陳 偉,楊 斌,魯洪江,昌倫杰,馬 斌

(1.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 成都理工大學(xué),四川成都 610059;2.中國(guó)石油塔里木油田分公司 勘探開發(fā)研究院,新疆庫(kù)爾勒 841000)

DH油田水平井儲(chǔ)層測(cè)井解釋研究

陳 偉1,楊 斌1,魯洪江1,昌倫杰2,馬 斌2

(1.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 成都理工大學(xué),四川成都 610059;2.中國(guó)石油塔里木油田分公司 勘探開發(fā)研究院,新疆庫(kù)爾勒 841000)

水平井測(cè)井解釋主要集中在測(cè)井儀器響應(yīng)的理論模擬及各向異性的實(shí)驗(yàn)研究方面,遠(yuǎn)未達(dá)到實(shí)際水平井測(cè)井儲(chǔ)層參數(shù)解釋應(yīng)用的深度和要求[1]。這里在對(duì)比分析DH油田水平井段與對(duì)應(yīng)直井層段測(cè)井響應(yīng)特征基礎(chǔ)上,針對(duì)水平井段測(cè)井曲線進(jìn)行了校正,提出使用直井取芯物性數(shù)據(jù)刻度水平井段測(cè)井曲線,來建立適應(yīng)于水平井段井眼和曲線特征的孔隙度及滲透率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解釋模型,進(jìn)而對(duì)整個(gè)研究區(qū)水平井段進(jìn)行測(cè)井儲(chǔ)層參數(shù)解釋和評(píng)價(jià)。用直井儲(chǔ)層參數(shù)對(duì)測(cè)井解釋結(jié)果的檢驗(yàn)表明,水平井測(cè)井儲(chǔ)層參數(shù)解釋精度得到了明顯改善和提高,能夠較好地滿足三維地質(zhì)建模的井屬性參數(shù)精度要求。

塔里木盆地;測(cè)井解釋;水平井;儲(chǔ)層參數(shù);神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

0 前言

隨著石油工業(yè)的迅速發(fā)展,勘探開發(fā)的油氣藏越來越復(fù)雜,水平井鉆井技術(shù)作為提高單井產(chǎn)量和采收率的有效手段之一,在全世界范圍內(nèi)得到了越來越廣泛的應(yīng)用[12]。在未來的鉆井類型中,大部份將會(huì)是水平井,因此如何獲取較高精度水平井儲(chǔ)層參數(shù)就顯得尤其重要[2]。塔里木盆地DH油田東河砂巖段,可細(xì)分為十個(gè)巖性段,并鉆有大量水平井,各水平井均測(cè)有感應(yīng)電阻率系列、聲波時(shí)差、自然伽瑪曲線[3]。為了充分利用該區(qū)大量水平井測(cè)井資料,以便為東河砂巖段三維地質(zhì)建模提供水平井水平段平面控制范圍內(nèi)的孔隙度、滲透率儲(chǔ)層參數(shù),作者在本文對(duì)水平井聲波差、電阻率、自然伽瑪?shù)惹€進(jìn)行了校正,建立了該區(qū)水平井神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)層參數(shù)解釋模型,并獲得了能夠較好地滿足該區(qū)東河砂巖段三維地質(zhì)建模的井屬性參數(shù)精度要求的水平井儲(chǔ)層參數(shù)。

1 水平井測(cè)井響應(yīng)特征

1.1 水平井較均質(zhì)砂巖測(cè)井響應(yīng)特征

當(dāng)巖性界面遠(yuǎn)離井眼時(shí),巖性界面不在儀器探測(cè)范圍之內(nèi),測(cè)井曲線不受鄰層及層界面的影響。當(dāng)井段巖性較均質(zhì),各向異性較弱,并且井眼軌跡水平時(shí),自然伽瑪、電阻率和聲波時(shí)差曲線變化平緩,測(cè)井曲線不受巖性界面的影響,測(cè)井曲線較可靠。

