一种适用于随钻测井正演模拟的地质导向模型及正演方法

摘要

本发明提出一种适用于随钻测井正演模拟的地质导向模型及正演方法，根据建好的地质导向模型，沿井轨迹提取出对应单元的属性后，还考虑了与该单元上下相邻的单元属性，以及利用该单元的顶点坐标预测了该单元上下层界面的倾角，并将这些信息与仪器参数相关联进行正演模拟预测，本发明提高预测精度。

说明书

技术领域

本发明涉及随钻地质导向领域，具体涉及一种适用于随钻测井正演模拟的地质导向模型及正演方法。

背景技术

随着越来越多的油气田被勘探开发，我国油气资源呈现出整体分散、局部集中的分布，开发目标开始转向那些规模更小、油层更薄、裂缝油藏和物性差的油藏，这对能否成功钻遇油气层提出了更高的技术要求。地质导向技术正是在这样的大背景下得到了快速发展，该技术通过井下传感器测量的地质及工程参数实时识别地下构造及属性信息，指导钻头顺利中靶及最大限度的在目的层中钻进。

地质导向作业通常需要地质导向软件的辅助，该软件可以直观的将地质模型、沿井轨迹预测或实测得到的测井数据等相关信息展示出来，并能实时更新井轨迹和地质模型，以方便实现这种互动的作业方式。目前的沿井轨迹预测测井数据的方法均只是简单的将模型中的属性提取出来，直接利用该属性作为预测数据，并没有将该属性与仪器的探测特性相关联，致使预测的精度很低。

发明内容

针对现有技术存在的技术问题，本发明提出一种适用于随钻测井正演模拟的地质导向模型及正演方法，模型的属性与仪器参数的关联，提高预测精度，进而提高地质导向效果。

本发明一种适用于随钻测井正演模拟的地质导向模型，包括以下步骤：

步骤一、选定建模区域

在待钻井周围选定建模区域，建模区域包含待钻井和该区域内的已钻邻井；

步骤二、对地层进行分层

根据要正演模拟的曲线类型，选择相对应的邻井测井数据对地层进行分层；

步骤三、对建模区域进行xy平面正交网格剖分

构建直角坐标系，令z方向为垂直水平面向下，则xy平面与水平面平行；在建模区域内对xy平面进行正交网格剖分；

步骤四、将待钻井轨迹垂直投影到步骤三得到的平面网格上，并拾取出待钻井轨迹与网格的所有交点坐标x、y；

步骤五、利用所有邻井的层界面数据，选取插值方法，在步骤四中得到的交点坐标x、y处进行插值，得到所有交点位置处的各地层界面的z坐标值，即x、y、z坐标值；

步骤六、构建地质导向剖面

利用步骤五得到的所有空间点，按对应的层界面序号，将每个层界面的所有层界面空间点连接起来；

步骤七、根据邻井的属性数据，采用插值方法，得到二维剖面的各地层间每个单元格的属性值；

步骤八、将步骤七得到的各单元格属性值、序号及四个顶点坐标集成到一起，作为一个存储单元，实现对整个地质导向模型的存储。

进一步，所述步骤一中邻井至少要三口以上。

进一步，所述步骤二中正演模拟的曲线类型有伽马曲线或电阻率曲线，各邻井的分层序号一致。

进一步，所述步骤五、七中插值方法有距离反比插值、格林样条插值。

利用本发明模型进行正演的方法，包括以下步骤：

步骤一、对待钻井轨迹进行离散，离散后得到一个待进行正演模拟的序列，序列中每个元素均包含该元素的序号、三维坐标值以及该位置处的井斜角；

步骤二、将步骤一中的离散序列后每个元素的位置对应到模型中建好的地质导向剖面中，拾取出每个元素位置处小单元格的属性和四个顶点坐标，并以此单元格为基础，向上下扩展出相邻单元格的属性，根据该单元四个顶点坐标，计算出上面两点与水平面的角度，作为上界面倾角，同样，计算出下面两点与水平面的角度，作为下界面倾角；

步骤三、通过步骤一、二得到了井轨迹序列中每个元素对应的地层模型参数，则将每个元素信息和对应的地层模型参数信息组合成一个独立的模型单元，组合成一个正演模型序列；

步骤四、在实现正演计算时采用的是逐点运算，全部计算完成后，得到一个正演响应的序列，即为对应待钻井轨迹的正演响应结果。

进一步，所述步骤三中每个序列单元包含如下信息：井轨迹坐标、井斜角、井轨迹所在层及上下围岩属性信息、上下层界面位置及倾角。

进一步，所述步骤四中的逐点运算为将每个单元作为快速正演输入，通过调用正演计算模块，输出该正演模型单元下的仪器响应。

进一步，所述步骤四中待钻井轨迹的正演响应结果包含的信息有该元素的待钻井轨迹位置信息、正演响应值。

有益效果：

1、本发明根据建好的地质导向模型，沿待钻井轨迹提取出对应单元的属性后，还考虑了与该单元上下相邻的单元属性，以及利用该单元的顶点坐标预测了该单元上下层界面的倾角，并将这些信息与仪器参数相关联进行正演模拟预测，这样使得到的预测曲线与只利用原始属性值相比更接近仪器的真实响应，进而提高地质导向效果。

