一种水平井/大斜度井确定地层真电阻率的方法及装置

摘要

本发明公开了一种水平井/大斜度井确定地层真电阻率的方法及装置，该方法包括：获取随钻电阻率测井资料、辅助测井曲线资料、邻井或导眼井的测井资料以及井附近区域地震资料，确定水平井段/大斜度井段钻探的目的层，对目的层进行分层建立初始地层模型并确定初始地层模型的电阻率初值，生成对应层的随钻电阻率模拟响应曲线；判断对应层的随钻电阻率模拟响应曲线与对应层的随钻电阻率原始响应曲线是否一致：一致，将初始地层模型的电阻率初值做为地层真电阻率值输出；判断不一致，通过交互式反演修改电阻率初值。本发明大大提高油层的识别能力和含油饱和度评价的精度，为射孔试油提供了较为坚实的依据。

说明书

技术领域

本发明关于石油测井技术，特别是关于确定地层真电阻率的技术，具体 的讲是一种水平井/大斜度井确定地层真电阻率的方法及装置。

背景技术

水平井或大斜度井，由于受到泥浆侵入、井眼、围岩、井斜及地层电各 向异性等的影响，使得测量的电阻率偏离真实电阻率，特别是在砂泥岩互层 等各向异性地层，从而使得通过电阻率曲线进行油层识别的能力降低，计算 的含油饱和度误差较大。因此，需要利用反演方法还原真实地层面目。

但是，传统的反演方法一直以来难以实用化，其原因在于它们都是纯数 学方法，只要满足模拟出的测井曲线与实测曲线误差小于给定的ε即可，而 不管在岩石物理、地质环境及工程条件等方面是否合理，因此，利用传统反 演方法得到的结果不够合理。

发明内容

本发明实施例提供了一种水平井/大斜度井确定地层真电阻率的方法，该 包括：

步骤1，获取待评价的井的随钻电阻率测井资料、辅助测井曲线资料、邻 井或导眼井的测井资料以及待评价井所在区域的地震资料；

步骤2，根据所述随钻电阻率曲线测井资料、辅助测井曲线资料和邻井或 导眼井的测井资料确定水平井段/大斜度井段钻探的目的层、随钻电阻率原始 响应曲线；

步骤3，根据所述辅助测井曲线资料、邻井或导眼井的测井资料对所述目 的层进行分层建立初始地层模型并确定初始地层模型的电阻率初值；

步骤4，根据所述初始地层模型和电阻率初值，应用快速正演法生成对应 层的随钻电阻率模拟响应曲线；

步骤5，判断所述对应层的随钻电阻率模拟响应曲线与对应层的随钻电阻 率原始响应曲线是否一致：判断一致，执行步骤6；判断不一致，执行步骤7；

步骤6将所述初始地层模型的电阻率初值做为地层真电阻率值输出；

步骤7，根据所述对应层的随钻电阻率原始响应曲线、对应层的地质特征 通过交互式反演修改所述电阻率初值，重复步骤4至步骤7。

此外，本发明还公开了一种水平井/大斜度井确定地层真电阻率的装置， 该装置包括：

资料获取模块，用于获取待测井的随钻电阻率测井资料、辅助测井曲线 资料、邻井或导眼井的测井资料以及待测井附近区域地震资料，所述随钻电 阻率测井资料包括随钻电阻率测井曲线，所述辅助测井曲线资料包括辅助测 井曲线，所述邻井或导眼井的测井资料包括邻井或导眼井测井曲线；

目的层确定模块，应用根据所述随钻电阻率曲线测井资料、辅助测井曲 线资料和邻井或导眼井的测井资料确定水平井段/大斜度井段钻探的目的层、 随钻电阻率原始响应曲线；

模型建立模块，用于根据所述辅助测井曲线资料、邻井或导眼井的测井 资料对所述目的层进行分层建立初始地层模型并确定初始地层模型的电阻率 初值；

模拟响应曲线生成模块，用于根据所述初始地层模型和电阻率初值，应 用快速正演法生成对应层的随钻电阻率模拟响应曲线；

判断模块，用于判断所述对应层的随钻电阻率模拟响应曲线与对应层的 随钻电阻率原始响应曲线是否一致；

修正模块，用于根据所述对应层的随钻电阻率原始响应曲线、对应层的 地质特征通过交互式反演修改所述电阻率初值；

输出模块，用于输出地层真电阻率值。

本发明利用随钻电阻率测井资料计算地层真电阻率的方法及装置充分考 虑了地质背景、油藏条件、工程环境等因素，主动修改地层模型，以模拟出 的测井曲线与实测曲线是否吻合作约束，从而使得反演结果更为合理。因此， 利用本发明的方法可以最大限度的恢复地层真实面目，大大提高油层的识别 能力和含油饱和度评价的精度，为射孔试油提供了较为坚实的依据。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较 佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面 描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种水平井/大斜度井确定地层真电阻率的方法的流程图；