1.2 水平井角礫巖測(cè)井響應(yīng)特征

研究區(qū)東河砂巖頂部,存在著一套以低自然伽瑪、高電阻率、低聲波時(shí)差等測(cè)井響應(yīng)為特征的角礫巖層段。對(duì)比導(dǎo)眼井測(cè)井曲線響應(yīng)特征發(fā)現(xiàn):水平井頂部角礫巖測(cè)井響應(yīng)與直井段的測(cè)井響應(yīng)特征相似,此類井測(cè)井曲線較可靠。但部份井頂部角礫巖聲波時(shí)差測(cè)井曲線出現(xiàn)高聲波且變化大,而其導(dǎo)眼井對(duì)應(yīng)層段的聲波時(shí)差較低,因此此類井角礫巖段的聲波時(shí)差值可靠性較差。

1.3 水平井巖性界面處測(cè)井響應(yīng)特征

1.3.1 巖性界面自然伽瑪測(cè)井響應(yīng)特征

在水平井測(cè)井中,儀器一般靠近井眼下方,對(duì)下方地層較敏感。一般情況下,自然伽瑪測(cè)井響應(yīng)90%來自距離井壁15cm以內(nèi)的地層中[4],當(dāng)井眼以低角度穿過地層界面時(shí),在自然伽瑪曲線上反映出的地層界面不再是一個(gè)點(diǎn),而是延滯為一個(gè)“區(qū)間”。因此在水平井中,自然伽瑪曲線可以定性判斷巖性的變化,確定地層界面變化區(qū)間,但難以確定準(zhǔn)確的界面“點(diǎn)”。

1.3.2 巖性界面聲波時(shí)差測(cè)井響應(yīng)特征

聲波時(shí)差測(cè)井沒有方向性,研究區(qū)水平井聲波時(shí)差曲線特征十分復(fù)雜,部份井可能受井眼幾何形態(tài)變化的影響,聲波時(shí)差曲線呈螺旋狀有規(guī)律的變化。部份井地層界面與巖屑,可使聲波時(shí)差出現(xiàn)異常跳躍,當(dāng)水平井鉆過地層界面時(shí),時(shí)差曲線就會(huì)出現(xiàn)異常增大,這些都使得聲波時(shí)差值可靠性變差。水平井地層重復(fù)時(shí),測(cè)井曲線特征會(huì)重復(fù)出現(xiàn),有時(shí)可以根據(jù)此現(xiàn)象來判斷聲波時(shí)差曲線的可信度。

1.3.3 巖性界面電阻率測(cè)井響應(yīng)特征

研究區(qū)感應(yīng)測(cè)井受井斜影響十分嚴(yán)重。對(duì)于真厚度相同的地層,隨著井斜角的增大,感應(yīng)測(cè)井受圍巖影響越大;當(dāng)井斜角較大時(shí),感應(yīng)測(cè)井曲線上出現(xiàn)犄角狀的尖峰[4]。而當(dāng)井眼在巖性界面時(shí),犄角狀尖峰將更為明顯,這種尖峰使得水平井感應(yīng)測(cè)井曲線出現(xiàn)不同程度的畸變。因此,可以根據(jù)水平井的電阻率曲線犄角狀尖峰測(cè)井響應(yīng)特征,來定性劃分巖性界面。

2 水平井測(cè)井曲線校正

通過繪制研究區(qū)水平井各巖性段及其對(duì)應(yīng)導(dǎo)眼井巖性段的聲波時(shí)差、電阻率、自然伽瑪?shù)念l率直方圖,對(duì)比單井各巖性段各井測(cè)井曲線的峰值可以發(fā)現(xiàn):在同井同巖性段上,水平井聲波時(shí)差峰值及電阻率峰值普遍高于對(duì)應(yīng)巖性段導(dǎo)眼井的測(cè)井曲線峰值,自然伽瑪峰值與導(dǎo)眼井的自然伽瑪峰值基本接近?；趯?duì)此差異的認(rèn)識(shí),通過統(tǒng)計(jì)對(duì)比方法,作者分別對(duì)水平井內(nèi)的聲波時(shí)差、電阻率和自然伽瑪曲線進(jìn)行了校正,以便于建立精度更高的水平井神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解釋模型。

