基于水平井水平段虚拟直井化的深度域约束反演方法

摘要

本发明涉及基于水平井水平段虚拟直井化的深度域约束反演方法，水平井按照设计轨迹钻遇砂体后，等间隔设置采样点；计算采样点投影于地面的XY大地坐标和相对井口的水平位移量，建立直井文件并设定为采样点坐标；沿着钻井方向提取采样点前后10米内的水平段测井数据，将提取的测井数据按照测井垂直深度进行升序排列，删除重复的垂深值及其对应的测井数据；将经过提取、排序和删除后的垂深值及测井值加载到新建的直井文件中，形成虚拟的直井；按设定的采样点分别提取测井资料并形成一系列虚拟直井参与反演计算；本方法通过虚拟直井的方式不断将水平段资料应用到反演预测中，及时预测钻头前方目标砂体的埋深及厚度变化情况，以便于轨迹调整。

说明书

技术领域

本发明属于储层预测技术领域，涉及一种将水平井水平段测井数 据通过虚拟直井的方式参与约束反演的方法。

背景技术

在水平井实施前期，往往需要依据导眼井实钻信息进行约束反演 技术，预测目标砂体顶部构造及底部构造趋势，结合预测的目标砂体 空间分布及埋深变化设计水平井轨迹。就目前水平井实施现状而言， 水平井水平段测井资料无法应用于反演预测过程中，主要原因在于水 平段测井资料并非垂直于地面的，当水平段绝对平行于地表时，目标 砂体埋藏深度是唯一的，也就是说一个埋藏深度对应无数个测井值， 无法实现一个埋藏深度对应一个数值的反演原则。如果将水平段测井 资料按照斜井的方式加载，由于水平段数据横向连续纵向唯一，约束 反演时造成测井数据横向上难以得到外推，纵向上外推能力得到人为 放大，失去了反演预测和单砂体顶底构造刻画的意义。鉴于以上原因， 利用导眼井约束反演数据刻画的目标砂体仅仅可以用于前期轨迹设 计，在实际钻井过程中无法将水平段测井资料参与到反演计算中，特 别是当钻遇岩性与预测岩性不一致时，水平井轨迹只能依靠邻近直井 资料以及技术人员的经验做出判断，水平段测井资料得不到有效利 用，风险被极大提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于水平井水平段虚拟直井化的深度 域约束反演方法，以解决水平段测井数据无法得到有效利用而钻井风 险极大的问题。

为实现上述目的，本发明的基于水平井水平段虚拟直井化的钻井 轨迹调整方法步骤如下：

（1）根据设计轨迹对水平井进行实钻，钻遇目标砂体后，沿着 水平井水平段实际的钻井轨迹方向等间隔设置采样点，采集该水平钻 井过程中的测井数据；

（2）计算各采样点投影于地面的XY大地坐标以及各采样点相对 井口的水平位移量；对实测水平段测井数据按照测井样点距离井口的 水平位移量进行升序排列；

（3）提取采样点所在水平段前后设定范围内的水平段测井数据， 并按照埋藏垂深进行升序排列，删除重复的垂深值及其对应的测井数 据；

（4）新建直井坐标并设为步骤（1）中采样点投影于地面的XY大 地坐标；将步骤（3）中经过提取、排序及删除整理后得到的垂深和 伽马值加载到新建直井中形成虚拟直井；

（5）重复步骤（2）至步骤（4），将每个采样点及其提取的水平 段测井数据分别加载到每个虚拟直井中，形成一系列虚拟直井，对该 虚拟直井测井数据按照垂深进行重采样，使垂深纵向递增量统一。

（6）根据钻井进度，当达到步骤（1）中所述采样点间隔后，重 复步骤（2）至步骤（5），不断增加新的采样点，并形成新的虚拟直 井，将新老虚拟直井全部参与反演计算，每增加一个虚拟直井就反演 一次，不断预测新采样点前方目标砂体顶底构造及厚度变化情况，以 便于及时调整轨迹。

进一步的，所述步骤（1）中采样点间隔大于地震资料采集时的 最小道间距，采样点密度及采样条件不受限制。

进一步的，所述步骤（1）中测井数据包括井口坐标、井口高程、 实钻A靶点坐标、水平井水平段岩性数据、水平段随钻伽马测井数据、 水平段各样点距井口南北位移、东西位移、各样点对应的垂深、倾角 及方位角。

