CN117950065B - 一种水平井阵列电阻率测井资料层厚校正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水平井阵列电阻率测井资料层厚校正方法，涉及石油勘探开发技术领域，包括输入资料；选取某个测井点，结合资料判断其所在层位并获取邻层初始电阻率分布；建立水平井阵列电阻率测井层厚校正模型，获取第i个探测模式信号的层厚校正系数库；计算水平井阵列电阻率测井纵向几何因子，将多层地层简化为三层地层模型；计算当前测井点附近围岩等效电阻率，并对第i个探测模式信号进行层厚校正；对所有探测模式信号进行层厚校正；对所有测井点实现层厚校正。本发明通过构建水平井阵列电阻率层厚校正模型结合多项式拟合算法，建立阵列电阻率测井不同探测模式信号的层厚校正系数库，有效解决了薄储层水平井阵列电阻率测井曲线分离的问题。

Description

一种水平井阵列电阻率测井资料层厚校正方法
技术领域
本发明涉及石油勘探开发技术领域，尤其涉及一种水平井阵列电阻率测井资料层厚校正方法。
背景技术
阵列电阻率测井是非常规油气藏的关键测井方法，但是包括页岩油、致密砂岩等在内的非常规油气藏通常层厚较小，在水平井钻井时由于深探测模式信号探测范围较大，受上下围岩影响严重，导致出现深、浅探测模式信号分离的现象，大大降低了储层评价精度，制约了复杂油气藏的高效开发。
因此，针对上述问题，亟需研究一种水平井阵列电阻率测井资料层厚校正方法，来解决水平井中阵列电阻率测井曲线相互分离的问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种水平井阵列电阻率测井资料层厚校正方法，该方法基于阵列电阻率测井信号层厚校正系数库，大幅提升了薄储层电阻率提取精度，为该类储层流体识别提供了准确的电性信息，以期为薄储层电阻率信息精准提取提供思路。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种水平井阵列电阻率测井资料层厚校正方法，包括如下步骤：
s1.输入水平井段阵列电阻率测井实测资料、水平井段对应的邻井段实测资料以及阵列电阻率测井仪器具体参数；
s2.选取水平井段中某个测井点，结合邻井段实测资料，判断其所在层位并获取邻层初始电阻率分布；
s3.建立水平井阵列电阻率测井层厚校正模型，获取第i个探测模式信号的层厚校正系数库；
s4.计算水平井阵列电阻率测井纵向几何因子，对当前测井点附近地层进行等效处理，将水平井任意多层地层简化为三层地层模型；
s5.利用步骤s3和s4，计算当前测井点附近围岩等效电阻率，并对第i个探测模式信号进行层厚校正；
s6.循环执行步骤s3~s5，对当前测井点仪器所有的探测模式信号进行层厚校正；
s7.对水平井段阵列电阻率测井实测资料所有测井点循环采用步骤s2~s6，实现整个水平井段阵列电阻率测井实测资料的层厚校正。
优选地，步骤s3具体包括：
s3.1.根据水平井中阵列电阻率测井仪器实际工作过程，建立井斜角85°情况下的三层水平层状地层模型，所述模型上下层围岩为无限厚地层且电阻率均为R0；中间地层厚度为H，电阻率为R1，中间层与上下层围岩电阻率对比度为C=R1/R0；
s3.2.假设阵列电阻率测井仪器共有N个探测模式，建立M*P组不同中间地层厚度Hj,j=1,2,…,M以及不同电阻率对比度Ck,k=1,2,…,P的三层水平层状地层模型，利用阵列电阻率测井正演方法分别计算获得M*P组模型的第1个探测模式和第i个探测模式的信号，i=2,…,N；
s3.3.选取步骤s3.2中某一组三层水平层状地层模型以及该模型对应的第1个探测模式的信号Ra,1和第i个探测模式的信号Ra,i，获取当前模型中间层的中点处到上界面的距离L，以0.05 m为采样间隔对L均匀的选取L/0.05个采样点，分别获取L/0.05个采样点处的第i个探测模式信号层厚校正系数TCFk=Ra,1,k/Ra,i,k,k=1,…,L/0.05；
