一种确定储层岩溶发育程度的方法及装置

摘要

本发明提供了一种确定储层岩溶发育程度的方法及装置，属于测井解释技术领域。所述方法包括：从待定储层的电成像测井图像数据中提取垂直溶蚀孔缝特征和水平溶蚀孔缝特征并统计测井特征参数；根据所述垂直溶蚀孔缝特征、水平溶蚀孔缝特征及测井特征参数确定所述待定储层所属的岩溶相带并划分岩溶发育程度；根据所述岩溶相带与所述岩溶发育程度划分结果确定所述待定储层的有效储层发育程度。本发明通过从电成像测井图像数据中提取的垂直溶蚀孔缝特征、水平溶蚀孔缝特征及测井特征参数对待定储层的岩溶发育程度进行划分，能够快速、直观地识别储层岩溶相带并划分出岩溶发育程度，判别结果与岩心显示一致，为油气田勘探开发提供了重要的技术支持。

说明书

技术领域

本发明涉及一种确定储层岩溶发育程度的方法及装置，属于测井解释技术领域。

背景技术

风化壳岩溶型油气藏是碳酸盐岩油气资源的重要类型之一，大量的研究表明控制 风化壳岩溶型储层发育和分布的关键因素在于岩溶作用发育程度，通过岩溶作用对原 地层改造形成溶蚀缝洞体，对储层储集性能及渗流能力提升具有重要影响。因此，如 何利用现有测井方法准确识别风化壳岩溶型储层并划分岩溶作用发育程度，能够对储 层有效性判别、油气储量上交及油气井开发改造措施制定提供重要的技术依据。

现有技术对岩溶发育程度评价主要以岩心观察描述为主，通过储层取心或露头岩 石钻孔取样观察岩石表面岩溶孔、裂缝发育情况进行定性划分。这类方法对岩心依赖 程度较高，成本较大，可操作性差；此外，由于油田现场获取的岩心往往不连续，并 且在裂缝发育层段完整取心非常困难，岩心上观察到的岩溶发育特征难以代表储层整 体情况，从而影响对储层综合判别。

虽然现有技术曾利用成像测井结合常规测井技术将风化壳岩溶储层从纵向上划 分为表生岩溶带、垂直渗流带、水平潜流带等岩溶相带，并根据不同岩溶带的成像测 井特征图版和测井响应特征模式对岩溶带进行定性识别，但没有对各岩溶带的具体岩 溶作用的发育程度进行划分和评价，因而对成像测井资料的处理解释应用基本还停留 在定性分析阶段，不能满足风化壳岩溶型储层测井评价的需要。

发明内容

本发明为解决现有岩溶发育程度划分方法存在的多解性强、操作性差、无法满足 风化壳岩溶型储层测井评价需要的问题，提出了一种确定储层岩溶发育程度的方法及 装置，具体包括如下的技术方案：

一种确定储层岩溶发育程度的方法，包括：

从待定储层的电成像测井图像数据中提取垂直溶蚀孔缝特征和水平溶蚀孔缝特 征并统计测井特征参数；

根据所述垂直溶蚀孔缝特征、水平溶蚀孔缝特征及测井特征参数确定所述待定储 层所属的岩溶相带并划分岩溶发育程度；

根据所述岩溶相带与所述岩溶发育程度划分结果确定所述待定储层的有效储层 发育程度。

一种确定储层岩溶发育程度的装置，包括：

特征及参数提取单元，用于从待定储层的电成像测井图像数据中提取垂直溶蚀孔 缝特征和水平溶蚀孔缝特征并统计测井特征参数；

发育程度划分单元，用于根据所述垂直溶蚀孔缝特征、水平溶蚀孔缝特征及测井 特征参数确定所述待定储层所属的岩溶相带并划分岩溶发育程度；

发育程度确定单元，用于根据所述岩溶相带与所述岩溶发育程度划分结果确定所 述待定储层的有效储层发育程度。

本发明的有益效果是：通过从电成像测井图像数据中提取的垂直溶蚀孔缝特征、 水平溶蚀孔缝特征及测井特征参数对待定储层的岩溶发育程度进行划分，能够快速、 直观地识别储层岩溶相带并划分出岩溶发育程度，判别结果与岩心显示一致，为油气 田勘探开发提供了重要的技术支持。

