葉應(yīng)貴 劉喬平 石元會(huì) 黃 強(qiáng)

( 1.中國(guó)石化集團(tuán)公司江漢石油管理局測(cè)錄井工程公司 2.中國(guó)石化股份公司江漢分公司天然氣新區(qū)項(xiàng)目部)

0 引言

四川盆地海相碳酸鹽巖地層天然氣勘探潛力巨大，氣層分布范圍廣，近年來(lái)隨著勘探技術(shù)的日臻完善，中石化在川東、川中的多個(gè)勘探區(qū)塊上取得了重大突破，但在實(shí)鉆過(guò)程中，由于復(fù)雜的鉆井外部條件和氣藏組分以甲烷為主的特征，造成儲(chǔ)層錄井的氣測(cè)數(shù)據(jù)偏低，使得以氣測(cè)參數(shù)為主要依據(jù)的三角型圖版法、皮克斯勒?qǐng)D版法等傳統(tǒng)錄井解釋方法不適用，錄井多采用鄰井氣測(cè)絕對(duì)值比較法進(jìn)行氣層識(shí)別，但準(zhǔn)確性差。故需要轉(zhuǎn)換思路，建立錄井解釋的新方法，達(dá)到提高綜合解釋符合率的目的。

1 基本理論

隨著各種錄井采集設(shè)備的引入，鉆井現(xiàn)場(chǎng)已能采集到數(shù)十個(gè)錄井原始數(shù)據(jù)，如何在這些信息中選擇關(guān)鍵錄井參數(shù)，并集成到錄井綜合解釋平臺(tái)中，形成高符合率的綜合解釋方法是一項(xiàng)錄井專業(yè)亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)?；阡浘P(guān)鍵參數(shù)的雷達(dá)圖解釋和云模型評(píng)價(jià)方法，利用雷達(dá)圖展示解釋圖形，并通過(guò)面積參數(shù)結(jié)合云模型實(shí)現(xiàn)對(duì)氣顯示層的綜合解釋。

1.1 雷達(dá)圖表示原理

多元數(shù)據(jù)的圖表示和圖分析是一種重要的統(tǒng)計(jì)分析方法?；趫D形特征的雷達(dá)圖表示理論，可以將多變量映射到雷達(dá)圖中，每一個(gè)輸入變量用一條單位圓上的射線(數(shù)軸)表示(圖1)。利用圖形的面積作為研究對(duì)象的表征函數(shù)，圖像的形狀可以形象直觀地表征出研究對(duì)象的定量細(xì)節(jié)特征。

圖1 某井顯示段錄井評(píng)價(jià)雷達(dá)圖

1.2 基于雷達(dá)圖表示原理的錄井多參數(shù)融合

通過(guò)研究，選定了顯示厚度(h)、氣測(cè)烴含量(Ct)、后效槽面顯示、烴對(duì)比系數(shù)(Kc)、鉆時(shí)比值(ROPn/s)、孔隙度(Φ)、滲透率(K)、地層壓力系數(shù)(Kf)8個(gè)錄井參數(shù)，來(lái)做為錄井雷達(dá)圖和云模型解釋的關(guān)鍵基礎(chǔ)參數(shù)。其中顯示厚度、氣測(cè)烴含量和后效槽面顯示是綜合錄井直接采集數(shù)據(jù)；烴對(duì)比系數(shù)和鉆時(shí)比值是計(jì)算數(shù)據(jù)；孔隙度、滲透率主要通過(guò)核磁錄井儀分析儲(chǔ)層巖屑、巖心樣品所得；地層壓力系數(shù)為通過(guò)錄井sigma指數(shù)法回歸計(jì)算所得。

由于錄井參數(shù)中的各項(xiàng)指標(biāo)有不同量綱，各指標(biāo)之間數(shù)值上不能直接建立聯(lián)系，并不適于使用簡(jiǎn)單的圖形軟件繪制成雷達(dá)圖。這需要對(duì)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、歸一化處理，使參數(shù)均變換為均值為0、方差為1的量。為形象展示錄井關(guān)鍵參數(shù)間的量化關(guān)系，通過(guò)研究云模型理論的量化綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)和不確定度，對(duì)上述8個(gè)關(guān)鍵錄井參數(shù)做了歸一化處理，參數(shù)歸一化后的量綱范圍是1～4,轉(zhuǎn)化標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

