录井气测数据自动解析方法

摘要

本发明公开了一种录井气测数据自动解析方法，包括：步骤1、根据待解释段所在层位在该地质区域内钻遇气测显示段跨度的情况，将常见的显示段长分为若干类型，并统计对应类型出现的概率，由此判断最有可能出现的显示窗范围，确定下一步功率谱计算选取数据的初始值；步骤2、根据初始值，选择进行傅立叶变换的井段先进行傅立叶变换再进行傅立叶逆变换，得到傅立叶逆变换后的气测数据；步骤3、将变换后的气测数据与原始气测数据对比，建立关系式，得出与原始气测值相同量纲的气测推算数据；步骤4、计算气测推算数据，得到待解释段各深度点的气测解析值。本发明能够定量去除录井气测值的影响因素，建立一种与现有技术完全不同的录井气测显示有效值。

说明书

技术领域

本发明涉及一种录井气测数据自动解析方法，属于机电领域石油天然气工业勘探开 发范畴录井资料处理解释领域。

背景技术

录井气测值能够在钻进过程中第一时间表征钻遇储层含油气性、地层含水特征，系 重要的地质录井参数。近年来，关于气测数据的应用和挖掘随着综合录井仪的普及逐渐兴起，但长期以来，气测值的处理和解析停留在人工分析或简单时间-深度变换分析层 面，导致目前气测值的利用仍处于定性分析阶段，缺乏面向计算机自动处理和定量分析 的技术手段。

录井气测值影响因素多、叠加效应显著，基于现有技术手段定量分析气测值有效性 难。目前，通过综合录井仪配发的气测色谱录井仪采集到的录井数据并不能真实反映地层含气信息。一方面，采集到的气测值包括最新的钻揭地层中侵入钻井液体系的天然气量，即“新鲜”进入井筒的天然气部分，也包括与最新钻井进尺对应的迟到井深前推数 米的地层天然气持续释放的叠加后的天然气侵入量。另外，由于每钻进一定进尺，需要 接钻具单根便于继续钻进，因此，每次接钻具单根均要停泵接单根，而停泵时间越长、 地层裸露段天然气侵入钻井液体系越严重，则开泵循环或恢复钻进后气测后效气测峰也 就是行业内常说的单根峰越显著，对录井气测值影响也更大。因此，围绕以上两方面影 响因素的识别、无效干扰值的影响程度和气测有效值的解析和提取是录井气测值分析和 研究的重要技术问题。

现阶段行业内尚未提出气测解析的概念，本案提出气测解析定义，即还原地层天然 气井侵的原始状态的分析方法，既包括现有提法较多的气测校正，也有天然气井侵原始状态，即气测真实值还原的涵义。当前业内比较普遍的方案是气测校正，即对气测影响 因素的发现、分析和处理。现有气测校正技术方案主要分为两种，其一，现场录井作业 队伍主要依赖人工识别、筛选和消除异常值的方式，容易导致漏删影响因素、错删有用 气测显示峰的情况，其二，利用录井气测数值分析技术，但主要都局限在时间域内并未 推广到频域。

具体到专利检索方面，现有技术中：(1)“一种气测全烃校正方法(CN108194077A)”， 申请日2017.12.15，该发明通过相关性分析建立全烃与相应测试数据的相关公式，并以 相关公式为基础，结合钻头尺寸、钻井液排量和钻时对气测全烃的影响模式以及校正目 标，推导气测全烃校正模型，最后再次通过相关性分析，得到气测全烃校正值与相关影 响因素的相关性，从而得到气测校正公式；(2)“一种利用录井气测入口数据对出口数 据进行校正的方法(2016108667845)”，该发明公开了一种利用录井气测入口数据对出 口数据进行校正的方法，不开增压泵时，以录井入口气测数据入库时间为基础，反推作 用于井底的入口气体对应的深度，实现气测入口数据与出口数据的同步，进而完成利用 录井入口气测数据对出口数据进行的校正。