附图说明

图1是以示例的方式示出了确定储层岩溶发育程度的方法的流程图。

图2是实施例一提出的确定储层岩溶发育程度的方法的流程图。

图3是实施例一提出的生成全井眼覆盖的电成像测井图像数据的流程图。

图4是实施例一提出的通过对电成像测井资料处理获得的静态及动态的全井眼 图像信息示意图。

图5是实施例一提出的电成像测井图像提取的垂直溶蚀孔缝、水平溶蚀孔缝边界 与特征参数示意图。

图6是实施例一提出的岩溶带及岩溶发育程度划分结果示意图。

图7是实施例二提出的确定储层岩溶发育程度的装置的结构图。

具体实施方式

在本领域中，由于现有方法无法对风化壳岩溶型储层各岩溶带的具体岩溶作用的 发育程度进行划分，从而无法确定储层的整体情况，影响该类储层测井评价结果。而 本申请的申请人在对风化壳岩溶型储层研究中发现：垂直渗流带岩溶作用以垂向溶蚀 为主，发育垂直溶蚀孔缝；水平潜流带岩溶作用以水平溶蚀为主，发育层状溶蚀孔缝； 溶蚀孔缝发育程度反映了地层岩溶作用程度。因此，可以通过在电成像测井图像上对 垂直渗流带、水平潜流带溶蚀孔缝特征的识别和提取来划分储层岩溶作用发育程度。

结合图1所示，本实施例提出的确定储层岩溶发育程度的方法包括：

步骤11，从待定储层的电成像测井图像数据中提取垂直溶蚀孔缝特征和水平溶 蚀孔缝特征并统计测井特征参数。

其中，通过已有的电成像测井仪器测量可以获得待定储层的电成像测井图像资 料，并通过预定处理方法将电成像测井资料处理后获得静态图像和动态图像，通过预 定的概率插值处理方法可以将静态图像和动态图像处理获得全井眼覆盖的电成像测 井图像数据。

通过图像分析方法从待定储层的电成像测井图像数据中定量提取垂直溶蚀孔缝 特征和水平溶蚀孔缝特征，并统计单位深度范围内垂直溶蚀孔缝和水平溶蚀孔缝的特 征参数。

可选的，获得垂直溶蚀孔缝特征和水平溶蚀孔缝特征的过程包括三个部分：特征 颜色、特征形态和特征纹理。本实施例在电成像测井图像的基础上，通过对特征颜色、 特征形态和特征纹理综合分析后判定特征所属类别。

可选的，垂直溶蚀孔缝和水平溶蚀孔缝特征参数包括孔缝面孔率、平均粒径及数 量。本实施例在图像特征提取的基础上，统计单位深度范围内垂直溶蚀孔缝和水平溶 蚀孔缝特征的面孔率、平均粒径及数量。

步骤12，根据垂直溶蚀孔缝特征、水平溶蚀孔缝特征及测井特征参数确定待定 储层所属的岩溶相带并划分岩溶发育程度。

其中，待定储层所属的岩溶相带可根据垂直溶蚀孔缝特征及水平溶蚀孔缝特征进 行判别，若垂直溶蚀孔缝的面孔率Ap_V大于水平溶蚀孔缝的面孔率Ap_H，则可确定对 应的待定储层位于垂直渗流岩溶带，反之则位于水平潜流岩溶带。

可选的，利用测井特征参中的溶蚀孔缝的面孔率、粒径、数量以及地层孔隙度和 岩溶厚度等参数可确定垂直渗流岩溶带岩溶发育指数Kf_V以及水平潜流岩溶带岩溶 发育指数Kf_H。

根据确定的垂直渗流岩溶带岩溶发育指数Kf_V与水平潜流岩溶带岩溶发育指数 Kf_H即可直接划分岩溶发育程度，Kf_V或Kf_H值越大，表明地层岩溶发育程度越高， Kf_V或Kf_H值越小，则表明岩溶发育程度较低。

