基于測(cè)井多參數(shù)的復(fù)雜儲(chǔ)層巖性綜合識(shí)別

何羽飛，萬金彬，劉淼，程道解，邢軍，黃婭

（1．中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司，陜西 西安710077；2．西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院，陜西 西安710065）

0 引 言

MA凹陷蘆草溝組為一套海陸過渡型的瀉湖相沉積，距物源近的沉積中心受一套陸相火山碎屑巖沉積影響，離物源漸遠(yuǎn)的巖性逐漸變細(xì)，轉(zhuǎn)化為碳酸鹽沉積，復(fù)雜的火山作用和多期的沉積改造導(dǎo)致蘆草溝組巖石類型較為復(fù)雜［1－2］。通過取心井巖心觀察和薄片鑒定，確定研究層段主要發(fā)育泥晶灰?guī)r、泥晶云巖、凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r、灰質(zhì)砂巖、白云巖和灰質(zhì)泥巖等多種巖性，油氣多儲(chǔ)集于凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r和裂縫發(fā)育的碳酸鹽巖中。巖性的多樣且復(fù)雜疊置，給測(cè)井儲(chǔ)層評(píng)價(jià)帶來極大困難。常用的交會(huì)圖版分析方法識(shí)別巖性只能確定出兩兩變量的相關(guān)性，而忽略多個(gè)測(cè)井參數(shù)相互間潛在的規(guī)律，存在著多解性和不確定性。本文綜合考慮多種測(cè)井變量，基于蛛網(wǎng)圖法，利用灰色關(guān)聯(lián)理論，建立測(cè)井相—巖性自動(dòng)綜合識(shí)別體系，有效解決交會(huì)圖分析中存在的不足，對(duì)油氣田地質(zhì)勘探領(lǐng)域具有重要的實(shí)際指導(dǎo)意義。該方法在MA凹陷蘆草溝組儲(chǔ)層巖性識(shí)別中取得了很好的應(yīng)用效果。

1 巖石類型及特征

利用鉆井剖面中的巖心，結(jié)合肉眼觀察，細(xì)致匯總薄片鑒定結(jié)果綜合定名后，確定MA凹陷蘆草溝主要發(fā)育泥晶灰?guī)r、泥晶云巖、凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r、灰質(zhì)砂巖和灰質(zhì)泥巖等6種巖石類型。

利用鉆井剖面中的巖心，結(jié)合肉眼觀察，細(xì)致匯總薄片鑒定結(jié)果綜合定名后，確定MA凹陷蘆草溝主要發(fā)育泥晶灰?guī)r、泥晶云巖、凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r、灰質(zhì)砂巖和灰質(zhì)泥巖等6種巖石類型。為建立測(cè)井信息與巖性之間的關(guān)系，通過巖心刻度測(cè)井，剔除部分受井眼和含油性影響的樣本點(diǎn)，共提取研究區(qū)9口井155個(gè)巖石薄片對(duì)應(yīng)的自然電位、自然伽馬、補(bǔ)償密度、補(bǔ)償中子、聲波時(shí)差、電阻率等能不同程度反映巖性的測(cè)井曲線值。通過利用對(duì)應(yīng)不同巖性的測(cè)井值，兩兩交會(huì)對(duì)比，雖然很難確定研究區(qū)不同巖性的各測(cè)井響應(yīng)界限，但可以直觀優(yōu)選巖性敏感曲線。通過各測(cè)井參數(shù)交會(huì)圖分析，取消識(shí)別效果較低的曲線，優(yōu)選識(shí)別效果較好的曲線，最終確定自然伽馬GR、聲波時(shí)差A(yù)C、補(bǔ)償密度DEN、補(bǔ)償中子CNL和深側(cè)向電阻率RLLd等5條常規(guī)測(cè)井曲線與巖性關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)（見圖1），從圖1可以看出，對(duì)于高伽馬凝灰?guī)r、低密度沉凝灰?guī)r和低電阻率、高聲波灰質(zhì)泥巖識(shí)別效果較好，而其他巖性交會(huì)圖識(shí)別界限不夠明朗，需要借助多種曲線信息綜合識(shí)別。

2 復(fù)雜儲(chǔ)層巖性綜合識(shí)別體系

2．1 測(cè)井相—巖相蛛網(wǎng)模式建立

測(cè)井相—巖相蛛網(wǎng)模式分析技術(shù)是利用已知的測(cè)井資料和取心巖性的對(duì)應(yīng)關(guān)系建立測(cè)井相判別標(biāo)準(zhǔn)并以蛛網(wǎng)圖的形式反映出來的方法。為了突出巖性影響，消除孔隙干擾，構(gòu)建出復(fù)合變量M、N