上述专利侧重于简单数值拟合，缺乏机理或原理性描述，难以突破对建模过程中使 用的数据的依赖，且不便于计算机自动实现，更不具备在数据缺乏的新区块和新层系开展快速部署及应用的能力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种录井气测数据自动解析 方法。本发明通过时间-深度域和频率域变换，在去除如单根后效和脉冲扰动等高频噪音影响的基础上，将观测到的录井气测值解析为多个天然气侵入单点的多次叠加的结果，并在此基础上建立多元一次方程组，从而求解方程进一步分离解析得到天然气侵入井筒原始状态的气测解析值。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种录井气测数据自动解析方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、根据待解释段所在层位在该地质区域内钻遇气测显示段跨度的情况，将常见的显示段长分为若干类型，并统计对应类型出现的概率，由此判断最有可能出现的显 示窗范围，确定下一步功率谱计算选取数据的初始值；

步骤2、根据初始值，选择进行傅立叶变换的井段先进行傅立叶变换再进行傅立叶逆变换，得到傅立叶逆变换后的气测数据；

步骤3、将变换后的气测数据与原始气测数据对比，并建立关系式，得出与原始气测值相同量纲的气测推算数据；

步骤4、计算气测推算数据，得到待解释段各深度点的气测解析值。

所述步骤1具体如下：

设d

以此作为初始步长进行显示井段长度的判定和分析的步长，以此步长在待解释段移 动选取待解释段的有效限时段。

所述步骤2中，根据计算的初始值，从待解释段第一个深度点开始选择进行傅立叶变换的井段，并根据傅立叶变换的要求，将变换处理数据调整到2的整数倍，并在此基 础上进行傅立叶变换，经变换后去掉频率值大于0.125的高频数据，随后进行傅立叶逆 变换，得到傅立叶逆变换后的气测数据。

所述步骤2中，设待处理录井气测参数构成时间序列X

随后对数据进行去趋势化，即

X

随后进行去中心化处理,

X‘’

其中，μ

完成数据准备的录井气测数据数组X‘’

通过快速傅里叶变换，得到复数序列为：

y＝a

通过计算该复数序列的模，得到功率数据，并与对应的频率数据，以频率作为x轴，功率数据作为y轴，形成功率谱。

所述步骤2中，设定钻杆长度范围(T

所述步骤3中，经傅立叶变换和逆变换后气测数据成为无量纲数据，将无量纲数据对比原始气测数据，并建立关系式，求得与原始气测值相同量纲的气测推算数据。

所述步骤3中，傅立叶逆变换得到的数据序列包含数据个数为2的整数倍，将该数据序列一分为二，前一半数据称作前半支，第二部分称作后半支，前半支、后半支经逆 变换处理得到的数据与原始气测数据的数据容量，即数据点个数相同。

所述步骤3中，将气测数据原始数据和经逆变换处理后的前半支和后半支数据进行 分组线性-非线性拟合，得到关于傅立叶逆变换前后气测数据值之间的线性或非线性关系式，并在此基础上，代入关系式分别通过前半支和后半支气测变换后值推算对应的经 变换后的气测值。

所述步骤4中，首先计算气测推算数据后点较前点增加值，接下来设定衰减标定函数，并将某深度点气测数据实际测量值，即观测到的气测值，分解为该深度点首次发生 气测的气测数值与深度点气测数据不断衰减后数据的数值和，在此基础上建立与待解释 段深度点数有关的多元一次方程组，联立求解，得到待解释段各深度点的气测解析值。

所述步骤4具体如下：

设待解释深度段的气测数据增量，即后点较前点的增加值，其中，第一个深度点计算如下：

C

则以此类推，对于显示段各深度点较前一米的增加值的C

C

设气测值表征的天然气侵入钻井液体系，并随钻井液循环返出地面后发生有规律的 衰减和稀释，宏观上表现为气测数值降低，则设衰减标定函数为y

将待解释段各深度点对应的气测数据增量看作对同一个显示的多次测量，则某深度 点气测数据实际测量值，即观测到的气测值，分解为该深度点首次发生气测的气测数值与深度点气测数据不断衰减后数据的数值和；

对于其反映的实际测量值D

D

D

D

D

…

D

D

建立i元一次方程组，由以下矩阵变换完成求解：

求解M

则真实的气测显示值R

R

…

即有

则最终求得气测值的校正值R,完成气测自动解析。

采用本发明的优点在于：

目前，在石油天然气录井或随钻评价领域尚未提出与本发明气测解析相似的思路， 公开较多的称为“气测校正”，而所谓“气测校正”的主要涵义在于去除其他非气测因素影响，而几乎不考虑现阶段由于气测数据采集方式局限导致的观测气测值失真问题， 即当前能观测到的气测并不能真实反映天然气侵入井筒的情况；而本发明提出“气测解 析”，即旨在消除由于天然气持续侵入井筒，单一气侵深度往往造成多次气测叠合的气 测原发性失真问题，从而得到面向计算机自动实现的反映原始气侵状态的气测解析值。 现仅就提出气测校正的几件已公开或已授权专利进行对比，说明本发明先进性或技术优 点如下：