图2为对地层进行分层的步骤流程图；

图3为修改初始的电阻率的流程图；

图4为本发明水平井/大斜度井确定地层真电阻率装置的结构框图；

图5为目的层确定模块的框图；

图6为模型建立模块的框图；

图7为修正模块的框图；

图8为利用本发明确定地层真电阻率的方法的随钻电阻率测井解释成果 图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种水平井/大斜度井确定地层真电阻率的方 法，该包括：

步骤S101，获取待评价的井的随钻电阻率测井资料、辅助测井曲线资料、 邻井或导眼井的测井资料以及待评价井所在区域的地震资料；

步骤S102，根据随钻电阻率曲线测井资料、辅助测井曲线资料和邻井或 导眼井的测井资料确定水平井段/大斜度井段钻探的目的层；本实施例中，根 据井眼轨迹将随钻电阻率测井曲线和辅助测井曲线投影到垂直深度，确定随 钻电阻率测井曲线和辅助测井曲线在直井模式时的响应特征；根据随钻电阻 率测井曲线和辅助测井曲线在直井模式时的响应特征与邻井或导眼井的测井 曲线响应特征对比，确定水平井段/大斜度井段钻探的目的层；本发明中邻井 或导眼井的测井曲线响应特征，即为原始测井仪器测量得到的，然后根据解 释总结每一目的层对应曲线值的范围。本发明技术方案中的测井原始曲线， 都是通过测井仪器得到的。

步骤S103，根据辅助测井曲线资料、邻井或导眼井的测井资料对目的层 进行分层建立初始地层模型并确定初始地层模型的电阻率初值；

步骤S104，根据初始地层模型和电阻率初值，应用快速正演法生成对应 层的随钻电阻率模拟响应曲线；

步骤S105，判断对应层的随钻电阻率模拟响应曲线与对应层的随钻电阻 率原始响应曲线是否一致：判断一致，执行步骤S106；判断不一致，执行步 骤S107；

步骤S106，将初始地层模型的电阻率初值做为地层真电阻率值输出；

步骤S107，根据对应层的随钻电阻率原始响应曲线、对应层的地质特征 通过交互式反演修改所述电阻率初值，重复步骤S104至步骤S107。

在本实施例中，步骤S101中的辅助测井曲线资料包括自然伽马测井曲线、 井径测井曲线、密度测井曲线以及自然电位测井曲线。辅助测井曲线资料主 要用于在步骤S102中确定目的层段以及在步骤S103中对目的层井段进行分 层。根据地层沉积规律，利用随钻电阻率测井资料结合这些辅助测井资料， 将地层进行精细分层，特别是地层中的薄夹层，需要仔细予以识别。

步骤S103的对地层进行分层的步骤如图2所示，其包括：

步骤S1031，根据所述邻井或导眼井测井曲线特征依据斜率变化趋势确定 层界面。此步骤中，斜率是指曲线上下两点幅度差与深度差的比值；当斜率 由正变负或者由负变正时，该深度点作为特征点，两个特征点的中点即为层 界面。

步骤S1032，根据所述辅助测井曲线资料和确定的层界面，分别将所述邻 井或导眼井电阻率测井曲线特征不明显的泥岩夹层、致密层、垮塌层分出来。 此处的辅助测井曲线资料包括自然伽马测井曲线、井径测井曲线、密度测井 曲线以及自然电位测井曲线。

步骤S1033，根据所述邻井或导眼井电阻率曲线资料和确定的各地层单 元，确定各对应层的电阻率初值。

本实施例中还包括，根据所述待测井附近区域地震资料、微电阻率扫描 成像测井资料或邻井测井资料，确定目的层段各对应层的初始地层倾角值。 在建立初始地层模型时，地层是水平的，但实际中，地层不一定是水平的， 因此需要根据区域地震资料确定地层大致的倾向和倾角。如果有电阻率成像， 可以大致的判断井轨迹与地层的穿层关系。