2、本发明给出的建模方法实现简单，且方便从模型中拾取出快速正演模型所需的参数，方便实现快速正演模拟，能有效增强地质导向的应用效果。

附图说明

图1在建模区域对xy平面进行剖分得到的平面网格

图2井轨迹垂直投影与水平网格交点示意图

图3沿井轨迹的二维垂直剖面以及层界面位置示意图

图4快速正演模型

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述。

一、地质导向模型构建实现过程

步骤一、选定建模区域

在待钻井周围选定建模区域，建模区域包含待钻井和该区域内的已钻邻井。一般情况下，至少要保证有三口以上的邻井资料。

步骤二、对地层进行分层

根据要正演模拟的曲线类型，选择相对应的邻井测井数据对地层进行分层。比如要正演模拟伽马曲线，则需根据邻井的伽马测井数据进行地层分层，要正演模拟电阻率曲线，则需根据邻井的电阻率测井数据进行地层分层，且要求各邻井的分层序号一致。

步骤三、对建模区域进行xy平面正交网格剖分

构建直角坐标系，令z方向为垂直水平面向下，则xy平面与水平面平行。选择建模区域一般为立方体形状，在建模区域内对xy平面进行正交网格剖分，该网格疏密程度可控制，得到如下图1所示的平面网格。邻井数量越多建模精度越高，但计算量越大。

步骤四、将待钻井轨迹垂直(沿z方向)投影到步骤三得到的平面网格上，并拾取出待钻井轨迹与网格的所有交点坐标(x，y)。见如下示意图2。

步骤五、利用所有邻井的层界面数据，选取插值方法，如距离反比插值、格林样条插值等，在步骤四中得到的交点坐标(x1，y1)，(x2，y2)，…，(xn，yn)处进行插值，得到所有交点位置处的各地层界面的z坐标值。

比如在(x1，y1)交点处插值可得到该位置处各地层界面点的z坐标值，假设有n个地层界面，则这些地层界面点可以用一些列空间点的坐标(x1，y1，z1)，(x1，y1，z2)，…，(x1，y1，zn)表示，很明显，这些空间点和待钻井轨迹在一个垂直剖面上。

步骤六、构建地质导向剖面，利用步骤五得到的所有空间点，按对应的层界面序号，将每个层界面的所有层界面空间点连接起来(即层界面曲线)，并显示在沿井轨迹的二维垂直切片上，如图3所示，其中水平坐标为井轨迹沿水平方向的位移，垂直坐标为垂直于水平面向下的z方向(相当于实际钻井作业中的垂深)。

步骤七、在二维剖面的各地层内，纵向上只有一个单元格，如单元格M，横向上可以根据需要划分多个单元格，根据邻井的属性数据，采用插值方法，如距离反比加权、克里金等，得到各层内每个小单元格的属性值，如伽马、电阻率等。

步骤八、将步骤七得到的各单元格属性值、序号及四个顶点(a、b、c、d)坐标集成到一起，作为一个存储单元，用来实现对整个地质导向模型的存储。序号为单元格的位置，模型数据集成位置、属性、坐标。

二、地质导向模型与正演模拟相结合的实现过程

步骤一、对待钻井轨迹进行离散，离散点的疏密程度可控，离散后得到一个待进行正演模拟的序列，序列中每个元素均包含该元素的序号、三维坐标值以及该位置处的井斜角。

步骤二、得到步骤一中的离散序列后，将序列中每个元素的位置对应到建好的地质导向剖面中，拾取出每个元素位置处小单元格的属性和四个顶点坐标，并以此单元格为基础，向上下扩展出相邻单元格的属性，则该单元格和上下相邻单元格的属性即可作为对应元素位置的目的层和上下围岩属性。根据该单元四个顶点坐标，计算出上面两点与水平面的角度，作为上界面倾角，同样，计算出下面两点与水平面的角度，作为下界面倾角。

为实现快速正演模拟，需要对地层模型进行简化，通常可将多层地层模型简化成如下三层模型，即只考虑仪器所在的目的层和上下围岩三层地层，并且可以考虑仪器与地层的相对倾角。

步骤三、通过步骤一、二得到了井轨迹序列中每个元素对应的地层模型参数，则将每个元素信息和对应的地层模型参数信息组合成一个独立的模型单元，这样可以组合成一个正演模型序列，每个序列单元包含如下信息：井轨迹坐标、井斜角、井轨迹所在层及上下围岩属性信息、上下层界面位置及倾角。

步骤四、由于正演模型序列的每个单元是独立的，在实现正演计算时采用的是逐点运算，即将每个单元作为快速正演输入，通过调用正演计算模块，输出该正演模型单元下的仪器响应，全部计算完成后，则可以得到一个正演响应的序列，该序列就是对应井轨迹的正演响应结果。该序列每个元素包含的信息如下：该元素的井轨迹位置信息、正演响应值。

上述具体实施方式仅用于解释和说明本发明的技术方案，但并不能构成对权利要求保护范围的限定。本领域技术人员应当清楚，在本发明技术方案的基础上做任何简单的变形和替换得到的新的技术方案，均落入本发明的保护范围。