s3.4.对步骤s3.2中建立的M*P组三层水平层状地层模型重复采用步骤s3.3处理，分别获取M*P组模型第i个探测模式信号在不同采样点处的层厚校正系数，采用最小二乘曲线拟合方法，对不同采样点建立第i个探测模式信号的层厚校正系数库。
优选地，步骤s4具体包括：
s4.1.建立井斜角为85°情况下V组不同电阻率对比度的水平层状单界面模型，模型上侧地层电阻率为，下侧地层电阻率为/>,s=1,2,…,V，这V组模型均有X个垂直测井点，利用阵列电阻率测井正演算法，计算获取V组模型分别对应的N个探测模式信号；
s4.2.选取步骤s4.1中第s组模型的第i个探测模式信号，利用基于纵向几何因子的信号计算公式，获取当前模型不同纵向位置ze(e=1,…,X)处的第i个探测模式信号的纵向几何因子G i (z e )，式中Ra,i(ze)表示在纵向位置ze处第i个探测模式信号值，对V组模型循环采用当前步骤处理，分别获取V组模型不同纵向位置ze(e=1,…,X)处第i个探测模式信号的纵向几何因子；
s4.3.选取步骤s4.2获取的V组模型第i个探测模式信号的纵向几何因子，以V组电阻率对比度和X个垂直测井点为变量，利用多项式拟合算法建立第i个探测模式信号纵向几何因子库；
s4.4.选取水平井段当前测井点上侧垂直深度10 m和下侧垂直深度10 m内的地层建立多层模型，所述模型设有U层，共有U-1个层界面，当前测井点在第T层，1≤T≤U，利用步骤s2获取各层界面位置za,a=1,…,U-1和各层电阻率信息Rz,b,b=1,…,U，输入至步骤s4.3中获取的第i个探测模式信号纵向几何因子库中，得到各层界面处第i个探测模式信号的纵向几何因子Gz,i(za,Rz,a/Rz,a+1)；
s4.5.利用基于纵向几何因子的视电阻率计算公式，获得当前测井点第i个探测模式信号上侧所有地层等效后的电阻率为：
；
同理，获得当前测井点第i个探测模式信号下侧所有地层等效后的电阻率为：
；
如果T=1,2，则只需要对T层下侧所有地层进行等效；如果T=U-1,U，则只需要对T层上侧所有地层进行等效，经过等效处理后，多层模型简化为三层模型。
本发明的有益效果是，本发明提出了一种水平井阵列电阻率测井资料层厚校正方法，通过构建水平井阵列电阻率层厚校正模型结合多项式拟合算法，建立了阵列电阻率测井不同探测模式信号的层厚校正系数库，有效解决了薄储层水平井阵列电阻率测井曲线分离的问题，可实现阵列电阻率测井曲线的逐点校正，提升了薄储层评价精度。
附图说明
图1为本发明一种水平井阵列电阻率测井资料层厚校正方法流程图；
图2为本发明水平井中测井仪器工作过程示意图；
图3为本发明水平井阵列电阻率测井层厚校正模型；
图4A为电阻率对比度C=4时，中间层厚度为1 m层厚校正模型的5种探测模式信号；
图4B为电阻率对比度C=4时，中间层厚度为3 m层厚校正模型的5种探测模式信号；
图4C为电阻率对比度C=4时，中间层厚度为5 m层厚校正模型的5种探测模式信号；
图4D为中间层厚度H=1 m时，电阻率对比度为2层厚校正模型的5种探测模式信号；
图4E为中间层厚度H=1 m时，电阻率对比度为5层厚校正模型的5种探测模式信号；
图4F为中间层厚度H=1 m时，电阻率对比度为20层厚校正模型的5种探测模式信号；
图5A为20 inch探测模式信号的层厚校正系数库；
图5B为30 inch探测模式信号的层厚校正系数库；
图5C为60 inch探测模式信号的层厚校正系数库；
图5D为90 inch探测模式信号的层厚校正系数库；
图6A为模型=1 Ω·m，/>=4 Ω·m的5个探测模式信号；