步骤13，根据岩溶相带与岩溶发育程度划分结果确定待定储层的有效储层发育 程度。

根据岩溶相带和岩溶发育程度划分结果，确定有效储层发育情况。不同岩溶相带 与有效储层之间的对应关系为：垂直渗流带发育好储层、水平潜流带发育一般储层或 者差储层。在储层所处有利岩溶相带基础上，若岩溶发育程度达到最好或较好的级别， 则对应储层为优质储层，其储层产能能够达到工业产能；若岩溶发育程度为较差的级 别，则储层较差，不能达到工业产能要求。

采用本实施例提出的技术方案，通过从电成像测井图像数据中提取的垂直溶蚀孔 缝特征、水平溶蚀孔缝特征及测井特征参数对待定储层的岩溶发育程度进行划分，能 够快速、直观地识别储层岩溶相带并划分出岩溶发育程度，判别结果与岩心显示一致， 为油气田勘探开发提供了重要的技术支持。

下面通过具体的实施例对本发明提出的技术方案进行详细说明：

实施例一

结合图2所示，本实施例提出的确定储层岩溶发育程度的方法包括：

步骤21，获取待定储层的测井数据及地质录井资料。

待定储层的测井数据主要包括研究区目的层段电成像测井资料，同时还可以包括 其它常规测井资料、地质资料、录井资料以及岩心描述、分析等相关资料，以便对岩 溶发育部位及地层层位进行综合判别。

步骤22，生成全井眼覆盖的电成像测井图像数据。

其中，通过对电成像测井资料进行预处理、静态增强、动态增强、全井眼图像生 成处理后可获得全井眼覆盖的电成像测井图像数据，结合图3所示，其过程可以包括：

步骤221，对待定储层的电成像测井资料进行加速度校正及均衡化处理，获得原 始电成像测井图像数据；

步骤222，对原始电成像测井图像数据进行静态增强处理，获得反映全井段岩石 颜色变化的静态图像数据；

步骤223，对原始电成像测井图像数据进行动态增强处理，获得反映全井段岩石 颜色变化的动态图像数据；

步骤224，采用全井眼图像处理方法对静态图像数据以及动态图像数据中的未覆 盖部分进行概率插值处理，获得全井眼覆盖的电成像测井图像数据。

本步骤以某油气田A井为例，通过增强处理后的静态图像数据和动态图像数据 可参考图4中的左侧两部分图像所示，全井眼图像处理后的静态图像数据和动态图像 数据可参考图中的右侧两部分图像所示。由此可知，通过全井眼图像处理，能够有效 去除原始图像中的空白部分，使图像特征更完整、直观，为后期图像特征自动识别和 提取奠定了基础。

步骤23，从待定储层的电成像测井图像数据中提取垂直溶蚀孔缝特征和水平溶 蚀孔缝特征并统计测井特征参数。

通过已有的图像处理技术可从全井眼覆盖的静态图像数据和动态图像数据上提 取垂直溶蚀孔缝特征以及水平溶蚀孔缝特征。定量提取图像特征的具体方法可以包括 三个部分：特征颜色、特征形态和特征纹理。本步骤在电成像测井图像分割的基础上， 通过对特征颜色、特征形态和特征纹理综合分析后确定各特征所属类别。

