基于阵列电成像测井的储层油水识别方法及识别系统

摘要

本发明涉及一种基于阵列电成像测井的储层油水识别方法及识别系统，针对泥浆侵入地层电阻率分布特点，建立“五参数地层模型”，适应了模拟不同泥浆类型、不同侵入地层电阻率分布特点要求，在阵列电成像测井正反演模型和处理方法方面具有开创性；基于阵列电成像测井“五参数反演”方法，进行泥浆侵入地层电阻率分布剖面重构，反映了泥浆侵入油层和水层电阻率分布特征或变化规律差异的实际不同，该方法具有较强的实用性，在储层流体性质定性识别和定量计算的实际应用方面具有开创性。

说明书

技术领域

本发明是油气资源地球物理勘查技术领域，主要用于泥浆侵入地层电阻率分布重构，进而进行孔隙流体识别的识别方法和识别系统。 

背景技术

测井学科是地球科学的一个重要领域，是油气田勘探开发的重要工程技术之一。在油气田勘探开发中，利用测井资料进行储层流体识别、储层参数计算以及产能评价具有十分重要的意义，其中电测井是目前油气评价最重要的核心技术。但实际电测井提供的视电阻率信息和地层真实情况差异很大，特别是淡水泥浆侵入油层的电阻率分布特征和规律与水层存在实际不同，但往往不能被测井实测视电阻率直观显示，因此，进行电测井反演，进行相关影响因素校正，恢复地层真实情况，对储层油水识别具有实际应用意义，但现有的“图版校正”、“三参数反演”和“线性四参数反演”和实际地层情况差异较大，致使反演效果存在很多不确定性。 

1、基于视电阻率高低、深浅电阻率幅度差异定性识别储层流体性质存在不确定性，因为复杂油气层的电阻率信息直观差异较小，甚至出现油、水层电性特征倒挂现象； 

2、基于常规“图版校正”方法，地层模型简单，手工工作量大，处理解释经验性要求高； 

3、基于常规双感应/侧向的“三参数反演”方法，地层模型为台阶状二段式地层模型，和实际泥浆侵入地层电阻率连续分布差异太大； 

4、基于阵列电测井的“四参数反演”方法，地层模型虽为三段式地层模型，但侵入带部分为线性单调变化模型，不满足淡水泥浆侵入油层电阻率非线性、非单调分布模拟的要求； 

发明内容

本发明的目的在于提供一套阵列电成像测井的储层油水识别系统及识别方法，用于常规储层/复杂储层油气识别和评价。 

本发明的技术方案为：一种基于阵列电成像测井的储层油水识别系统，所述的识别系统包括地层选取模块、地层参数值预设模块、电阻率分布模块、多层阵列感应测井/阵列侧向测 井响应模块，测井实测值模块、判断模块、修正模块、地层参数输出模块和油水识别模块； 

首先，地层选取模块对处理井段多地层精细划分选取，然后，测井实测值模块利用测井仪对地层电阻率信息进行检测，实测阵列感应/阵列侧向测井曲线特征值选取，得到测井实测值； 

同时，地层参数值预设模块对地层选取模块选取的地层进行地层参数预设：冲洗带半径r_xo、过渡带半径r_i、冲洗带电阻率R_xo、过渡带中部地层电阻率R_i0.5以及原状地层电阻率R_t： 

电阻率分布模块根据地层参数值预设模块对预设的地层参数形成三段式地层电阻率分布模型，多层阵列感应测井/阵列侧向测井响应模块利用三段式地层电阻率分布模型和预设的地层参数计算多层阵列感应测井/阵列侧向测井响应，得到计算测井响应； 

判断模块判断计算测井响应与测井实测值是否一致，若一致，输出模块输出真实的地层参数，油水识别模块利用真实的地层参数对三段式泥浆侵入剖面重构，进行油水识别；若不一致，修整模块对预设的地层参数进行修正，直至计算测井响应与测井实测值一致得到真实的地层参数，输出模块输出真实的地层参数，油水识别模块利用真实的地层参数对三段式泥浆侵入剖面重构，进行油水识别。 

