油田薄砂层测井评价技术研究(编辑修改稿)

油田薄砂层测井评价技术研究(编辑修改稿)内容摘要：

出了“分形” (fractal)的概念 [28]。 1986 年， Hewett 发表了应用分形理论描述和评价储层非均质性文章，此后分形理论在储层评价研究中得到应用 [29]。 上世纪 90 年代 Vapnik 等人提出的基于统计学习理论的支持向量机，该方法适用于小样本的学习问题 ，能够 弥补聚类分析方法要求较多的训练样本，也能解决人工神经网络局部优解的问题 [30]。 西南石油大学硕士研究生学位论文 3 另外，国内外也针对自己研制的高分辨率测井仪器，开发相应的薄层评价方法和解释技术，如斯伦贝谢公司的基于 FMI 工的薄层砂岩分析技术 (LSA)，基于 SHDT 的反褶积处理技术 SHARP 解释程序，基于 EPT 的电磁波模型程序 ELMOD；如阿特拉斯公司的薄层分析技术 TBA 和 VISION 软件包 [31]。 国内单位大多是在对常规测井资料进行高分辨率处理的基础上，结合本地区地质特点，采用传统的方法进行薄层环境校正和油气层解释评价，没有形成成熟配套的专门针对薄层储层的测井解释方法和软件。 而针对以上的这些高分辨率处理方法 仍有许多问题需要解决， 仍有很多地方需要完善 、 改进。 (l)滤波器选取 是高分辨率匹配技术中的一个难题。 首先，仪器的响应函数未必已知，并且通过实际的测井曲线无法得到准确的响应函数表达式 ； 其次，从确定滤波因子的方程本身来看，其可能是一个不稳定的方程组，因此很难通过常规方法确定方程的解。 传统最优化方法选取最优滤波因子可能出现不稳定解和局部收敛等结果，如何设计好的最优化方法也是改进匹配技术提高分辨率的一个新方向 [32]。 (2)反褶积方法有许多局限性和缺陷，比如说算法的稳定性、唯一性、快速性，目标函数和判别准则选择的 准确性都有待人们去弥补，完善 [33]。 而 模糊数学与神经网络越来受到人们的认 可 、 重视， 一种全新的发展是将人工神经网络引人反褶积技术。 (3)现在采用的测井反演方法普遍存在运算速度慢及局部寻优甚至计算发散等缺陷，不适合于快速准确地提高测井曲线地分辨率 [34]。 当今地球物理资料反演的发展趋势是更多地注意非线性反演方法的研究，而对于非线性问题，最好的办法是采用非线性的方法去研究 [35]。 储层的流体性质识别是测井评价的重点，刘向 君等人也提出识别 流体 的方法，如利用 P1/2分布法、孔隙度测井识别、声波速度比值法以及地层 测试计算流体密度等 方法来识别流体 [36]。 针对 饱含气 或 水 的岩石 国内外学者做了大量的实验研究，证明饱含不同流体的岩石所具有的纵横波速度、弹性模量、泊松比等参数与孔隙 度的关系。 本文将从以上几个方面做些深入的研究，使得测井曲线高分辨率处理技术能够在塔里木哈得逊油田得到较好的应用效果。 研究内容 本次研究以 哈得逊 油田 石炭系中泥岩段薄砂层油藏为研究对象，开展全面的测井评价和精细解释工作。 哈得逊地区储层厚度大多集中在 ~2m， 储层的测井响应特征受围岩的影响较大， 因此曲线高分辨率处理技术和薄层测井评价方法 研究为本文的重点。 (1)围岩对薄砂层测井响应规律及校正方法研究 ① 围岩对薄砂层测井响应影响规律分析 通过对现场资料的收集 和整理 ，分析在围岩条件下，各种测井曲线的响应特征，总结围岩对各种测井曲线的影响规律。 哈德逊油田薄砂层测井评价技术研究 4 ② 薄砂层测井响应的围岩影响校正方法 在分析围岩对薄砂层测井响应影响规律的基础上，应用图版、几何因子、频率匹 配等数学方法，结合测井响应原理，建立测井曲线的围岩校正模型 ，实现对测井资料的围岩校正。 (2)薄砂层有效性评价技术研究 在对薄砂层的测井响应特征分析的基础上，利用岩心分析资料及试油、试采资料，进 行储层“四性”关系研究，分析常规测井与岩心及有效储层的对应关系，建立有效储层的判别标准。 (3)薄砂层岩电实验及岩电关系分析研究 在分析薄砂层岩性与物性的基础上，在工区选取部分具有代表性的岩心，进行地层因素与孔隙度、电阻率增大系数与饱和度关系实验，并对实验数据进行回归分析，得到反映薄砂层 储层 的岩电参数，提高 含油饱和度的计算精度。 重点讨论灰质含量对电阻率的影响，对孔隙度、渗透率的影响，讨论 对岩电参数的影响。 (4)薄砂层储层参数建模 充分利用各种岩心分析化验资料，基于 岩心刻度测井的思想，采用适当的统计分析方法 ，重新建立储层孔、渗、饱等参数的测井定量解释模型。 (5)薄砂层下限及解释标准的建立 充分利用岩心分析及测试资料，研究孔隙结构对储层有效性 的影响。 应用各种经验及数理统计方法，建立确定储层参数下限值的方法，最终形成统一的解释评价标准。 (6)薄砂储层流体性质识别方法研究 针对储层油水判别存在的问题，分析原因，充分利用试油、试采资料，结合 MDT等 测井资 料，利用交会图及模式识别技术，建立流体性质的定性与定量识别方法及 图版。 技术路线 与关键技术 技术路线 (1)首先从储层的地质、油藏特征入手， 分析影响研究区 测井解释精度的主要因素。 进行 薄砂层 的测井响应影响特征分析，在此基础上，建立测井曲线的围岩校正模型和方法；结合录井、测试及分析化验资料对储层的“四性关系”进行细致的分析， 并以此为整个研究的基础。 (2)在储层的“四性关系”分析的基础上，以测井岩石物理模型为基础，以实验分析资料为依据，建立储层的 测井解释模型。 由于本区岩性复杂、物性差，需要根据不同的储层特点，优选不同的解释模型与参数，以提高测井储层参数的 解释精度。 (3)在不同 流体 测井响应 特征 分析的基础上，充分利用常规测井资料提取特征参数，结合试油 成果，应用各种交会图技术及数理统计方法，研究该区储层流体的识别方法 ，西南石油大学硕士研究生学位论文 5 建立油、水层识别图版。 (4)以岩心分析、测试资料为标准，应用各种交会图及经验统计方法，建立确定储层参数下限值的方法，最后形成统一的解释评价标准。 图 11 哈得逊油田薄砂层 测井评价技术研究路线图 关键技术 (1)薄层测井曲线高分辨率处理技术。 (2)储 层 测井解释模型的建立。 (3)储层参数下限值的确定。 (4)薄砂层储层流体识别。 岩心分析 测井数据 试油试采资料 岩电试验资料 地质录井 岩心刻度测井 测井数据标准化、环境校正 储层四性关系研究 储层参数建模 测井响应特征及油 水层识别方法研究 定性识别 半定量、定量评价 油水层综合解释评价方法 现场生产检验 油水层最终解 释评价方法及解释标准 测井精细解释 岩电参数、地 层水电阻率 不适用 岩性、电性、物性及含油性 储层有效性 下限标准 结论 与建议 哈德逊油田薄砂层测井评价技术研究 6 第 2 章 薄砂层的测井响应 特征 及其校正 薄层 的测井响应特征 薄层从测井的角度看是相对的 ， 如果地层的厚度小于测井仪器的纵向分辨率就可称之为薄层 ， 然而不同测井仪器有不同的分辨率 ， 因此 ， 薄层可能在不同地区、不同油田 ，相对某种测井仪器来讲有不同的界限 [37]。 实际测井时 ， 在 采样间距情况下 ， 声波测井的分辨率为 ， 密度测井的分辨率为 ， 中子测井为 左右 ，自然伽马和自然伽马能谱测井为 ~， 自然电位曲线为 2~3m， 双感应测井纵向分辨率 2~[38]， 但测井仪器反映的纵向分辨率受多种因素的影响 ， 其分辨率还会进一步 降低。 即使是同样分辨率的仪器 ， 测井环境对各自的影响程度不同 ， 表现出的分辨率也是不同的。 薄层的 测井曲线形态 各种测井仪器尽管测井方法存在一定差异，但在薄层曲线形态的表现上具有一定 的相似性。 由于采样间距和测井速度的影响，当薄层厚度小于测井仪器的纵向分辨率时，会 造成薄层的曲线幅度减小，测量值向围岩靠近，无法真实反映薄层 地球物理特性。 图 21 不同厚度地层的测井曲线特征 图 21 中，反映了不同厚度地层的测井曲线幅度 变化和半幅点视厚度 的 变化情况。 由该图分析可以得知： ① 曲线对称于地层中心。 ② 对应地层中心，曲线有一极大值，且它随地层厚度的增大而增大，当地层厚度大于或等于曲线纵向分辨率，曲线 极大 值不再随地层 厚度的变化而变化。 曲线幅度反映出当地层较薄时，围岩的影响较大，曲线值明显偏离地层真实地球物理属性值，随着地层厚度的增大曲线值逐渐增大，围岩的影响逐渐减小，当地层厚度达到一定厚度后，围岩的影响可以忽略不计，曲线值达到稳定，等于地层的真实地球物理属性值。 西南石油大学硕士研究生学位论文 7 ③ 当地层厚度大于或等于曲线纵向分辨率时，围岩的影响减小。 曲线半 幅点确定的视厚度等于地层的真厚度，半幅点正对着地层界面。 