可选的，特征颜色主要指特征对象包含的像素点内灰度值大小及其分布，采用灰 度最大值Gmax、灰度最小值Gmin和灰度均值Gavg进行描述。

可选的，特征形态的分析主要采用特征面积A、宽长比F、圆度R以及方向D 四个参数进行描述，该四个参数可通过以下方法确定：

设成像测井图像单像素点面积为单位面积，特征面积A则为特征对象所包含的 实际像素点数；

宽长比F描述了特征对象的细长程度，F＝W/L，其中L为对象最小外接矩形的 长度，W为对象最小外接矩形的宽度；

圆度R描述了特征对象的似圆程度，R＝P²/A，其中P为对象周长，基于对象的 边界点计算，A为特征面积；

方向D描述了特征对象延伸方位，即特征对象长轴方向与水平方向之间的夹角。

可选的，对特征纹理分析，本步骤提出利用灰度共生矩阵方法定量计算纹理二阶 矩W_M、对比度W_C和均匀性W_H等纹理特征参数进行描述，可通过以下方法确定：

对图像S，如果函数f(x₁,y₁)定义了两种参数之间的空间关系，则S的灰度共生 矩阵p中各元素定义为：

式(1)中，等号右侧的分子部分表示是具有空间关系f(x₁,y₁)且值分为g₁和g₂的 元素对的个数，分母部分表示S中元素对总的个数(#S)；

则纹理二阶矩W_M、对比度W_C和均匀性W_H参数计算公式可为：

W_M＝∑g₁∑g₂p²(g₁,g₂)(2)

W_C＝∑g₁∑g₂|g₁-g₂|p(g₁,g₂)(3)

$W_H={\mathrm{\Sigma g}}_1{\mathrm{\Sigma g}}_2\frac{p(g_1,g_2)}{k+\left|g_1-g_2\right|}---\left(4\right)$

根据提取获得的垂直溶蚀孔缝特征以及水平溶蚀孔缝特征，统计单位深度范围内 各溶蚀孔缝的面孔率Ap、平均粒径Gs及数量N。

其中，数量N描述了特征发育的程度，通过单位深度特征计数累加确定；

面孔率Ap描述了特征发育的强弱且其中，A_i表示提取出的特 征对象的面积；S₀表示统计的单位深度图像总面积；

平均粒径Gs描述了特征平均尺寸，可采用Feret直径描述。单个特征粒径Gs_i可通过测量特征对象在多个方向上的直径取平均值，单位深度范围内的平均粒径可以 确定为$Gs={\Sigma }_{i=1}^N{\mathrm{Gs}}_i/N.$

图5所示的是本步骤的特征提取效果及特征参数统计结果，其中左起第一至第三 部分图像分别表示深度、全井眼静态图像、动态图像信息；第四部分图像为提取出的 垂直溶蚀孔缝以及水平溶蚀孔缝的特征边界；第五至第七部分图像分别为统计得到的 垂直溶蚀孔缝和水平溶蚀孔缝的面孔率、平均粒径及数量参数，其中的曲线A表示 垂直溶蚀孔缝面孔率，曲线B表示水平溶蚀孔缝面孔率，曲线C表示垂直平均粒径， 曲线D表示水平平均粒径，曲线E表示垂直数量参数，曲线F表示水平数量参数。

步骤24，根据垂直溶蚀孔缝特征、水平溶蚀孔缝特征及测井特征参数确定待定 储层所属的岩溶相带并划分岩溶发育程度。

其中，岩溶相带所属的类型可根据垂直溶蚀孔缝特征及水平溶蚀孔缝特征的面孔 率进行判别，若垂直溶蚀孔缝的面孔率Ap_V大于水平溶蚀孔缝的面孔率Ap_H，则对应 地层位于垂直渗流岩溶带，反之则位于水平潜流岩溶带。

可选的，本实施例通过溶蚀孔缝的面孔率、粒径、数量以及地层孔隙度、岩溶厚 度等参数确定的垂直渗流岩溶带岩溶发育指数Kf_V和水平潜流岩溶带岩溶发育指数 Kf_H对岩溶发育程度进行划分。

其中，垂直渗流岩溶带岩溶发育指数Kf_V可采用下式确定：

式中的Kf_V表示垂直渗流岩溶带岩溶的发育指数；Ap_V表示垂直溶蚀孔缝面孔 率；Gs_V表示垂直溶蚀孔缝平均粒径；N_V表示垂直溶蚀孔缝数量；表示对应地层 常规测井计算孔隙度；H_V表示确定的垂直渗流岩溶带总厚度；a_V、b_V、c_V、d_V、e_V分别表示预定地区参数，根据待定储层的垂直渗流带整体岩溶发育强度和规模确定。

水平潜流岩溶带岩溶发育指数Kf_H可采用下式确定：

其中，Kf_H表示水平渗流岩溶带岩溶的发育指数；Ap_H表示水平溶蚀孔缝面孔率； Gs_H表示水平溶蚀孔缝平均粒径；N_H表示水平溶蚀孔缝数量；表示对应地层常 规测井计算孔隙度；H_H表示确定的水平潜流岩溶带总厚度；a_H、b_H、c_H、d_H、e_H分别表示预定地区参数，根据待定储层的水平潜流带整体岩溶发育强度和规模确定。