1、与《一种气测全烃校正方法(201711347777.5)》相比，以上简称全烃校正方法，其局限在依赖大量已知点建模，由于其不具备纠错的算法模块，核心模型在建模后难以 在新的井和新的对应气测数据点加入的情况下保持气测校正方法的稳定性和可靠性；而 本发明在气测校正的关键思路为天然气侵入井筒的叠加和解析，过程中某步采用的拟合 建立相关性的方法是针对不同的井不同的情况进行专门针对性的局部优化，不影响方案 整体可靠性和稳定性。

2、与《一种利用录井气测入口数据对出口数据进行校正的方法(201610866784.5)》 相比，前述201610866784.5专利公开了一种对钻井液循环入口和出口的气测数据进行 气测数据校正的方法，局限在时域-深度域进行分析计算；而本发明提出了一种利用时 间域-深度度-频率域综合分析的三域合一的新型评价和换算方法，从时间-深度域出发， 在对不同频率和强度的气测数据进行频域处理的基础上，经傅立叶逆变换转换回时间- 深度域，便于现场使用和计算机展示。加之钻井液循环入口和出口数据经历井下裸露的 地层侵入带，会受到地层流体侵入的影响，本发明仅依赖出口气测数据进行校正和解析， 确保了数据来源可靠，进而保障后续数据处理结果质量。

综上，本发明的主要优势在于能够定量去除录井气测值的影响因素，建立一种面向 计算机自动实现的有基础理论支撑的表征天然气进入井筒原始状态的录井气测自动解析方法。

附图说明

图1为某井待解释段傅立叶逆变换结果推算甲烷气测值拟合图(前半支及后半支)；

图2为某井待解释段傅立叶逆变换结果推算甲烷气测值与原始甲烷数据对比图；

图3为某井甲烷解析气测值与原始数据对比示意图。

具体实施方式

实施例1

一种录井气测数据自动解析方法，包括如下步骤：

步骤1：根据待解释段所在层位在该地质区域内钻遇气测显示段跨度的情况，将常见的显示段长分为若干类，并统计对应类型出现的概率，由此判断最有可能出现的显示 窗范围，由此，确定下一步功率谱计算选取数据的初始值。

步骤2：根据上一步计算的初始值，从待解释段第一个深度点开始选择进行傅立叶变换的井段，并根据傅立叶变换的要求，将变换处理数据调整到2的整数倍，并在此基 础上进行傅立叶变换，经变换后去掉频率值大于0.125的高频数据，随后进行傅立叶逆 变换，得到傅立叶逆变换后的气测数据。

步骤3：由于经傅立叶变换和逆变换后气测数据成为无量纲数据，为方便下步计算， 需对比原始气测数据，并建立关系式，求得与原始气测值相同量纲的气测推算数据。傅立叶逆变换得到的数据序列包含数据个数为2的整数倍，将该数据序列一分为二，前一 半数据称作前半支，第二部分称作后半支，上述前半支、后半支经逆变换处理得到的数 据与原始气测数据的数据容量，即数据点个数相同。在此基础上，将气测数据原始数据 和经逆变换处理后的前半支和后半支数据进行分组线性-非线性拟合，得到关于傅立叶 逆变换前后气测数据值之间的线性或非线性关系式，并在此基础上，代入关系式分别通 过前半支和后半支气测变换后值推算对应的经变换后的气测值。

步骤4：计算气测解析数值，由于某个深度点的天然气在地层被钻开并暴露在钻井液中后，是通过多种方式持续进入钻井液，并随着钻井液上返至地面并被气测录井仪探 测到的，故未解析的气测值实际上是若干组气测值的叠合，首先计算气测数据后点较前 点增加值，接下来设定衰减标定函数，并将某深度点气测数据实际测量值，即观测到的 气测值，分解为该深度点首次发生气测的气测数值与前述深度点气测数据不断衰减后数 据的数值和，在此基础上建立与待解释段深度点数有关的多元一次方程组，联立求解， 即可得到待解释段各深度点的气测解析值。