而在薄层处 (即地层厚度小于曲线纵向分辨率 )，按半幅点确定的地层厚度大于地层的真厚度。 且地层越薄，测井信号偏离真信号的幅度越大，这是因为地层越薄，受围岩的影响程度越大，围岩对薄储层的测井信号贡献也就越大。 随着地层厚度的增加，测井响应值逐渐接近于真实值。 因此，当薄层厚度小于曲线纵向分辨率时，曲线上会表现出波幅降低，小层视厚度增加的现象。 而且，随着薄层与围岩属性 (包括厚度、测井值等 )的变化，薄层曲线特征又会有不同的表现形式 (如图 22)，分类如 下： 图 22 薄层曲线形态示意图 ① 当薄层厚度略小于 原 曲线纵向分辨率时，薄层在曲线上得到反映，但由于曲线纵向分辨率的影响，其曲线幅度和小层视厚度都与真实值存在差异。 而 高分辨率处理 不仅能够恢复薄层测井值， 而且能 真实反映薄层厚度 (如图 22A)。 ② 当薄层厚度很小时或 存在薄间互层 时， 在围岩的影响下，这些 薄层 通 常无法在曲线上反映出来。 而 高分辨率处理能够将厚度 小 于方法有效纵向分辨率的薄层突显出来(如图 22B)。 ③ 对于含 不同属性 薄夹层的层段，由于低纵向分辨率的影响，通常在曲线 反 映出 的是 一套地层，无法识别 出 其中的薄夹层。 而 高分辨率处理能够 识别出 其中的 薄 夹层，恢复其薄层 间互 的特征 (如图 22C)。 综上所述，基于原始曲线的不同形态，薄层主要出现三类表现形式 (上面描述的形式均为正向突起，负向凹陷的表现形式与正向相同 )，且不同的表现形式对应不同的地质特征。 综合分析各种曲线表现形式的纵横向变化情况，可以有效地研究各种高分辨率处理方法的纵向分辨率及高分辨率处理效果。 测井曲线最小纵向分辨率 对于不同的测井曲线，其测量方法决定了曲线 纵向分辨率的大小。 然而，对于厚度哈德逊油田薄砂层测井评价技术研究 8 极小的薄层，常规测井曲线往往是无法分辨出来的，即使进行高分辨率处理，其效果依然不理想。 因此，了解由离散点构成的测井曲线的固有薄层识别能力，掌握曲线的最小可识别厚度，对于薄互层研究是十分重要的。 图 23 薄层可识别最小厚度示意图 众所周知，常规测井曲线通常为以 米 (部分地区采用 米 )采样间距的离散点构成。 如果从数学角度来考虑测井曲线的纵向分辨率，我们可以得出，对于任意测井曲线上的可识别薄层，其表现形式均为一个小的曲线突起或曲线凹陷。 由图 23 可知，这样一个可识 别薄层至少需要 3 个测量点来构建。 因此，薄层的测井可识别厚度是存在下限的，对于采样间距为 Δ 的测井曲线，其薄层可识别厚度下限为 2Δ。 对于常规曲线而言，无论哪种高分辨率处理方法，其高分辨率处理结果的纵向分辨率不会小于 2 倍采样间距，即 2Δ。 不同测井曲线的纵向分辨率 通过上面对各种测井仪器原理及纵向分辨率的分析，可以发现，各种测井曲线由于其测量原理的不同，其固有纵向分辨率 存在较大差异，为了便于对比，将其均换算为米制单位进行了统计，结果见 表 21。 表 21 各测井曲线固有纵向分辨率总结表 ( 采 样间距 ) 曲线名 曲线符号 曲线类型 纵向分辨率 伽马 GR 岩性 ~ 声波 AC 孔隙度 密度 DEN ~ 深感应 ILD 电阻率 ~2m 八测向 LL8 球形聚焦 SFL 微球聚焦 MSFL 曲线最小可识别 从统计表中可以得出，伽马、密度和声波曲线的纵向分辨率较为接近，都在 西南石油大学硕士研究生学位论文 9 左右；而电阻率测井仪器由于设计探测深度的不同，在纵向分辨率上亦存在较大的差异，最小的不到 ，最大可 达 2m。 就微球形聚焦和八侧向电阻率曲线而言，其固有纵向分辨率非常高，最小可识别厚度都达到了 或更薄，非常接近于最小纵向分辨厚度，围岩对薄层影响较小，不需要再进行校正。 而伽马、密度和声波曲线纵向分辨率相对较低，具有一定的可提高空间。 对于纵向分辨率非常低的深电阻率曲线，由于其影响因素较复杂，对其进行围岩校正的效果并不理想。 图 24~26 分别为哈得逊地区 4 号砂层薄层厚度分布图，从图中可以看出，哈得逊地区 2 号薄层厚度主要分布在 ~ 米之间， 3 号薄层厚度主要分布在 ~米之间， 4 号 薄层厚度主要分布在 ~ 米之间。 砂层厚度均较薄， 伽马、密度和声波时差 曲线容易受到 围岩影响而导致测井曲线失真。 05。