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鄂尔多斯盆地海子塌地区长6油层组测井曲线标准化研究

更新时间:2016-07-05

测井资料标准化是多井处理、油藏描述、储层评价中必不可少的基础性工作[1].自 Connolly(1968)发现阿尔伯塔瑞伯-扎马地区的测井资料可以用石膏与石灰岩地层进行重新刻度以来,Neinast等[2]和Patchett等[3]都发现,测井资料在环境校正之后,依然存在刻度误差,并进一步指出对测井资料重新刻度的必要性;Borneman等[4]用趋势面分析法进行测井数据标准化;Shier[5]提出在同一地区的所有井中,对同一致密层的同种测井响应数值应该相同,并进一步对标准化的方法、概念进行了完善.

国内测井曲线标准化研究的发展主要包括标准层选取和构建、标准化分析方法的发展.标准层选取和构建方面,针对陆相沉积地层,王志章[6-7]提出“视标准层”构建的方法,之后肖佃师[8]提出频谱分析确定标准层的方法;另外,宋泽章[9]提出“相控”条件下选取标准层的方法.标准化分析方法方面,熊琦华[10]提出趋势面法;蔡忠[11]讨论了变异函数和趋势面分析方法在测井曲线标准化中的应用,指出变异函数分析方法用来校正由仪器精度带来的误差,而趋势面用以校正刻度和操作误差,并建议两种方法结合使用;再到后来赖泽武[12]指出可用具趋势的克里格方法取代趋势面法进行测井资料数据标准化.

综上可知,随着测井标准化技术的发展,针对陆相沉积地层,在标准层选取方面,多以构建“视标准层”为主;标准化方法方面,则根据实际情况,以直方图校正法、趋势面分析法等为主.随着延长油田对精细油藏描述要求越来越高,原始的测井资料必须要经过测井数据标准化才能满足定量储层评价的要求.海子塌地区勘探开发近10年以来,工区内探井测井资料25口,其他测井资料220口;区内涉及6家测井公司,而且仪器类型多样,以数控测井为主.为了消除测井仪器类型众多、刻度工作差异、人员操作水平参差不齐等一系列因素的影响,更加精确地进行储层参数确定和储量计算,必须针对研究区目的层段开展测井数据标准化工作.

1 标准化的原理和方法

1.1 测井曲线标准化原理

在油田长期的勘探开发过程中,受测井仪器的不同、标准刻度器不同以及操作方式不同的影响,所有井的测井曲线必然存在以操作和刻度因素为主的误差[1].

在油田某一地区,针对某一口井的某一测井点,则有:

月平均风速以及月强风频次在较大时间尺度上对各站风速情况做了对比,为了更客观更全面地比较各站点风速情况,分别挑选台风、寒潮过程、强对流等3次大风过程做进一步分析。

测井响应值(W)=地层测井响应(B)+仪器误差(D)+操作误差(M)

其中地层测井响应(B)又是颗粒骨架响应(G)、孔隙响应(P)、孔隙度流体响应(F)等综合响应.

而针对这一地区进行多井处理时,则需要将各井校正到统一刻度内,其中:

测量误差(T)=仪器误差(D)+操作误差(M)+刻度误差(C)

(1)理想的地质条件(地层层位完整,同一构造的重要部位);

曲线标准化的过程,就是消除非地质因素对测井数据的影响;反过来说,我们在测井数据标准化过程中,选取标准层的时候,针对研究区内的各井,必须要尽量实现地层测井响应(B)一致,这样才能保证在多井对比时,标准层段的测井响应(W)的不一致是由测量误差(T)造成的.

1.2 测井曲线标准化方法

自Conelly提出标准化的必要性以来,早期的重叠图法、类比法都是比较简单直观的标准化方法,主要适用于标准层特征突出的海相地层.后期随着测井标准化在陆相沉积中的应用,在标准层的选取和标准化分析方法上,出现“视标准层”构建、频谱分析等标准层确定方法,以及直方图平移法、趋势面法、变异函数法等标准化分析方法.

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重叠图法:直接将各井标准层的测井响应曲线与关键井的标准层曲线依次作重叠对比,当所选对比的曲线重叠较好时,即为相对于关键井的校正量.重叠图法适用于海相且具有比较稳定的标准层情况.