在本实施例的步骤S104中，根据对应层的初始的电阻率，生成对应层的 随钻电阻率模拟响应曲线，具体包括：根据对应层的初始的电阻率，结合随 钻电阻率测井仪器的仪器模型参数，通过快速正演法生成对应层的随钻电阻 率模拟响应曲线；其中，随钻电阻率测井仪器的仪器模型参数包括：仪器长 度、仪器半径、各单元线圈距、线圈匝数、工作频率。

在本实施例的步骤S105中，判断对应层的随钻电阻率模拟响应曲线与对 应层的所述随钻电阻率原始响应曲线是否一致，包括：

设定对应层的随钻电阻率模拟响应曲线与对应层的所随钻电阻率原始响 应曲线间的相关系数为S：

$S=\frac{\mathrm{\Sigma XY}-\frac{\mathrm{\Sigma X\Sigma Y}}{N}}{\sqrt{\left({\mathrm{\Sigma X}}^2\right)-\frac{{\left(\mathrm{\Sigma X}\right)}^2}{N}({\mathrm{\Sigma Y}}^2-\frac{{\left(\mathrm{\Sigma Y}\right)}^2}{N})}},$式中：

N－目的层段内的测量点数；

X－所述对应层的随钻电阻率原始响应曲线目的层段内的数据集；

Y－所述对应层的随钻电阻率模拟响应曲线目的层段内的数据集；

当所述相关系数S的计算结果大于0.9，即认为对应层的随钻电阻率模拟 响应曲线与对应层的所述随钻电阻率原始响应曲线一致。

本实施例中，相关系数S为根据实际情况设定的一个阈值，随钻电阻率 模拟响应曲线与随钻电阻率原始响应曲线进行对应，是指同线圈距同工作频 率。在本实施例中将S值设定为0.9。当然，本发明不限于此，还可根据其他 实际情况将S设置为其他值，例如0.8、0.88、0.91等等。

本发明的步骤S107中，根据所述随钻电阻率原始响应曲线，结合对应层 的地质特征，通过交互式反演修改电阻率初值（包括水平电阻率和垂直电阻 率），如图3所示，其包括：

步骤S1071，根据对应层所在井的邻井资料以及本井的录井资料、气测资 料、取心资料判断对应层的流体性质以及所述流体性质下的地层电阻率范围；

步骤S1072，根据对应层的倾角测井资料或地震资料判断对应层的倾向及 倾角范围；

步骤S1073，根据待评价井所在区域内地层对比结合地区沉积相特征，判 断对应层砂体厚度在径向上的变化；

步骤S1074，根据对应层的随钻电阻率模拟响应曲线与对应的随钻电阻率 原始响应曲线间的相关程度，并结合所述地层电阻率范围、倾向、倾角范围 以及砂体径向上的变化，修改所述初始的电阻率、地层倾向、地层倾角和地 层边界。

其中，本井的录井资料、气测资料、取心资料、倾角测井资料或地震资 料都是实际测量得到的，在应用本专利方法解释实际井时，这些资料都要预 先收集，若油田本身没有测量这些资料，则不需要这些资料，这些资料都是 辅助判断手段。

本发明还公开了一种水平井/大斜度井确定地层真电阻率的装置，如图4 所示，本实施例的水平井/大斜度井确定地层真电阻率的装置40包括：

资料获取模块401，用于获取待评价井的随钻电阻率测井资料、辅助测井 曲线资料、邻井或导眼井的测井资料以及待评价井所在区域的地震资料；

目的层确定模块402，应用根据所述随钻电阻率曲线测井资料、辅助测井 曲线资料和邻井或导眼井的测井资料确定水平井段/大斜度井段钻探的目的 层；

模型建立模块403，用于根据所述辅助测井曲线资料、邻井或导眼井的测 井资料对所述目的层进行分层建立初始地层模型并确定初始地层模型的电阻 率初值；

模拟响应曲线生成模块404，用于根据所述初始地层模型和电阻率初值， 应用快速正演法生成对应层的随钻电阻率模拟响应曲线；

判断模块405，用于判断所述对应层的随钻电阻率模拟响应曲线与对应层 的随钻电阻率原始响应曲线是否一致；

修正模块406，用于根据所述对应层的随钻电阻率原始响应曲线、对应层 的地质特征通过交互式反演修改所述电阻率初值；

输出模块407，用于输出地层真电阻率值。

本实施例中，如图5所示，目的层确定模块402包括：

响应特征生成单元4021，用于根据井眼轨迹将随钻电阻率测井曲线和辅 助测井曲线投影到垂直深度，确定随钻电阻率测井曲线和辅助测井曲线在直 井模式时的响应特征；

目的层确定单元4022，用于根据随钻电阻率测井曲线和辅助测井曲线在 直井模式时的响应特征与邻井或导眼井的测井曲线响应特征对比，确定水平 井段/大斜度井段钻探的目的层。