根据确定的垂直渗流岩溶带岩溶发育指数Kf_V与水平潜流岩溶带岩溶发育指数 Kf_H即可划分岩溶发育程度，Kf_V或Kf_H值越大，则表明地层岩溶发育程度越高，反 之，则表明岩溶发育程度较低。可选的，根据岩溶发育指数可将地层岩溶发育程度定 量划分为三个等级：

Ⅰ级岩溶：垂直渗流岩溶带Kf_V≥CPv_I；水平潜流岩溶带Kf_H≥CPh_I；

Ⅱ级岩溶：垂直渗流岩溶带CPv_II≤Kf_V<CPv_I；水平潜流岩溶带 CPh_II≤Kf_H<CPh_I；

Ⅲ级岩溶：垂直渗流岩溶带Kf_V<CPv_II；水平潜流岩溶带Kf_H<CPh_II。

其中，CPv_I、CPv_II、CPh_I、CPh_II分别为垂直渗流岩溶带、水平潜流岩溶带Ⅰ 级、Ⅱ级岩溶发育划分标准，根据地区实际岩溶发育程度取值，通常可取值为6.5、 3.5、6.0、3.0。

例如，图6所示的是通过岩溶特征参数划分的岩溶相带及岩溶发育程度。其中， 左起第一部分图像中的曲线a表示常规自然伽马(GR)，曲线b表示光电吸收截面指数 (PE)，曲线c表示井径(CAL)；第二部分图像中的曲线d表示密度(DEN)，曲线e表示 中子(CNL)，曲线f表示声波(AC)；第三部分图像中的曲线g表示深侧向电阻率(RD)， 曲线h表示浅侧向电阻率(RS)；第四部分为深度；第五至第七部分图像分别为全井眼 静态图像、动态图像信息及提取出的垂直溶蚀孔缝以及水平溶蚀孔缝特征边界；第八 部分图像中的曲线i表示垂直溶蚀孔缝特征的面孔率，曲线j表示水平溶蚀孔缝特征 的面孔率；第九部分图像中的曲线k表示垂直溶蚀孔缝特征的粒径，曲线m表示水 平溶蚀孔缝特征的粒径；第十部分图像中的曲线n表示垂直溶蚀孔缝特征的数量参 数，曲线o表示水平溶蚀孔缝特征的数量参数；第十一部分图像中的曲线p表示孔隙 度；第十二部分图像为岩溶相带识别结果，该结果包括三个部分：最上部分为岩溶顶 部，中间部分为垂直渗流带，最下部分为水平潜流带；第十三部分图像为计算得到的 岩溶发育指数，其中的曲线q表示垂直渗流岩溶带岩溶发育指数，曲线r表示水平潜 流岩溶带岩溶发育指数；第十四部分图像为根据岩溶发育指数划分的岩溶发育程度级 别，最上部分为Ⅰ级岩溶，中间部分为Ⅱ级岩溶，最下部分为Ⅲ级岩溶；第十五部分 图像为有效储层解释结果，其中的Ⅰ级岩溶和Ⅱ级岩溶能够达到工业产能的要求。

由图6可知，该井段上部以垂直溶蚀孔缝特征为主，划分为垂直渗流岩溶带；下 部为水平潜流岩溶带。综合常规孔隙度、识别的岩溶带发育厚度计算岩溶发育指数表 明，垂直渗流岩溶带岩溶发育程度整体较高，岩溶发育指数基本都在6.5以上，可划 为Ⅰ级岩溶发育；水平潜流岩溶带从上部到下部孔缝面孔率、粒径变小，岩溶程度逐 渐降低，上部岩溶发育指数分布在6-8之间，可划为Ⅰ级岩溶，下部岩溶发育指数主 要分布在4-6之间，可划分为Ⅱ级。