均值-方差法:该方法要求有一较理想的标准层,其测井响应具有相似的概率密度分布,即标准层具有相同的均值和方差.此法操作简单,可以做到定量处理.但如果标准层段岩性变化比较大,就可能得出错误的校正量,因此不适用于陆相沉积地层.

直方图平移法:该方法认为油田范围内标准层某一测井响应应当是稳定的,或具有一定规律的;标准层的直方图峰值或其频率分布应基本不变.故利用关键井的测井响应值作频率直方图,作为标准化过程中的标准刻度模式,然后对其他各井的标准层进行频率直方图显示,最后将各井的标准层频率直方图依次与关键井频率直方图进行对比,进而确定校正量.此法要求标准层比较稳定,陆相地层中对“视标准层”的构建要求较高,否则误差比较大.

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趋势面分析法:该方法原理认为某一物质的某一物理参数,其测量值随空间的分布会有一定的分布特征和变化规律.某一地层在沉积过程中,受机械分异作用或者化学分异作用的影响,其测量值的空间分布也遵循一定的分布特征和变化规律.此方法适用于井网比较密集、地层非均质性强的地区.需要指出的是,趋势面分析中多借用最小二乘法用确定的数学表达式来拟合曲面计算数据,当存在局部变化的分量时将使得拟合结果发生偏移.因此,某种意义上,它仍然是一种经验性方法.

变异函数分析法:该方法认为趋势面分析方法用来校正仪器刻度及人为操作等带来的误差,变异函数分析方法可以用来校正由仪器精度带来的误差.如果趋势面分析的残差分布不是一个众数在零点的正态分布,说明局部存在着包括刻度误差在内的系统偏差.此时,需要利用变异函数理论中的块金效应来消除仪器精度误差[11].

2 标准化工作操作流程

本次测井曲线标准化之前,将相同测井曲线单位、曲线名称进行了统一,并充分了解了研究区主要使用的SKD3000测井仪器类型及其技术参数,明确仪器本身误差情况.

(2)良好的井眼状况;

2.1 ΔlgR方法和“视标准层”构建

2.2.1 关键井(标准井)选取

从测井数据标准化方法的特点可以看出,选取合适的标准层才是标准化操作的重中之重.受陆相地层沉积的影响,较好的标志层不一定是良好的标准层,标准层更强调地层稳定且测井响应也稳定,或具有规律性变化.

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标准层选取的基本原则:

阵列A、阵列B在y轴上的加速度、加速度方差变化沿缆长方向的分布情况见图8,观察发现:在所有缆长为170 m的范围内,线阵A、线阵B在y轴上的加速度极大值都处于两线阵的首端,分别为-0.025 9 m/s2、-0.029 9 m/s2,两线阵的加速度的方差的极大值也分别处于各自线阵的首端,分别为2.301 8 m/s2、0.580 3 m/s2。因此,在y方向上线阵两端的偏移以及偏移变化情况最激烈的地方都处于各自线阵的首端部分。

(1)区域上沉积稳定,具有一定的厚度且变化不大;

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(2)岩性稳定或基本稳定,电性响应特征明显,便于全区追踪对比;(3)分布广泛,工区内90%以上的井点均有显示;(4)为一个单层或一个层组,且靠近工区的目的层位;

(5)标准层的深度相差不大,压实条件相当.

总之,标准层应该具有一定厚度,分布稳定,且受油气、物性、岩性影响较小.陆相地层缺乏稳定、一致的沉积,所以如何构建精细的视标准层应该重视起来.本次选取长63下部非渗透层段,结合“视标准层”构建方法,剔除相对稳定分布的区域非渗透性地层中的井径严重扩径段、不稳定分布的夹层段(图1中的b层),并利用ΔlgR方法剔除有机质含量影响段(图1中的a层),进而构建精细的“视标准层”(图1).

2.2 直方图法曲线标准化操作

ΔlgR方法是一种利用测井资料识别和计算含有机质岩层总有机质碳的方法[13].Passey(1989)利用声波时差测井曲线和电阻率测井曲线重叠法,研究了一项用于生油岩评价的技术,可以精确预测不同成熟度条件下的TOC.在含有机质的泥岩层段,造成电阻率响应和声波时差响应的增大;成图时将电阻率“右增大”对数显示,声波时差“左增大”显示,在富含有机质的泥岩段,将出现“大肚子”的差异特征.在实际运用时,将声波时差曲线和电阻率曲线刻度为每两个对数电阻率刻度对应的声波时差为-328 μs/m,把非生油岩的曲线叠加在一起作为基线,当两条曲线在一定深度范围内“一致”或完全重叠时为基线.确定基线后,用两条曲线之间的间距来识别富含有机质的层段,两条曲线之间的间距即为ΔlgR.