进一步的，所述步骤（2）是根据所设定的采样点的南北向位移 和东西向位移分别计算各采样点投影于地面的XY大地坐标，以及计 算各采样点相对于井口的水平位移量。

进一步的，所述步骤（3）水平段前后设定范围是采样点前后各 一半于采样点间隔距离或设定固定长度。

进一步的，所述步骤（4）中的新建直井被赋予采样点坐标，作 为参与约束反演的地面坐标位置。

本发明的基于水平井水平段虚拟直井化的深度域约束反演方法通 过计算水平段各样点投影于地表的XY坐标，以及通过横向连续的水 平段测井数据稀疏提取，将水平段测井数据形成一系列实际并不存在 的虚拟直井，进而参与反演计算，既保证了水平段测井数据在反演过 程中的横向外推作用也起到了水平段资料约束效果；由于水平段无法 达到绝对水平，所提取的数据将形成具有一定长度的测井曲线，解决 了虚拟直井所对应的采样点仅具有一个测井值，不具有长度概念从而 无法约束反演的问题，以虚拟直井的方式将水平段测井数据稀疏提 取，解决了水平段测井资料无法应用于反演而增大钻井风险的难题。

附图说明

图1是本发明方法的原理示意图；

图2是本发明实施例的水平井水平段实钻轨迹及实钻岩性数据 图；

图3是实施例的原始用于轨迹设计的导眼井约束反演剖面图；

图4是图3中加入一次侧钻采样点及二次侧钻前150米采样点约 束反演剖面图；

图5是图3中加入一次侧钻采样点及二次侧钻前800米采样点约 束反演剖面图。

具体实施方式

如图1所示，基于水平井水平段虚拟直井化的深度域约束反演方 法步骤如下：

（1）经过导眼井约束反演预测得到目标砂体厚度及埋藏深度后， 水平井根据设计轨迹钻遇目标砂体，在钻进过程中，不断根据水平段 钻进长度等间隔设置采样点，采样点密度及采样条件不受限制，由技 术人员根据工作量大小自行设定，要求采样间隔大于地震资料采集最 小道间距；采集该水平钻井过程中的测井数据，该测井数据包括井口 坐标、井口高程、实钻A靶点坐标、水平井水平段岩性数据、水平段 随钻伽马测井数据、水平段各样点距井口南北位移、东西位移、各样 点对应的垂深、倾角及方位角。

（2）根据所设定的采样点的南北向位移和东西向位移分别计算采 样点投影于地面的XY大地坐标，以及采样点相对井口坐标的水平位 移量，即距离井口直线距离；对实际测量得到的水平段测井数据按照 每个测井点距离井口的水平位移量大小进行升序排列，即测井点至井 口由近到远排列。

（3）为避免采样点为单一点，其所对应的水平段测井数据唯一， 不具有长度概念所造成的无法约束反演问题，沿着钻井行进方向提取 步骤（1）中所设定采样点前后各一半于采样点间隔（或一定长度， 如10米）范围内的水平段测井数据，形成等于采样点间隔长度的测 井数据序列；将提取出来的测井数据按照埋藏深度进行升序排列，形 成由浅到深的数据序列，删除重复的埋藏深度值及其对应的测井数 据。

（4）在反演软件中新建直井井位文件，新建直井坐标设为步骤（1） 中采样点投影于地面的XY大地坐标；前述新建直井并非真实完钻直 井，测井数据仅局部深度范围内存在，即虚拟的直井。

（5）将步骤（3）中经过提取、排序以及删除整理后得到的测井 序列里的埋藏垂直深度和随钻测量伽马值加载到步骤（4）新建的直 井文件中，由于仅仅提取了采样点前后一定范围的测井数据，因此新 建直井文件中的测井数据并不像真实完钻直井一样从浅到深数据完 整，数据仅存在于一定深度范围内，其他深度段并无测井数据；由于 新建直井并非真实从井口钻井得到，因此定义为虚拟直井。