如图6所示，模型建立模块403包括：

层界面确定单元4031，用于根据邻井或导眼井测井曲线特征依据邻井或 导眼井测井曲线的斜率变化确定层界面；

分层单元4032，用于根据辅助测井曲线资料和确定的层界面，将所述随 钻电阻率测井曲线特征不明显的泥岩夹层、致密层、垮塌层分出来；

电阻率确定单元4033，用于根据邻井或导眼井测井资料和确定的层界面， 确定初始地层模型的电阻率初值；

初始地层倾角值确定单元4034，用于根据待测井附近区域地震资料、微 电阻率扫描成像测井资料或邻井测井资料、确定的层界面，确定目的层段各 对应层的初始地层倾角值。

如图7所示，修正模块406包括：

地层电阻率范围确定单元4061，用于根据对应层所在井的邻井测井资料 以及本井的录井资料、气测资料、取心资料判断所述对应层的流体性质以及 所述流体性质下的地层电阻率范围；

倾角范围确定单元4062，用于根据所述对应层的倾角测井资料或地震资 料判断对应层的倾向及倾角范围；

径向变化判断单元4063，用于根据区域内地层对比结合地区沉积相特征， 判断对应层砂体厚度在径向上的变化；

修改单元4064，用于根据所述对应层的随钻电阻率模拟响应曲线与对应 的随钻电阻率原始响应曲线间的相关程度，并结合地层电阻率范围、倾向、 倾角范围以及砂体径向上的变化，修改所述初始的水平电阻率、垂直电阻率、 地层倾向、地层倾角和地层边界。

具体实施方式：

图8为利用本发明的利用随钻电阻率测井资料计算地层真电阻率的方法 和装置生成的随钻电阻率测井解释成果图。

在此具体实施例中，选用水平井中普遍应用的随钻电阻率测井仪的测井 资料作处理对象。图8分四个象限，左上角为曲线道头，右上角为曲线水平 显示，左下角为曲线的垂直投影，右下角为地层模型（颜色越深表示地层电 阻率值越低）。在右上角中：

第一道是自然伽马曲线（GR），用曲线801表示自然伽马曲线。

第二道是深度道，表示测量井段的距离井口的横向距离，其中括号中的 深度表示测量深度。

第三道是地层模型道，表示经分层后各层的水平电阻率 （FormationResistivityH）和垂直电阻率（FormationResistivityV），通过该道可 修改地层模型值。其中，实线表示水平电阻率，虚线表示垂直电阻率。

第四道是反演后模拟的随钻电阻率与原始随钻电阻率响应曲线的对比结 果，P16H、P22H、P28H、P34H、P40H分别表示源距为16、22、28、34、40 英尺时，频率在2MHz下的相位电阻率曲线，P16Hm、P22Hm、P28Hm、P34Hm、 P40Hm分别表示模拟出的对应不同源距的随钻电阻率模拟响应曲线。曲线中 从上到下依次排列从大到小的不同源距的曲线，其中，虚线表示模拟出的随 钻电阻率模拟响应曲线，实线表示测量出的随钻电阻率原始响应曲线。

右下角表示的是地层模型，显示的是井眼轨迹与地层关系，其中颜色的 深浅表示地层电阻率值的高低。

当人机交互时，可修改第三道的地层模型值，以及右下角的地层模型层 边界面，使得第四道的随钻电阻率模拟响应曲线与实测的随钻电阻率原始响 应曲线相一致时，表示此时的地层模型已接近真实的地层，当满足相关系数S 时即可输出所求的各层的电阻率。

本发明的此种方法可以大大提高油层的识别能力和含油饱和度的评价精 度，为射孔和试油方案的设计提供坚实的依据。

本发明实施例的利用随钻电阻率测井资料计算地层真电阻率的方法及装 置，充分考虑了地质背景、油藏条件、工程环境等因素，主动修改地层模型， 以模拟出的测井曲线与实测曲线是否吻合作约束，从而使得计算结果更为合 理。因此，利用本发明的参数计算方法及装置可以最大限度地恢复地层真实 面目，大大提高油层的识别能力和含油饱和度评价的精度。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以 上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于 本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上 均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。