图6B为图6A中模型5个探测模式信号的纵向几何因子；
图7为本发明多层模型等效为三层模型过程示意图；
图8A为当前测井点附近围岩等效后的地层模型，上下围岩等效后电阻率相同；
图8B为各探测模式信号层厚校正前的结果；
图8C为各探测模式信号层厚校正后的结果；
图8D为当前测井点附近围岩等效后的地层模型，上下围岩等效后电阻率不同；
图8E为模型不同探测模式信号层厚校正前的结果；
图8F为模型不同探测模式信号层厚校正后的结果。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
一种水平井阵列电阻率测井资料层厚校正方法，如图1所示，包括如下步骤：
s1.输入水平井段阵列电阻率测井实测资料、水平井段对应的邻井段实测资料以及阵列电阻率测井仪器具体参数，以阵列电阻率测井仪器HDIL为例，该仪器具有5种探测模式信号，这5种探测模式的探测深度分别为10 inch、20 inch、30 inch、60 inch、90 inch；
s2.选取水平井段中某个测井点，结合邻井段实测资料，判断其所在层位并获取邻层初始电阻率分布；
s3.建立水平井阵列电阻率测井层厚校正模型，获取第i个探测模式信号的层厚校正系数库；
下面对步骤s3作进一步详细描述：
s3.1.根据水平井中阵列电阻率测井仪器实际工作过程（水平井中仪器工作过程如图2所示，仪器所处层被称为目的层，上下两侧地层均被称为围岩层，从宏观角度看，水平井中仪器测量环境可被视为一个三层水平层状模型），建立井斜角85°情况下的三层水平层状地层模型，该模型上下层围岩为无限厚地层且电阻率均为R0；中间地层厚度为H，电阻率为R1，中间层与上下层围岩电阻率对比度为C=R1/R0，该模型如图3所示；
s3.2.当前仪器共有5个探测模式，建立10*20组不同中间地层厚度Hj,j=1,2,…,10（地层厚度Hj的取值方法为在[0.1,5] m范围内均匀选取10个值）以及不同电阻率对比度Ck,k=1,2,…,20（电阻率对比度Ck的取值方法为固定围岩电阻率R0=1 Ω·m，改变中间层电阻率R1，在[1,20]范围内均匀选取20个值作为Ck）的三层水平层状地层模型，利用阵列电阻率测井正演方法分别计算获得10*20组模型的第1个探测模式信号Ra,1和第i个探测模式信号Ra,I,i=2,…,5。图4A~图4C给出了电阻率对比度C=4时，中间层厚度分别为1,3,5 m三组模型的5种探测模式信号；图4D~图4F给出了中间层厚度H=1 m时，电阻率对比度分别为2,5,20三组模型的5种探测模式信号；
s3.3.选取步骤s3.2中某一组模型（假设选取的模型中间层厚度H=5 m，电阻率对比度C=4）和该模型对应的Ra,1和Ra,i。获取当前模型中间层的中点处到上界面（即上侧围岩层与目的层的界面）的距离2.5 m，以0.05 m为采样间隔对2.5 m均匀选取2.5/0.05=50个采样点，分别获取50个采样点处的第i个探测模式信号层厚校正系数TCFk=Ra,1,k/Ra,i,k, k=1,…,50；
s3.4.对步骤s3.2中建立的10*20组三层水平层状介质模型重复采用步骤s3.3处理，分别获取10*10组模型第i个探测模式信号在不同采样点处的层厚校正系数，采用最小二乘曲线拟合方法，对不同采样点建立第i个探测模式信号的层厚校正系数库。20~90 inch探测模式信号的层厚校正系数库如图5A~图5D所示。
s4.计算水平井阵列电阻率测井纵向几何因子，对当前测井点附近地层进行等效处理，将水平井任意多层地层简化为三层地层模型；
下面对步骤s4作进一步详细描述：
s4.1.建立井斜角为85°情况下100组不同电阻率对比度的水平层状单界面模型，模型上侧地层电阻率为，下侧地层电阻率为/>,s=1,2,…,100，这100组模型均有200个垂直测井点；利用阵列电阻率测井正演算法，计算获取100组模型分别对应的5个探测模式信号；