1.3 云模型

云是用語(yǔ)言值描述的某個(gè)定性概念與其數(shù)值表示之間的不確定性轉(zhuǎn)換模型。云由云滴組成，其整體形狀反映了定性概念的重要特性。云滴則是對(duì)定性概念的定量描述，云滴的產(chǎn)生過(guò)程，表示定性概念與定量值之間的不確定性映射。云用期望值 、熵En、超熵 三個(gè)數(shù)字特征來(lái)整體表征一個(gè)概念(圖2)。云模型的數(shù)字特征值把模糊性(定性概念的亦此亦彼性)和隨機(jī)性(隸屬度的隨機(jī)性)完全集到一起，構(gòu)成定性和定量之間相互的映射，反映了定性知識(shí)的定量特性。

表1 四川盆地海相地層錄井關(guān)鍵參數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換表

圖2 典型云模型示意圖

基于多元圖形特征的云模型原理主要是運(yùn)用圖表示原理，首先對(duì)圖形特征進(jìn)行提取，對(duì)多元數(shù)據(jù)融合以及降維，以提取的特征量作為基礎(chǔ)變量，根據(jù)云模型理論的基本特征，構(gòu)造描述系統(tǒng)評(píng)價(jià)所用的語(yǔ)言值。采用正向云進(jìn)行系統(tǒng)模糊評(píng)價(jià)，應(yīng)用逆向云進(jìn)行基礎(chǔ)指標(biāo)分析，從而得到符合人類思維方式的集模糊性與隨機(jī)性于一體的定性定量集成。[1]

變量云化的實(shí)質(zhì)是定性變量與定量變量的歸一化過(guò)程，使其在統(tǒng)一標(biāo)尺下形成可比性，是進(jìn)行定性定量轉(zhuǎn)換的前提。對(duì)于定量變量，如其具有上下界，形如[Bmin，Bmax]，云化為正向云模型。采用約束條件的中值作為期望值，用主要作用區(qū)域?yàn)殡p邊約束區(qū)域的云來(lái)近似這個(gè)定量變量，如下式所示

式中：

k—常數(shù)，可根據(jù)變量本身的模糊閾度來(lái)具體調(diào)整[2，3]。

通過(guò)代入標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)建立錄井八參數(shù)雷達(dá)圖版。錄井油氣顯示的雷達(dá)圖評(píng)價(jià)可以分為好、中、差三級(jí)，差與中、中與好之間分別用兩個(gè)半徑分為1.5、2.5的界限圓來(lái)表現(xiàn)。其對(duì)應(yīng)的多邊形(八邊形)面積即為雷達(dá)圖覆蓋系數(shù)α，第一標(biāo)準(zhǔn)雷達(dá)圖覆蓋系數(shù)α1=7.0，第二標(biāo)準(zhǔn)雷達(dá)圖覆蓋系數(shù)α2=18.2，云模型表示為:

將標(biāo)準(zhǔn)半徑1.5和2.5的雷達(dá)圖覆蓋系數(shù)定義到云模型中，形成了適用于四川盆地海相地層錄井解釋的標(biāo)準(zhǔn)云模型圖，其中干層與含氣層間界限期望值為7.0；含氣層與氣層間界限期望值為18.2(圖3)。

2 實(shí)例分析

YB—A井，位于四川盆地川中低緩構(gòu)造帶，是針對(duì)二、三疊系礁灘相儲(chǔ)層的一口氣藏評(píng)價(jià)井，由于目的氣層具有高含硫特征，在實(shí)鉆過(guò)程中為確保工程安全使用了密度高達(dá)1.50g/cm3的鉆井液，而錄井sigma指數(shù)法計(jì)算長(zhǎng)興組地層壓力系數(shù)為1.10～1.15，為一套常壓地層，實(shí)鉆井底壓力系數(shù)差約為0.35～0.40，高壓差造成長(zhǎng)興組生物礁氣層段顯示偏弱，錄井氣測(cè)全烴含量最大峰值僅為1.82%，加之干氣藏氣測(cè)組分不全，三角型圖版法、皮克斯勒?qǐng)D版法不適用，按鄰井氣測(cè)絕對(duì)值比較法只能解釋為含氣層和微含氣層(圖4、圖5)。