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通常,仪器误差(D)主要受井下温度、压力等的影响,在出厂时就已经限定在一个范围内;而人为操作误差(M)是随机的,受操作人员专业素质的影响,比如上提速度对测井曲线值和形态的影响等.刻度误差(C)从根本上讲也是人为误差的一种,如刻度器放置时间偏短,仪器预热不够等,但在此它更强调标准刻度器不同所造成的误差.

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(3)相对完善的测井系列和解释;

(4)系统的取心和完整的分析化验;

标准井在一个地区可以是1口,也可以是多口.标准井的选取原则:

图1 Y409井长63段视标准层构建 Fig.1 Virtual marker bed construction of C-63section in well Y409

1—非渗透性标准层(non-permeable marker bed);2—含有机质段(organic matter-bearing layer);3—岩性夹层段(lithologic interlayer)

(5)系统的测试数据.

本次研究选取研究区Y1025井作为关键井,根据关键井标准层的声波时差频率直方图(图2),其最大频率所对应的测井响应值为222.25 μs/m,将其作为关键井标准层的标准值.

图2 关键井“视标准层”直方图 Fig.2 Histogram for virtual marker bed of key well

1—频率(frequency);2—累积曲线(cumulative curve)

2.2.2 标准层划分对比

根据地层格架划分成果,在熟悉长63目的层段及其上、下地层特征的基础上,参考标准层的测井响应特征,以单井标准层划分为依据,逐井追踪对比(图3).

2.2.3 被标准化井标准层数据统计

根据“视标准层”构建原则,对本区被标准化井进行“视标准层”构建,并针对标准层段进行测井数据直方图显示,并读取最大频数所对应的测井值(Xi,i=1,2,3…;i代表被标准化井).图4为各井标准层频率直方图峰值的平面分布特征,可以看出,峰值分布范围在 215~229 μs/m 之间,主要分布在 220~225 μs/m 之间.

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图3 海子塌地区长6油层组标准层划分与对比 Fig.3 Division and correlation of marker bed of C-6 formation in Haizita area

图4 校正前标准层声波时差平面等值线图 Fig.4 Contour map of acoustic transit time of marker bed before normalization

将各被标准化井的标准层段的Xi与关键井标准层段X0进行对比,数值之差ΔX即为该井的校正量(表1),即ΔX=X0-Xi(i=1,2,3…;i代表被标准化井).

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3 标准化结果的检验方法

针对不同的测井曲线标准化方法,目前主要有校正量正态分布特征法、地质背景趋势验证法、解释模型对比验证法进行检验.采用趋势分析法时,分析结果在研究区应该与研究区的地质背景变化一致,且曲线校正量应该遵从正态分布特征,否则可能受刻度误差以外的仪器误差因素影响.另外,对测井曲线进行标准化处理后,利用同一套模型、同一套解释参数处理的测井孔隙度与岩心分析孔隙度进行相关性分析,测井孔隙度与岩心孔隙度应该成正相关关系,且相关性较好,其拟合曲线斜率约为1.

本次研究考虑到标准化方法的不同,主要采用校正量的分布特征方法和解释模型对比验证方法进行曲线标准化结果的检验.

3.1 校正量正态分布特征法

一个理想的标准层的剩余值,应该近似于一个众数在零点的正态分布.从校正量的频率分布直方图(图5)可以看出,校正量主要集中在-4~5 μs/m之间,且校正量频率分布的主频为0,表明利用多井直方图对比确定标准层特征参数的合理性.