s4.2.选取步骤s4.1中第s组模型的第i个探测模式信号（假设这组模型=1 Ω·m，/>=4 Ω·m，该模型的5个探测模式信号如图6A所示），利用基于纵向几何因子的信号计算公式/>，获取当前模型不同纵向位置ze(e=1,…,200)处的第i个探测模式信号的纵向几何因子G i (z e )（该模型5个探测模式信号的纵向几何因子如图6B所示），式中Ra,i(ze)表示在纵向位置ze处第i个探测模式信号值；对100组模型循环采用当前步骤处理，分别获取100组模型不同纵向位置ze(e=1,…,200)处第i个探测模式信号的纵向几何因子；
s4.3.选取步骤s4.2获取的100组模型第2个探测模式信号的纵向几何因子，利用多项式拟合算法建立第2个探测模式信号纵向几何因子库；
s4.4.选取水平井段当前测井点上侧垂直深度10 m和下侧垂直深度10 m内的地层建立多层模型（假设共有U=5层，即共有U-1=4个层界面，当前测井点在第T=3层），利用步骤s2获取各层界面位置za,a=1,…,4和各层电阻率信息Rz=[1,3,5,6,2] Ω·m，输入至步骤s4.3中获取的第2个探测模式信号纵向几何因子库中，得到各层界面处第2个探测模式信号的纵向几何因子Gz=[0.5,0.35,0.39,0.48]；
s4.5.利用基于纵向几何因子的视电阻率计算公式可获得当前测井点第2个探测模式信号上侧所有地层等效后的电阻率，同理，可获得当前测井点第2个探测模式信号下侧所有地层等效后的电阻率/>；如果T=1,2，则只需要对T层下侧所有地层进行等效；如果T=U-1,U，则只需要对T层上侧所有地层进行等效，经过等效处理后，多层模型可简化为三层模型，简化过程如图7所示。
s5.利用步骤s3和s4，计算当前测井点附近围岩等效电阻率，并对第i个探测模式信号进行层厚校正；
s6.循环执行步骤s3~s5，对当前测井点仪器所有的探测模式信号进行层厚校正；假设当前测井点附近围岩等效后的地层模型如图8A所示，即上下围岩等效电阻率为5 Ω·m，中间层电阻率为20 Ω·m，层厚为2 m。将电阻率对比度C=20/5=4和层厚H=2 m输入至各个探测模式信号层厚校正系数库中，得到目的层各测井点的校正系数，将各测井点不同探测模式实测信号（如图8B）分别乘上对应的校正系数，可得到各探测模式信号层厚校正后的结果，如图8C所示；在大多数情况下，上下围岩等效后的电阻率不同，如图8D所示，该模型上侧围岩等效后的电阻率为3 Ω·m，下侧围岩等效后的电阻率为8 Ω·m，中间层电阻率为20 Ω·m，层厚为2 m。对于上下围岩电阻率不同的情况，可输入中间层与高阻围岩层电阻率对比度（C=20/8=2.5）至层厚校正系数库中，图8E和图8F展示了该模型不同探测模式信号层厚校正前后的结果。由图8可以看出，层厚校正前的不同探测模式合成信号在中间层（目的层）相互分离，无法有效描述地层电阻率情况，导致阵列电阻率测井资料处理过程中精度降低；经过层厚校正后，中间层不同探测模式合成信号相互重合，可精准反映地层的电性特征，有效提升了地层电性参数的提取精度。
s7.对水平井段阵列电阻率测井实测资料所有测井点循环采用步骤s2~s6，实现整个水平井段阵列电阻率测井实测资料的层厚校正。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种水平井阵列电阻率测井资料层厚校正方法，其特征在于，包括如下步骤：
s1.输入水平井段阵列电阻率测井实测资料、水平井段对应的邻井段实测资料以及阵列电阻率测井仪器具体参数；
s2.选取水平井段中某个测井点，结合邻井段实测资料，判断其所在层位并获取邻层初始电阻率分布；
s3.建立水平井阵列电阻率测井层厚校正模型，获取第i个探测模式信号的层厚校正系数库；
