撑剂的量存在。
51.根据权利要求44所述的方法，其特征在于，所述支撑剂材料为陶瓷材料。
52.根据权利要求51所述的方法，其特征在于，所述高热中子俘获截面材料为B4C。
53.根据权利要求51所述的方法，其特征在于，所述高热中子俘获截面材料为Gd2O3。
54.一种用于确定地下岩层的与生产和裂缝有关的特征的方法，所述地下岩层在其中具有在致裂操作中预先形成的含支撑剂的裂缝区域，所述方法包括以下步骤：
(a)通过以下方式获得指示所述裂缝区域中支撑剂的数量的第一致裂后数据集：
(i)将包括中子源和探测器的测井工具横向于所述地下岩层下降到井眼中，
(ii)将中子从所述中子源发射到所述井眼和所述地下岩层中，以及
(iii)在所述井眼中探测由于所述井眼和所述地下岩层中的核反应而产生的热中子或俘获γ射线；
(b)继执行所述获得步骤之后从所述地下岩层生产一定量的油井流体；
(c)继所述生产步骤之后通过以下方式获得指示所述裂缝区域中支撑剂的数量的第二致裂后数据集：
(i)将包括中子源和探测器的测井工具横向于所述地下岩层下降到井眼中，
(ii)将中子从所述中子源发射到所述井眼和所述地下岩层中，以及
(iii)在所述井眼中探测由于所述井眼和所述地下岩层中的核反应而产生的热中子或俘获γ射线；
(d)通过比较所述第一致裂后数据集和所述第二致裂后数据集而确定在执行所述生产步骤之前所述裂缝区域中支撑剂的数量与在执行所述生产步骤之后所述裂缝区域中的支撑剂的数量之差；以及
(e)利用所确定的支撑剂数量差确定所述地下岩层的一个或更多个与生产和/或裂缝有关的特征。
55.根据权利要求54所述的方法，其特征在于，所述地下岩层的所述一个或更多个与生产和/或裂缝有关的特征中的至少一个选自由以下组成的特征组合：
(a)所述裂缝区域中的一个或多个未如其最初的那样被良好地支撑，
(b)来自所述裂缝区域中的一个或多个的产量大于其它区域的产量，以及
(c)所述裂缝区域中的一个或多个不生产。
56.根据权利要求54所述的方法，其特征在于，使用单个探测器中子测井工具或补偿中子测井工具执行每一个所述获得步骤。
57.根据权利要求54所述的方法，其特征在于，使用脉冲中子俘获测井工具执行每一个所述获得步骤。
58.根据权利要求54所述的方法，其特征在于：
使用脉冲中子俘获测井工具执行每一个所述获得步骤，并且所述方法还包括判断所述井眼、岩层裂缝或两者中是否探测到支撑剂的减少的步骤。
59.根据权利要求58所述的方法，其特征在于，通过使用一个或多个数据类型扩展所述第一致裂后数据集和所述第二致裂后数据集而执行所述判断步骤，所述数据类型选自由生产测井装置、用以定位所述生产导致的裂缝区域中的放射性盐沉积的γ射线测井装置、用以探测开口裂缝的声测井装置、其它测井装置数据以及油田信息组成的组合。
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