式中，Δt、Δtf分別為聲波時(shí)差測(cè)井值和流體值；ρb、ρf分別為密度測(cè)井值和流體值；φN、φNf分別為中子測(cè)井值和流體值。

針對(duì)該區(qū)塊儲(chǔ)層特征，首先以關(guān)鍵井取心資料中已知巖性地層的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)為基礎(chǔ)，最終優(yōu)選7個(gè)對(duì)巖性較敏感參數(shù)（包括自然伽馬GR、聲波時(shí)差A(yù)C、補(bǔ)償密度DEN、補(bǔ)償中子CNL、深側(cè)向電阻率RLLd、復(fù)合變量M、N），從不同角度能夠較好地反映地層不同巖性特點(diǎn)，組合起來作為復(fù)雜巖性識(shí)別綜合評(píng)價(jià)的特征，分析它們的變化特征，總結(jié)它們?cè)谝阎_定的關(guān)鍵井主要巖石類型的測(cè)井響應(yīng)特征。作為模式評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，從測(cè)井資料中提取與巖相有關(guān)的地質(zhì)信息，通過與巖心資料詳細(xì)對(duì)比分析，以蛛網(wǎng)圖的方式，在二維平面上直觀、形象地反映多個(gè)參數(shù)指標(biāo)的變動(dòng)趨勢(shì)，明確各模式所反映的巖相類型，建立該區(qū)的測(cè)井相—巖相蛛網(wǎng)模式庫［3－6］（見表1、圖2）。

各種測(cè)井方法的地質(zhì)、物理響應(yīng)機(jī)制不同，各種測(cè)井曲線的量綱、數(shù)量級(jí)以及測(cè)井儀測(cè)量狀態(tài)存在差異，在繪制蛛網(wǎng)模式前，對(duì)各測(cè)井參數(shù)指標(biāo)作［0，1］范圍的歸一化處理。

圖1 優(yōu)選巖性敏感曲線交會(huì)圖版

表1 各蛛網(wǎng)模式測(cè)井相—巖相關(guān)系對(duì)應(yīng)表

圖2 測(cè)井相—巖相蛛網(wǎng)模式庫

2．2 灰色關(guān)聯(lián)法自動(dòng)識(shí)別

在建立測(cè)井相—巖相蛛網(wǎng)模式庫基礎(chǔ)上，利用灰色關(guān)聯(lián)分析法手段，根據(jù)該區(qū)各巖相模式的測(cè)井響應(yīng)分布特征以及對(duì)不同巖性敏感程度大小，對(duì)各參數(shù)指標(biāo)準(zhǔn)確率與分辨率的組合分析并賦予相應(yīng)的關(guān)聯(lián)系數(shù)（見表2）。

表2 巖性評(píng)價(jià)參數(shù)灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)

采用矩陣分析、標(biāo)準(zhǔn)化、標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)絕對(duì)差的極值加權(quán)組合放大技術(shù)計(jì)算關(guān)聯(lián)因素

式中，Δi（k）＝｜X0（k）－Xi（k）｜。

根據(jù)上述得到的評(píng)價(jià)參數(shù)權(quán)值數(shù)列Y0（k）和關(guān)聯(lián)因數(shù)矩陣Li（k）便可計(jì)算得到巖性模式分類評(píng)價(jià)的關(guān)聯(lián)度

式中，Li（k）為數(shù)據(jù)X0與Xi在k點(diǎn)（參數(shù)）的多元加權(quán)系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)兩級(jí)最小差；（k）為標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)兩級(jí)最大差；Δi（k）為第k點(diǎn)X0與Xi的標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)絕對(duì)差；Y0（k）為第k點(diǎn)（參數(shù)）的權(quán)值；A為分辨系數(shù)；Li為子序列X與母序列X0的關(guān)聯(lián)度。

由式（4）計(jì)算得到各不同巖性模式對(duì)各評(píng)價(jià)等級(jí)的關(guān)聯(lián)度后，采用最大隸屬原則作為最終巖性模式識(shí)別的結(jié)果［7－11］，并根據(jù)相應(yīng)數(shù)據(jù)值的大小確定評(píng)價(jià)結(jié)論的精度及可靠性。