电力企业安全风险管控体系的构筑…………………………………………………………………………高 萍,于克栋(1.86)

表1 部分井标准层声波时差校正量 Table 1 Normalized values of acoustic transit time of some marker beds

井名 AC/(μs/m)Y1025 222.58 Y1032-3 224.08校正量 井名 AC/(μs/m) 校正量-3.67 Y409-6 224.91 -2.91-1.00 Y411-1 224.09 -2.09-8.73 Y411-2 226.50 -4.50 6.04 Y411-3 225.93 -3.93 4.49 Y411-4 224.62 -2.62-4.47 Y412 219.44 2.56 0.32 Y412-1 222.52 -0.52-1.27 Y412-2 217.42 4.58 1.38 Y412-3 222.61 -0.61 2.74 Y412-4 222.63 -0.63 3.13 Y412-5 219.23 2.77-2.68 Y413-1 224.37 -2.37 2.42 Y413-2 217.47 4.53-0.58 Y413-3 222.34 -0.34 4.14 Y413-4 226.95 -4.95 3.76 Y415-1 225.05 -3.05 0.06 Y415-2 225.00 -3.00 3.85 Y415-3 225.00 -3.00 5.73 Y415-5 227.62 -5.62 Y1058-3 226.55 -4.55 Y402-4 214.88 7.12 Y416 223.63 -1.63 Y1065-1 222.75 -0.75 Y402-5 214.44 7.56 Y416-1 226.58 -4.58校正量-0.58-2.08 AC/(μs/m)225.67 223.00井名Y1083-1 Y1083-2 Y1032-1 219.00 3.00 Y1090-1 Y1032-4 221.39 0.61 Y1092-1 230.73 215.96 Y1035-1 224.57Y1092-2 Y1092-3 Y1131 Y400-1 Y400-2 Y1052-4 220.47 1.53 Y400-3 Y1052-5 211.13 10.87 Y400-4 Y1054-1 222.31 -0.31 Y400-5 Y1054-2 223.00 -1.00 Y401-6 Y1057-1 218.66 3.34 Y401-7 Y1057-2 216.51 5.49 Y401-9 Y1057-3 219.30 2.70 Y402 Y1057-4 219.19 2.81 Y402-1 Y1058-1 224.16 -2.16 Y402-2 Y1058-2 225.47 -3.47 Y402-3-2.57217.51 Y1039-2 218.82 Y1039-3 214.84 Y1052-1 216.04 3.18 7.16 5.96 226.47 221.68 223.27 Y1052-2 221.030.97220.62 219.26 218.87 224.68 219.58 222.58 217.86 218.24 221.94 218.15 216.27

图5 声波曲线校正量的频率分布特征 Fig.5 Frequency distribution of normalized values of acoustic transit time

1—频率(frequency);2—累积曲线(cumulative curve)

3.2 解释模型对比验证法

在四性关系研究的基础上,通过岩电归位,对区内10口目的层段取心井的86个分析化验点建立标准化后的声波时差曲线与岩心分析孔隙度的关系式(图6).

图6 研究区长6油层岩心分析孔隙度与声波时差关系图 Fig.6 Relationship between core analysis porosity and acoustic transit time of C-6 formation

通过上述关系式解释后,对10口井86个井层的岩心分析孔隙度与测井解释孔隙度进行对比检验(图7),绝对误差小于1.5%者占 93.02%,绝对误差为0.044,相对误差为 0.55%.由此可见,根据本区油藏地质基础建立的孔隙度解释方程,适应本研究区块的地质特点,且精度符合储量规范要求.

图7 研究区长6油层岩心分析孔隙度与计算孔隙度对比图 Fig.7 Comparison between core analysis porosity and calculated porosity of C-6 formation

4 结论

(1)标准化方法较多,目前较常用的多为直方图法和趋势面法,具体的标准化方法选择主要参考研究区域的面积大小、沉积特征、断层发育、井网密度等情况.

(2)研究区面积较小,约30 km2,井网密度较大,断层不发育,故选用直方图法进行测井曲线标准化.标准化工作的关键在于关键井的选取和标准层的选取,关键井可以为一口或多口.标准层的选取为标准化工作的基础,建议在连井剖面上充分进行标准层的选取、构建、对比,以提高标准化工作结果的准确性.

(3)标准化结果的检验应该以多种方法综合为基础,注重解释模型对比验证方法,这样才能最终检验并提高测井曲线标准化的质量.

精细化管理,是不断提升企业整体管理水平的重要举措,也是解决企业存在问题的重要方法。精细化管理是指三个层次化的管理:规范化管理、精细化管理、创新化管理。

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李欣伟,杜彦军,席建桢,张旭,任禹洁
《地质与资源》 2018年第02期
《地质与资源》2018年第02期文献

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