2.1 聲波時(shí)差曲線校正

根據(jù)水平井各巖性段測(cè)井曲線的特征,尋找與其相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)眼井巖性段。對(duì)水平井聲波時(shí)差曲線與導(dǎo)眼井聲波時(shí)差曲線,進(jìn)行采樣并做重疊圖(見圖1及圖2),可觀察到在同一巖性段,水平井聲波時(shí)差值高于導(dǎo)眼井對(duì)應(yīng)井段內(nèi)的聲波時(shí)差值。

圖1 X1水平井與導(dǎo)眼井Ⅰ巖性段聲波時(shí)差曲線重疊圖Fig.1 Over lapp ing im age of acoustic tim e log ofⅠlitho logic section of X1 horizontalwell vs.p ilotholewell

因此,對(duì)研究區(qū)水平井各巖性段聲波時(shí)差曲線進(jìn)行平移校正,各井各巖性段聲波時(shí)差校正值由水平井與導(dǎo)眼井的各井各巖性段聲波時(shí)差測(cè)井曲線峰值之差求得。

2.2 電阻率曲線校正

圖3 X2水平井與導(dǎo)眼井Ⅰ巖性段深感應(yīng)電阻率曲線重疊圖Fig.3 Over lapp ing im age of induction resistivity log ofⅠlitho logic section of X2 horizontal well vs.p ilot ho lewell

通過相同巖性段水平井與導(dǎo)眼井電阻率(深感應(yīng))曲線重疊圖比較(見圖3),發(fā)現(xiàn)水平井電阻率也普遍高于導(dǎo)眼井的電阻率,因此,也需對(duì)研究區(qū)水平井各巖性段深感應(yīng)電阻率進(jìn)行平移校正。由于電阻率曲線具有非線性特征[5],所以各巖性段電阻率校正系數(shù)是由相同巖性段導(dǎo)眼井與水平井電阻率測(cè)井曲線峰值之比值求得。

經(jīng)過校直后(見圖4)的水平巖性段內(nèi),電阻率趨勢(shì)值與導(dǎo)眼井同巖性段內(nèi)的電阻率趨勢(shì)值基本重合。

圖4 X2水平井與導(dǎo)眼井Ⅰ巖性段深感應(yīng)電阻率曲線校正前后對(duì)比曲線圖Fig.4 Comparison diagram of co rrected induction resistivity log ofⅠlitho logic section of X2 ho rizontalwell vs.p ilotho lewell

2.3 自然伽瑪曲線校正

自然伽瑪測(cè)量?jī)x器是徑向平均測(cè)井儀器,當(dāng)巖性界面不在儀器探測(cè)范圍內(nèi)時(shí),自然伽瑪曲線測(cè)量值不受巖性界面以及鄰層的影響,能夠較真實(shí)地反映出巖層的天然放射性特征。通過單井各巖性段頻率直方圖峰值對(duì)比,水平井自然伽瑪峰值與導(dǎo)眼井的自然伽瑪峰值基本接近。

在圖5中,導(dǎo)眼井的自然伽瑪曲線與對(duì)應(yīng)巖性段水平井校直后的自然伽瑪曲線趨勢(shì)基本相同,因此不需要對(duì)研究區(qū)水平井自然伽瑪曲線進(jìn)行校正。

3 水平井儲(chǔ)層參數(shù)解釋

研究區(qū)水平井皆未取芯,因此以直井取芯物性數(shù)據(jù)刻度水平井段測(cè)井曲線[6],來建立適應(yīng)于水平井段井眼和曲線特征的孔隙度和滲透率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解釋模型[9],進(jìn)而對(duì)整個(gè)研究區(qū)水平井段進(jìn)行測(cè)井儲(chǔ)層參數(shù)的解釋和評(píng)價(jià),并用直井儲(chǔ)層參數(shù)對(duì)水平井儲(chǔ)層參數(shù)解釋結(jié)果加以檢驗(yàn),獲取了誤差統(tǒng)計(jì)表。

3.1 水平井測(cè)井曲線歸一化

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模要求輸入曲線必須在0～1之間,因此需要對(duì)水平井測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行歸一化預(yù)處理。在這里,作者采用與直井相同的歸一化方法,對(duì)水平井測(cè)井曲線進(jìn)行歸一化,各測(cè)井曲線歸一化參數(shù)如表1所示。