一种基于阵列电成像测井的储层油水识别方法，包括如下步骤： 

①处理井段多地层精细划分选取，确定径向深度r； 

②对地层参数初值预设：冲洗带半径r_xo、过渡带半径r_i、冲洗带电阻率R_xo、过渡带中部地层电阻率R_i0.5以及原状地层电阻率R_t； 

将地层参数(r₁，r₂，R_xo，R_t，R_0.5)形成参数向量形式：x＝(x₁，x₂，x₃，x₄，x₅)^T    (1) 

③建立三段式地层电阻率分布模型： 

冲洗带：R_xo，r＜r_xo

过渡带：R_i＝ar²+br+c，r_xo＜r＜r_i

原状地层：R_t，r＞r_i

其中：过渡带电阻率系数确定如下式： 

$\left(\begin{array}{ccc}{r}_{\mathrm{xo}}^2& r_{\mathrm{xo}}& 1\\ r_{i0.5}^2& r_{i0.5}& 1\\ r_i^2& r_i& 1\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}a\\ b\\ c\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}{R}_{\mathrm{xo}}\\ R_{i0.5}\\ R_t\end{array}\right)$

r_i0.5代表侵入带一半；R_i0.5代表该点处电阻率 

④根据地层电阻率分布，计算阵列电阻率测井响应 

f_i＝f_i(x)，i＝1，......，5                                             (2) 

⑤确定5x5的Frechet导数阵 

$A=\left(\begin{array}{ccc}\frac{\partial f_1}{\partial x_1}& ...& \frac{\partial f_1}{\partial x_5}\\ ...& ...& ...\\ \frac{\partial f_5}{\partial x_1}& ...& \frac{\partial f_5}{\partial x_5}\end{array}\right)---\left(3\right)$

⑥确定实际测井值y_i与地层参数向量(x)计算的测井值f(x)之差构成的差值向量 

B＝(y₁-f₁，y₂-f₂，y₃-f₃，y₄-f₄，y₅-f₅)^T                           (4) 

⑦求解线性方程组 

AΔx＝B                                                           (5) 

⑧修正地层参数 

x＝x+Δx                                                          (6) 

⑨确定测井值与计算值平方差 

$\Phi =\underset{i=1}{\overset{5}{\Sigma }}{(y_i-f_i)}^2$

将(6)式回代，重复步骤③～⑨，直到目标函数Φ为最小为止，这时计算的电阻率和测井的电阻率基本一致，得到真实的地层参数，从而利用真实的地层参数对三段式泥浆侵入剖面重构，进行油水识别。 

本发明的有益效果为：针对泥浆侵入地层电阻率分布特点，建立“五参数地层模型”，适应了模拟不同泥浆类型、不同侵入地层电阻率分布特点要求，在阵列电成像测井正反演模型和处理方法方面具有开创性；基于阵列电成像测井“五参数反演”方法，进行泥浆侵入地层电阻率分布剖面重构，反映了泥浆侵入油层和水层电阻率分布特征或变化规律差异的实际不同，该方法具有较强的实用性，在储层流体性质定性识别和定量计算的实际应用方面具有开创性。 

附图说明

图1本发明基于阵列电成像测井的储层油水识别系统及识别方法流程图。 

图2为本发明对阵列感应资料自动分层与特征值读取示意图。 

图3为本发明反演重构阵列感应曲线与实测曲线对比图。 

图4为本发明地层电阻率分布剖面。 

图5为本发明对阵列侧向资料处理成果示意图。 

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的具体实施方式： 

附图1为基于阵列电成像测井的储层油水识别系统及识别方法流程图。其主要由1测井层段精细划分；2测井曲线特征值读取；3地层参数初值确定；4模拟地层电测井响应；5地层参数调整；6地层五参数输出；7地层电阻率剖面重构组成。测井层段精细划分主要实现基于阵列电测井资料自动分层，确定层界面与层厚；测井曲线特征值读取实现对已分层阵列电测井资料特征值读取；地层参数初值确定主要依据层厚与地层电阻率特征值初步估计地层参数；模拟地层阵列电测井响应采用几何因子法与有限元法实现对感应测井与侧向测井的快速正演；地层参数调整实现基于实测曲线与模拟曲线对比产生迭代步长；地层五参数输出实现对满足精度的地层参数反演结果输出；地层电阻率剖面重构实现基于五参数的地层径向电阻率剖面重构显示。 