圖3 海相氣層錄井定量評(píng)價(jià)儲(chǔ)層標(biāo)準(zhǔn)云模型圖版

圖4 YB-Y井長(zhǎng)二段顯示錄井綜合圖

圖5 YB-Y井長(zhǎng)一段顯示錄井綜合圖

首先通過(guò)氣測(cè)和巖性特征識(shí)別二疊系長(zhǎng)興組井段6448.0m～6482.0m及6689.0m～6725.5m為氣顯示段，進(jìn)而利用轉(zhuǎn)化表分別對(duì)這兩段顯示的關(guān)鍵參數(shù)做了標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)化，見(jiàn)表2，并代入雷達(dá)圖中，分別計(jì)算雷達(dá)圖覆蓋系數(shù)為28.7和19.6。

長(zhǎng)2段顯示井段6448.0m～6482.0m雷達(dá)圖形態(tài)發(fā)育飽滿(圖6a)，雷達(dá)圖覆蓋系數(shù)為28.7，云模型YM=(28.7，1.6，0.1)，雷達(dá)圖面積值遠(yuǎn)高于第二標(biāo)準(zhǔn)云界限期望值18.2，云模型與第二標(biāo)準(zhǔn)云基本不重合(圖7a)，具有明顯氣層特征，綜合解釋為氣層；長(zhǎng)1段顯示井段6689.0m～6725.5m雷達(dá)圖形態(tài)較飽滿，但發(fā)育不對(duì)稱(圖6b)，雷達(dá)圖覆蓋系數(shù)為19.6，云模型YM=(19.6，1.5，0.1)，雷達(dá)圖面積值高于第二標(biāo)準(zhǔn)云界限期望值18.2，但云模型與第二標(biāo)準(zhǔn)云有部分重合(圖7b)，具有氣層特征，綜合解釋為氣層，該層綜合評(píng)價(jià)遜于井段6448.0m～6482.0m。

表2 YB—A井錄井關(guān)鍵參數(shù)雷達(dá)圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

YB-A井完井后，根據(jù)解釋，對(duì)長(zhǎng)1段井段6698.0m～6711.0m酸壓試氣后，獲氣產(chǎn)量105.6×104m3/d；后封隔長(zhǎng)1段，上試長(zhǎng)2段井段6448.0m～6480.0m氣層，獲氣產(chǎn)量112.2×104m3/d。

據(jù)四川盆地50多年勘探史料證明，YB-A井是該盆地第一口在兩個(gè)目的層段均獲得日產(chǎn)超百萬(wàn)立方米的高產(chǎn)天然氣井，錄井雷達(dá)圖和云模型解釋方法在YB-A井應(yīng)用獲得成功。

3 結(jié)論

(1) 在錄井解釋中應(yīng)用雷達(dá)圖可形象地展示錄井各關(guān)鍵參數(shù)間的關(guān)系，云模型理論可以對(duì)綜合指標(biāo)的不確定度進(jìn)行量化評(píng)價(jià)，該方法為錄井專業(yè)提供了新的解釋手段。

圖6a 6448.0m～6482.0m氣顯示錄井解釋雷達(dá)圖 圖6b 6689.0m～6725.0m氣顯示錄井解釋雷達(dá)圖

圖7a 6448.0m～6482.0m氣顯示錄井云模型評(píng)價(jià)圖

圖7b 6689.0m～6725.0m氣顯示錄井云模型評(píng)價(jià)圖

(2)錄井雷達(dá)圖和云模型解釋方法應(yīng)用在海相氣層綜合解釋中，可以有效消除依賴單一氣測(cè)參數(shù)進(jìn)行解釋所產(chǎn)生的不利影響，為完井決策提供可靠的依據(jù)。

1 鄭惠莉,劉陳,翟丹妮.基于雷達(dá)圖的綜合評(píng)價(jià)方法[J].南京郵電學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科版) ,2001,21(2)：75-79.

2 李德毅,孟海軍,史雪梅.隸屬云和隸屬云發(fā)生器[J].計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展,1995,32(6)：16-21．

3 李偉明.多元描述統(tǒng)計(jì)方法[M].上海：華東師范大學(xué)出版社,2001：16-58．