（6）重复步骤（2）至步骤（5），将每个采样点及其所对应的经 过提取、排序、删除后的水平段测井数据分别加载到所对应的虚拟直 井中，形成沿着水平井钻井方向均匀分布的一系列虚拟直井；对所有 虚拟直井测井数据进行重采样，使垂深纵向递增量全部统一，进而和 其他真实完钻的直井一起参与到深度域约束反演计算中。

（7）结合钻井进度，不断增加新的采样点，重复步骤（2）至步 骤（6），将新老采样点资料全部参与反演计算，每增加一个虚拟直 井就反演一次，不断预测新采样点（即钻头所在位置）前方目标砂体 的埋藏深度及厚度变化情况，以及时调整钻井轨迹。

以某地区某水平井为例，对本发明的基于水平井水平段虚拟直井 化的钻井轨迹调整方法进行详细说明。如图2所示为该井水平段实钻 轨迹及实钻岩性数据，按照图3导眼井约束反演预测结果设计轨迹， 一次侧钻钻进350米内均钻遇目标砂体，继续钻进至475米后始终为 煤层及泥岩，该井实施过程中一次侧钻时未利用水平段测井资料，将 一次侧钻水平段数据以虚拟直井的方式约束反演后认为目标砂体在 350米以外的埋藏深度比图2预测深度浅，需要上调轨迹，如图4。 钻井技术人员根据钻井技术相关要求撤回钻头至距A0点100米处向 上调整钻头，二次侧钻时及时应用水平段资料预测砂体展布，二次侧 钻1000米内全部钻遇目标砂体，B0点资料未参与反演，为验证点。

本发明方法具体操作步骤如下：

（1）水平段一次侧钻进至350米后钻遇连续煤层，针对一次侧 钻资料每隔50米设置采样点，采集并整理水平钻井过程中相关测井 数据，如井口坐标、井口高程、实钻A靶点坐标，实钻水平段岩性数 据、水平段随钻伽马测井数据、水平段各样点距井口南北位移、东西 位移及各样点对应的垂深、倾角及方位角等数据，将测井数据按照测 井点到井口水平距离由小到大升序排列整理。

（2）根据各采样点的南北向位移和东西向位移分别计算采样点 投影于地面的XY大地坐标；根据XY坐标计算各采样点相对于井口的 水平位移量，即直线距离。

（3）按照步骤（2）中得到的采样点XY坐标及距离井口的水平 位移量，沿着钻井轨迹方向提取采样点前后一半于采样点间隔或固定 长度（本实施例为10米）范围内的测井数据，形成一定长度的测井 序列，如表1所示；对所提取的测井数据按照垂深进行从浅到深升序 排列，并删除重复的垂深值及其所对应的其他数据，如表1中第11、 12、14、15、16、17、18、19、21、22行。

表1

（4）在反演软件中新建直井文件，将步骤（2）中计算得到相对 于地面的采样点坐标赋予新建直井，并将步骤（2）、步骤（3）中经 过提取、排序、删除整理得到的垂深和伽马值加载至新建直井文件中， 形成仅局部深度段存在测井数据的虚拟直井。

（5）重复步骤（2）至步骤（4），将每个采样点坐标及其所对 应的测井数据经过整理，加载到反演软件中相应的虚拟直井处，在平 面上形成沿着水平段钻井轨迹均匀分布的一系列虚拟直井。

（6）将所得到的一系列虚拟直井进行重采样，目的在于确保每 口虚拟直井纵向采样率是相同的，进而和其他真实完钻的直井一起参 与深度域反演计算中。

（7）结合钻井的进度，及时增加新的采样点，重新进行反演计 算，直接预测钻头前方目标砂体的埋藏深度及厚度变化情况，指导钻 头行进轨迹，如图4、5所示。将水平段资料以虚拟直井的方式参与 反演后，目标砂体分布特征和图3中未应用水平段预测的砂体分布有 较大的差异，如图3中预测600米A12处砂体顶部埋深为2776米， 底部埋深为2785米，实际钻井揭示预测埋深较大，图5中加入水平 段测井资料后预测600米处砂体顶部埋深为2772米，底部埋深为2779 米，更加符合实钻信息；A12至B0点为验证水平段，实钻情况与图5 中预测结果一致，说明用虚拟直井的方式将水平段测井资料应用到反 演预测中具有明显的效果。