3.2 水平井孔隙度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解釋模型的建立

根據(jù)研究區(qū)水平井具有的測(cè)井曲線系列,挑取八口取芯井1 265個(gè)孔隙度樣本,做孔隙度與測(cè)井曲線的交會(huì)圖(見下頁(yè)圖6)。經(jīng)分析認(rèn)為:巖芯分析孔隙度與自然伽瑪、聲波時(shí)差、深感應(yīng)電阻率有一定的相關(guān)關(guān)系,因此選取自然伽瑪、聲波時(shí)差、深感應(yīng)電阻率三條曲線作為網(wǎng)絡(luò)輸入曲線,建立孔隙度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解釋模型。經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、訓(xùn)練,當(dāng)隱層單元為5時(shí),訓(xùn)練誤差達(dá)到最小,因此網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)為3-5-1。

在學(xué)習(xí)訓(xùn)練完畢,巖芯分析孔隙度與網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)孔隙度(見下頁(yè)圖7)相關(guān)系數(shù)R為0.89,達(dá)到了較高建模精度。

3.3 水平井滲透率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解釋模型的建立

水平井滲透率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解釋模型的建立,與孔隙度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解釋模型的建立類似:先挑取八口取芯井746個(gè)滲透率樣本,做滲透率與測(cè)井曲線的交會(huì)圖,經(jīng)分析后,選取自然伽瑪、聲波時(shí)差、深感應(yīng)電阻率、網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)孔隙度四條曲線,作為網(wǎng)絡(luò)的輸入曲線,并建立滲透率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解釋模型。經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、訓(xùn)練,當(dāng)隱層單元為8時(shí),訓(xùn)練誤差達(dá)到最小,因此網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)為4-8-1。

表1 DH油田水平井各測(cè)井曲線歸一化參數(shù)表Tab.1 Tab le of norm alized param etersof log data of ho rizontalwell in DH oilfield

在學(xué)習(xí)訓(xùn)練完畢,巖芯分析滲透率與網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)滲透率(見圖8)相關(guān)系數(shù)R達(dá)到0.90。

圖7 巖芯分析孔隙度與網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)孔隙度交會(huì)圖Fig.7 Crossp lo tof po rosity analyzed by co re vs.po rosity p redicted by network

圖8 巖芯分析滲透率與網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)滲透率交會(huì)圖Fig.8 Crossp lotof perm eability analyzed by core vs.perm eability p redicted by netwo rk

用上述建立的水平井神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)層參數(shù)解釋模型,對(duì)研究區(qū)水平井進(jìn)行儲(chǔ)層參數(shù)處理和解釋,解釋精度能夠較好地滿足三維地質(zhì)建模的井屬性參數(shù)精度要求[10]。

3.4 水平井神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解釋模型解釋結(jié)果檢驗(yàn)

由于研究區(qū)水平井均未取巖芯,所以如何檢驗(yàn)水平井儲(chǔ)層參數(shù)解釋結(jié)果的可靠性和精度[7],還是一個(gè)十分困難的問題。作者在本文是以直井取芯物性數(shù)據(jù)刻度水平井段測(cè)井曲線,來建立適應(yīng)于水平井段井眼和曲線特征的孔隙度及滲透率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解釋模型。因此,水平井的導(dǎo)眼井對(duì)應(yīng)巖性段儲(chǔ)層參數(shù),就可以用來檢驗(yàn)水平井儲(chǔ)層參數(shù)解釋結(jié)果。為了便于檢驗(yàn),首先對(duì)水平井進(jìn)行水平井的井深校直[10],然后將水平井校直后的測(cè)井曲線,與直井測(cè)井曲線進(jìn)行對(duì)比。

水平井在測(cè)井的過程中,大多存在深度記錄上的偏差,校直后的水平井測(cè)井曲線與相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)眼井段,在深度上仍有較大的差異(見下頁(yè)圖9)。因此,要以自然伽瑪曲線為基準(zhǔn),對(duì)水平井校直后的井深,進(jìn)行垂向上、下移動(dòng)。