以下对上述步骤做进一步详细说明。

步骤1、根据待解释段所在层位在该地质区域内钻遇气测显示段跨度的情况，将常见的显示段长分为若干类，并统计对应类型出现的概率，由此判断最有可能出现的显示 窗范围，由此，确定下一步功率谱计算选取数据的初始值。

设d

以此作为初始步长进行显示井段长度的判定和分析的步长。以此步长在待解释段移 动以便选取有效限时段。

步骤2、根据上一步计算的初始值，从待解释段第一个深度点开始选择进行傅立叶变换的井段，并根据傅立叶变换的要求，将变换处理数据调整到2的整数倍，并在此基 础上进行傅立叶变换，经变换后去掉频率值大于0.125的高频噪音数据，并运用傅立叶 逆变换恢复到时间-深度域。

接下来，完成功率谱计算和逆变换。

设待处理录井气测参数构成时间序列X

随后对数据进行去趋势化，即

X

随后进行去中心化处理,

X‘’

其中，μ

完成数据准备的录井气测数据数组X‘’

通过快速傅里叶变换，得到复数序列为：

y＝a

通过计算该复数序列的模，得到功率数据，并与对应的频率数据，以频率作为x轴，功率数据作为y轴，形成功率谱。

设定钻杆长度范围(T

步骤3、由于经傅立叶变换和逆变换后气测数据成为无量纲数据，为方便下步计算， 需对比原始气测数据，并建立关系式，求得与原始气测值相同量纲的气测推算数据。傅立叶逆变换得到的数据序列包含数据个数为2的整数倍，将该数据序列一分为二，前一 半数据称作前半支，第二部分称作后半支，上述前半支、后半支经逆变换处理得到的数 据与原始气测数据的数据容量，即数据点个数相同。在此基础上，将气测数据原始数据 和经逆变换处理后的前半支和后半支数据进行分组线性-非线性拟合，得到关于傅立叶 逆变换前后气测数据值之间的线性或非线性关系式，并在此基础上，代入关系式分别通 过前半支和后半支气测变换后值推算对应的经变换后的气测值。

步骤4中，设待解释深度段的气测数据增量，即后点较前点的增加值，其中，第一个深度点计算如下：

C

则以此类推，对于显示段各深度点较前一米的增加值的C

C

设气测值表征的天然气侵入钻井液体系，并随钻井液循环返出地面后发生有规律的 衰减和稀释，宏观上表现为气测数值降低，则设衰减标定函数为3

将待解释段各深度点对应的气测数据增量看作对同一个显示的多次测量，则某深度 点气测数据实际测量值，即观测到的气测值，可分解为该深度点首次发生气测的气测数值与前述深度点气测数据不断衰减后数据的数值和。

对于其反映的实际测量值D

D

D

D

D

…

D

D

建立i元一次方程组，由以下矩阵变换完成求解。

求解M

则真实的气测显示值R

R

…

即有

则最终求得气测值的校正值R,完成本案所述的气测自动解析。

实施例2

接下来以某井为例，介绍本技术气测自动解析方法，

根据相关石油公司标准和规范，录井显示的定义包括两个方面，其一为气测显示的 峰值相对气测基值的倍数，以中华人民共和国国内行业规范和中国石油集团企业标准为 例，规定钻井过程中气测显示的标准为高于基值2倍及以上；其二为气测显示的持续时间，即显示步长，表征从气测显示峰值发生符合显示标准的数值变化的持续时间；本案 在上述步骤完成录井气测数据准备的前提下，通过以下方式确定录井气测显示的井段。

某钻遇含天然气地层的录井气测甲烷数据如下(表1)：

表1待处理的某井某显示段气测值数据表

就上述原始气测数据开展傅立叶变换和逆变换并完成数据预处理则有如下数据结 果(表2、表3)。

表2待处理的某井某显示段气测值及逆变换数据表

表3待处理的某井某显示段气测值拟合推算甲烷数据表

根据逆变换结果与原始气测甲烷值的差异，建立二分频两个半支的数值拟合方程， 其中，前半支为：

y＝-0.0775x

另外，后半支为：

y＝-0.6016x+0.5626,R

数据及图形表明，拟合甲烷值与原始甲烷值对应性较好，且拟合甲烷值更为平滑和稳定 (图2)。进一步根据前述解析公式计算甲烷气测解析值应见下表(表4，图3)。

表4某井某显示段气测值解析结果数据表