s4.计算水平井阵列电阻率测井纵向几何因子，对当前测井点附近地层进行等效处理，将水平井任意多层地层简化为三层地层模型；
s5.利用步骤s3和s4，计算当前测井点附近围岩等效电阻率，并对第i个探测模式信号进行层厚校正；
s6.循环执行步骤s3～s5，对当前测井点仪器所有的探测模式信号进行层厚校正；
s7.对水平井段阵列电阻率测井实测资料所有测井点循环采用步骤s2～s6，实现整个水平井段阵列电阻率测井实测资料的层厚校正；
步骤s3具体包括：
s3.1.根据水平井中阵列电阻率测井仪器实际工作过程，建立井斜角85°情况下的三层水平层状地层模型，所述模型上下层围岩为无限厚地层且电阻率均为R0；中间地层厚度为H，电阻率为R1，中间层与上下层围岩电阻率对比度为C＝R1/R0；
s3.2.假设阵列电阻率测井仪器共有N个探测模式，建立M*P组不同中间地层厚度Hj,j＝1,2,…,M以及不同电阻率对比度Ck,k＝1,2,…,P的三层水平层状地层模型，利用阵列电阻率测井正演方法分别计算获得M*P组模型的第1个探测模式和第i个探测模式的信号，i＝2,…,N；
s3.3.选取步骤s3.2中某一组三层水平层状地层模型以及该模型对应的第1个探测模式的信号Ra,1和第i个探测模式的信号Ra,i，获取当前模型中间层的中点处到上界面的距离L，以0.05m为采样间隔对L均匀的选取L/0.05个采样点，分别获取L/0.05个采样点处的第i个探测模式信号层厚校正系数TCFk＝Ra,1,k/Ra,i,k,k＝1,…,L/0.05；
s3.4.对步骤s3.2中建立的M*P组三层水平层状地层模型重复采用步骤s3.3处理，分别获取M*P组模型第i个探测模式信号在不同采样点处的层厚校正系数，采用最小二乘曲线拟合方法，对不同采样点建立第i个探测模式信号的层厚校正系数库；
步骤s4具体包括：
s4.1.建立井斜角为85°情况下V组不同电阻率对比度的水平层状单界面模型，模型上侧地层电阻率为下侧地层电阻率为/>这V组模型均有X个垂直测井点，利用阵列电阻率测井正演算法，计算获取V组模型分别对应的N个探测模式信号；
s4.2.选取步骤s4.1中第s组模型的第i个探测模式信号，利用基于纵向几何因子的信号计算公式获取当前模型不同纵向位置ze(e＝1,…,X)处的第i个探测模式信号的纵向几何因子Gi(ze)，式中Ra,i(ze)表示在纵向位置ze处第i个探测模式信号值，对V组模型循环采用当前步骤处理，分别获取V组模型不同纵向位置ze(e＝1,…,X)处第i个探测模式信号的纵向几何因子；
s4.3.选取步骤s4.2获取的V组模型第i个探测模式信号的纵向几何因子，以V组电阻率对比度和X个垂直测井点为变量，利用多项式拟合算法建立第i个探测模式信号纵向几何因子库；
s4.4.选取水平井段当前测井点上侧垂直深度10m和下侧垂直深度10m内的地层建立多层模型，所述模型设有U层，共有U-1个层界面，当前测井点在第T层，1≤T≤U，利用步骤s2获取各层界面位置za,a＝1,…,U-1和各层电阻率信息Rz,b,b＝1,…,U，输入至步骤s4.3中获取的第i个探测模式信号纵向几何因子库中，得到各层界面处第i个探测模式信号的纵向几何因子Gz,i(za,Rz,a/Rz,a+1)；
s4.5.利用基于纵向几何因子的视电阻率计算公式，获得当前测井点第i个探测模式信号上侧所有地层等效后的电阻率为：
同理，获得当前测井点第i个探测模式信号下侧所有地层等效后的电阻率为：
如果T＝1,2，则只需要对T层下侧所有地层进行等效；如果T＝U-1,U，则只需要对T层上侧所有地层进行等效，经过等效处理后，多层模型简化为三层模型。
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