見下頁(yè),圖9(a)是X2井水平井校直后與對(duì)應(yīng)導(dǎo)眼井的測(cè)井曲線。從圖9(a)中明顯看出,水平井校直后的東河砂巖段與導(dǎo)眼井對(duì)應(yīng)的井段,在深度上存在很大的差異。自然伽瑪曲線能夠識(shí)別東河砂巖段,該井在水平井校直后,東河砂巖頂界面深度為5 704m,對(duì)應(yīng)的導(dǎo)眼井深度為5 719.375m。因此,對(duì)水平井校直后的深度下移15.375m,即可得到圖9(b)。在圖9(b)中,X2井水平井的預(yù)測(cè)孔隙度、滲透率,與直井孔隙度、滲透率的值基本接近,變化趨勢(shì)基本吻合。

圖9 X2井水平井校直移動(dòng)前后測(cè)井曲線對(duì)比圖Fig.9 Com parison d iagram of log before or after alignm en t of X2 horizontalw ell

圖10、圖11分別為X4井、X3井水平井,與導(dǎo)眼井儲(chǔ)層參數(shù)測(cè)井解釋成果的對(duì)比圖。從圖10、圖11上可以看出,水平井預(yù)測(cè)孔隙度、滲透率,與直井孔隙度、滲透率吻合性較好,二者的誤差(見下頁(yè)表2和表3)在三維地質(zhì)建模參數(shù)誤差范圍內(nèi),能夠較好地滿足三維地質(zhì)建模的井屬性參數(shù)精度要求。

圖10 X4井水平井與導(dǎo)眼井測(cè)井解釋成果對(duì)比圖Fig.10 Comparison diagram of log interp retation resultof X4 horizontalwell vs.p ilotho lewell

圖11 X3井水平井與導(dǎo)眼井測(cè)井解釋成果對(duì)比圖Fig.11 Com parison diagram of log interp retation result ofX3 horizontalwell vs.p ilotho lewell

以上三口井是水平井儲(chǔ)層參數(shù)解釋效果較好的典型例子。當(dāng)然,由于受研究區(qū)水平井測(cè)井曲線可靠性程度的影響,也有部份井的解釋效果不佳。例如X5井水平井由于水平井段的聲波時(shí)差曲線可靠性較差(見圖12),使得水平井預(yù)測(cè)孔隙度、滲透率效果不佳,因此需要進(jìn)一步研究其它克服這種較大差異曲線情況下,水平井儲(chǔ)層參數(shù)解釋的有效方法[8]。

表3 水平井滲透率誤差統(tǒng)計(jì)表Tab.3 Table of perm eability errorof ho rizontalwell

圖12 X5井水平井與導(dǎo)眼井測(cè)井解釋成果對(duì)比圖Fig.12 Comparison diagram of log interp retation resu ltof X5 horizontalwell vs.p ilotho lewell

4 結(jié)論

(1)對(duì)比分析水平井段與對(duì)應(yīng)直井層段測(cè)井響應(yīng)特征,判斷水平井測(cè)井曲線的可靠性,對(duì)水平井測(cè)井曲線進(jìn)行校正是水平井儲(chǔ)層參數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解釋的基礎(chǔ)[10]。

(2)通過使用直井取芯物性數(shù)據(jù)刻度水平井段測(cè)井曲線,建立水平井儲(chǔ)層參數(shù)解釋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型經(jīng)檢驗(yàn)表明:網(wǎng)絡(luò)模型解釋的水平井儲(chǔ)層參數(shù),是能夠較好地滿足三維地質(zhì)建模井屬性參數(shù)精度要求。

(3)受水平井段的測(cè)井曲線(聲波時(shí)差等)可靠性影響,會(huì)使得水平井儲(chǔ)層參數(shù)解釋效果不佳,因此需要進(jìn)一步探索其它克服在這種較大差異曲線情況下,水平井段儲(chǔ)層參數(shù)解釋的有效方法[15]。

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TE 122.2+3

A

1001—1749(2010)06—0645—06

2010-05-27 改回日期:2010-09-20

陳偉(1984-),男,漢族,江西吉安人,碩士,主要從事油氣藏地質(zhì)及儲(chǔ)層評(píng)價(jià)研究。