附图2为本发明对阵列感应资料进行自动分层与特征值自动提取，其中8为自动分层曲线。本发明可选择针对不同分辨率(1ft、2ft、4ft)阵列感应测井曲线进行分层，并输出自动分层曲线；曲线特征值自动提取，可实现对阵列电测井资料响应特征值逐层提取，并生成特征值表格，如表1。同时，根据测井特征值产生地层参数预测初值：根据不同探测深度曲线产生地层侵入带、过渡带与原状地层电阻率，并根据曲线差异与特征生成冲洗带半径、过渡带半径初值。 

表1 

  界面位置/m   M2R2/Ω·m   M2R3/Ω·m   M2R6/Ω·m   M2R9/Ω·m   M2RX/Ω·m   3880.625-3882.875   4.103   3.648   3.653   3.656   3.613   3882.875-3884.500   2.975   2.896   2.970   2.990   2.953   3884.500-3885.750   13.69   11.12   12.33   12.61   12.92   3885.750-3887.250   3.190   3.226   3.420   3.564   3.599   3887.250-3888.250   2.425   2.556   2.924   3.108   3.259   3888.250-3889.750   5.095   5.504   6.739   7.311   8.132   3889.750-3890.875   4.577   4.710   5.419   5.869   6.407   3890.875-3892.125   7.560   7.113   7.645   8.042   8.294   3892.125-3893.125   1.868   1.891   1.880   1.901   1.883   3893.125-3893.500   3.668   3.381   3.381   3.364   3.342   3893.500-3894.250   2.716   2.649   2.675   2.684   2.705   3894.250-3896.375   4.040   3.963   4.039   4.123   4.199   3896.375-3897.375   1.801   1.716   1.677   1.697   1.689   3897.375-3898.625   1.668   1.555   1.491   1.486   1.472   3898.625-3900.250   1.548   1.417   1.360   1.348   1.345   3900.250-3901.000   1.835   1.866   1.843   1.832   1.850

附图3为本发明基于五参数模型重构阵列感应曲线与实测曲线对比图。由五参数初值，采用如下方法确定地层电阻率： 

冲洗带：R_xo，r＜r_xo

过渡带：R_i＝ar²+br+c，r_xo＜r＜r_i

原状地层：R_t，r＞r_i

并采用几何因子理论与有限元理论对阵列感应、阵列侧向曲线进行正演重构，并将重构曲线与实测曲线进行对比，判断反演结果是否满足精度，若满足精度则进入6进行参数成果输出与地层电阻率剖面重构，若不满足，则采用公式(3)-(6)式确定参数迭代步长，重新迭代求解。 

附图4为五参数反演参数输出。本发明和输出某层电阻率径向分布剖面，其中9为由反 演后五参数确定的地层电阻率分布曲线；10为反演重构该层阵列感应(侧向)响应；11为实测响应。基于五参数重构的地层电阻率分布剖面能直观的显示储层电阻率分布的非线性变化，五参数模型能很好的兼容“三参数”、“四参数”模型，如图4(a)显示了储层“低阻环”特征，而图4(b)中过渡带电阻率为线性变化。同时，成果输出中实测特征值与重构特征值的对比可以直观显示反演结果的精度。 

附图5为本发明对阵列侧向处理结果。图5(a)为实测曲线与自动分层数据；图5(b)为五参数成果输出与储层径向重构电阻率剖面。