3 應(yīng)用效果

基于所建立的測(cè)井相—巖性識(shí)別模型，利用上述巖性識(shí)別的分析方法及其評(píng)價(jià)參數(shù)指標(biāo)，通過灰色關(guān)聯(lián)巖性識(shí)別處理方法對(duì)MA凹陷18口井蘆草溝組進(jìn)行巖性識(shí)別處理。

其對(duì)應(yīng)的364塊實(shí)驗(yàn)取心薄片結(jié)果分析對(duì)比，其中各巖性的符合率均達(dá)到80%以上（見表3），其中×5井綜合識(shí)別成果證實(shí)了巖性識(shí)別體系的準(zhǔn)確性（見圖3），在該區(qū)塊具有較好的適用性。

表3 巖性綜合識(shí)別方法符合率統(tǒng)計(jì)表

圖3 ×5井巖性綜合識(shí)別結(jié)果與巖心分析對(duì)比

4 結(jié) 論

（1）MA凹陷蘆草溝組巖性復(fù)雜多樣，通過巖心觀察和薄片鑒定，確定研究區(qū)主要發(fā)育泥晶灰?guī)r、泥晶云巖、凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r、灰質(zhì)砂巖、白云巖和灰質(zhì)泥巖等6種儲(chǔ)層巖性。

（2）通過交會(huì)分析和復(fù)合參數(shù)的研究確定GR、AC、DEN、CNL、RLLd、M、N作為巖性識(shí)別測(cè)井敏感參數(shù)，依據(jù)已知取心巖性和測(cè)井敏感參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系確定蛛網(wǎng)模式評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，通過測(cè)井與巖相結(jié)合，建立測(cè)井相—巖相蛛網(wǎng)模式庫。

（3）基于所建立的測(cè)井相—巖性識(shí)別蛛網(wǎng)模型標(biāo)準(zhǔn)，綜合考慮各敏感測(cè)井曲線的潛在信息，減少有效信息的損失，利用灰色關(guān)聯(lián)分析方法及其評(píng)價(jià)參數(shù)指標(biāo)處理標(biāo)準(zhǔn)對(duì)MA凹陷蘆草溝組巖性自動(dòng)模式識(shí)別與取心分析對(duì)各巖性的符合率均達(dá)到80%以上，證實(shí)該識(shí)別體系的實(shí)用性和精確性具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

［1］李君文，陳洪德，伍新河．馬朗凹陷蘆草溝組儲(chǔ)層特征及控制因素［J］．地質(zhì)找礦論叢，2006，21（2）：125－128．

［2］梁浩，茍紅光，梁桂賓，等．三塘湖盆地馬朗凹陷二疊系油氣成藏期探討［J］．吐哈油氣，2001，6（4）：26－31．

［3］馬小剛，李子峰，張春梅．測(cè)井相分析在巖性油氣藏儲(chǔ)層預(yù)測(cè)中的應(yīng)［J］．勘探地球物理進(jìn)展，2010，33（1）：58－62．

［4］黃平，李坦，胡相滋．測(cè)并相分析方法及研究［J］．工業(yè)技術(shù)，2008，3：62－63．

［5］王建國(guó)，耿師江，龐彥明，等．火山巖巖性測(cè)井識(shí)別方法以及對(duì)儲(chǔ)層物性的控制作用［J］．大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2008，27（2）：136－139．

［6］高楚橋．復(fù)雜儲(chǔ)層測(cè)井評(píng)價(jià)方法［M］．北京：石油工業(yè)出版社，2004．

［7］張濤，莫修文．基于交會(huì)圖與模糊聚類算法的復(fù)雜巖性識(shí)別［J］．吉林大學(xué)學(xué)報(bào)：地球科學(xué)版，2007，37（1）：109－113．

［8］宋子齊，譚成仟，曲政．利用灰色關(guān)聯(lián)方法精細(xì)評(píng)價(jià)油氣儲(chǔ)層的方法［J］．石油學(xué)報(bào)，1996，17（1）：25－31．

［9］鄧聚龍．灰色理論基礎(chǔ)［M］．武漢：華中科技大學(xué)出版社，2002：122－209．

［10］劉普寅，吳孟達(dá)．模糊理論及其應(yīng)用［M］．長(zhǎng)沙：國(guó)防科技大學(xué)出版社，1999．

［11］連承波，李漢林，鐘建華，等．基于灰色關(guān)聯(lián)分析的儲(chǔ)層含油氣性氣測(cè)解釋方法［J］．中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2008，32（1）：29－31．