步骤25，根据岩溶相带与岩溶发育程度划分结果确定待定储层的有效储层发育 程度。

根据岩溶相带和岩溶发育程度划分结果，确定有效储层发育情况。如图6中所示 的3954.0-3965.0m井段位于垂直渗流岩溶带和水平潜流岩溶带上部，整体属于有利 储层发育部位，同时该段计算岩溶发育指数值较大，表明岩溶发育程度高，岩溶发育 程度为Ⅰ级，综合判定为工业气层段。

将本实施例在某油气田A井进行了现场应用，能够快速、直观识别储层岩溶相 带并划分出岩溶发育程度，判别结果与岩心显示一致，为油气田勘探开发提供了重要 的技术支持。

本实施例提出的确定储层岩溶发育程度的方法具有以下的优点：

1)提出并实现了基于电成像测井图像特征提取的风化壳岩溶型储层岩溶作用发 育程度的划分方法，直接从电成像测井图像上提取岩溶特征并定量计算其特征参数进 行岩溶发育程度划分，避免了电成像测井描述产生的多解性问题；

2)通过表征溶蚀孔缝特征的孔率、粒径、数量以及地层孔隙度、岩溶厚度等参 数构建了岩溶发育指数定量计算方法，建立了该指数与岩溶发育程度明确的对应关 系，解决了储层岩溶发育程度评价的不确定问题；

3)提出将岩溶储层岩溶发育程度划分为三个等级，对于测井储层品质评价具有 重要意义，在预定油气田现场应用中效果显著。

实施例二

本实施例提供了一种确定储层岩溶发育程度的装置，结合图7所示，包括：

特征及参数提取单元71，用于从待定储层的电成像测井图像数据中提取垂直溶 蚀孔缝特征、水平溶蚀孔缝特征及测井特征参数；

发育程度划分单元72，用于根据垂直溶蚀孔缝特征和水平溶蚀孔缝特征并统计 测井特征参数确定待定储层所属的岩溶相带并划分岩溶发育程度；

发育程度确定单元73，用于根据岩溶相带与岩溶发育程度划分结果确定待定储 层的有效储层发育程度。

特征及参数提取单元71可通过已有的电成像测井方法获得待定储层的电成像测 井图像数据，并通过预定图像处理方法将该电成像测井图像数据进行处理后获得静态 图像和动态图像，在该静态图像和动态图像上定量提取获得电成像测井图像数据的垂 直溶蚀孔缝特征和水平溶蚀孔缝特征。

发育程度划分单元72可根据垂直溶蚀孔缝特征及水平溶蚀孔缝特征判别待定储 层所属的岩溶相带，若垂直溶蚀孔缝的面孔率Ap_V大于水平溶蚀孔缝的面孔率Ap_H， 则可确定对应的待定储层位于垂直渗流岩溶带，反之则位于水平潜流岩溶带。根据确 定的垂直渗流岩溶带岩溶发育指数Kf_V与水平潜流岩溶带岩溶发育指数Kf_H即可直接 划分岩溶发育程度，Kf_V或Kf_H值越大，表明地层岩溶发育程度越高，Kf_V或Kf_H值 越小，则表明岩溶发育程度较低。

发育程度确定单元73根据岩溶相带和岩溶发育程度划分结果，能够确定有效储 层发育情况。不同岩溶相带与有效储层之间的对应关系为：垂直渗流带发育好储层、 水平潜流带发育一般储层或者差储层。在储层所处有利岩溶相带基础上，若岩溶发育 程度达到最好或较好的级别，则对应储层为优质储层，其储层产能能够达到工业产能； 若岩溶发育程度为较差的级别，则储层较差，不能达到工业产能要求。

采用本实施例提出的技术方案，通过从电成像测井图像数据中提取的垂直溶蚀孔 缝特征、水平溶蚀孔缝特征及测井特征参数对待定储层的岩溶发育程度进行划分，能 够快速、直观地识别储层岩溶相带并划分出岩溶发育程度，判别结果与岩心显示一致， 为油气田勘探开发提供了重要的技术支持。

本具体实施方式是对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，其中的实施例仅 仅是本发明的一部分实施例，而并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领 域技术人员在没有经过创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施方式都属于本发 明的保护范围。