測(cè)井曲線標(biāo)準(zhǔn)化方法優(yōu)選及其效果評(píng)價(jià)
——以延長(zhǎng)油田化子坪區(qū)塊為例

王振華，張 亮

(陜西延長(zhǎng)石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司 研究院，陜西 西安 710075)

王振華,張亮.測(cè)井曲線標(biāo)準(zhǔn)化方法優(yōu)選及其效果評(píng)價(jià):以延長(zhǎng)油田化子坪區(qū)塊為例[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2018,33(2):37-43.

WANG Zhenhua,ZHANGLiang.Optimization and effect evaluation of logging curve normalization methods:taking Huaziping area of Yanchang Oilfield as an example[J].Journal of Xi'an Shiyou University (Natural Science Edition),2018,33(2):37-43.

引　言

油田在長(zhǎng)期的勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中，由于測(cè)井所用的儀器型號(hào)不同，標(biāo)準(zhǔn)刻度器不統(tǒng)一，以及操作方式的差異，造成測(cè)井曲線之間的系統(tǒng)誤差。若直接用這些原始曲線進(jìn)行區(qū)塊再認(rèn)識(shí)、油藏精細(xì)描述等工作，將影響研究結(jié)果的正確性。通過(guò)測(cè)井曲線標(biāo)準(zhǔn)化，可以減小或消除系統(tǒng)誤差，使得測(cè)井曲線數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。

測(cè)井曲線標(biāo)準(zhǔn)化，首先由Connolly在1968年提出，1973年Neiast和Knox創(chuàng)立了直方圖(交會(huì)圖)的標(biāo)準(zhǔn)化方法；1981年，Doveton和Bomemann將趨勢(shì)面技術(shù)用于區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)化。在國(guó)內(nèi)，王志章、熊綺華等用趨勢(shì)面法對(duì)測(cè)井曲線標(biāo)準(zhǔn)化，在牛莊洼油藏描述研究中取得較好的效果[1]。

直方圖法只考慮了地質(zhì)體的均質(zhì)性而忽略了區(qū)域上的非均質(zhì)性，趨勢(shì)面法雖然考慮到了區(qū)域上地層的非均質(zhì)性，但要求區(qū)域內(nèi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)層和井位坐標(biāo)。在很多油田，很難找到區(qū)域上穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)層，在一些開(kāi)發(fā)歷史較長(zhǎng)的油田(如延長(zhǎng)油田)，井位坐標(biāo)也不全，這些都限制了標(biāo)準(zhǔn)化方法的應(yīng)用。對(duì)此，本文選擇趨勢(shì)面+直方圖的方法，結(jié)合地層的區(qū)域趨勢(shì)與局部均質(zhì)，探討整個(gè)研究區(qū)域的測(cè)井曲線標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題，取得了比較好的效果。

1　測(cè)井曲線標(biāo)準(zhǔn)化方法優(yōu)選

一個(gè)油區(qū)儲(chǔ)層因地質(zhì)沉積時(shí)期和沉積環(huán)境相同而具有相同的地球物理特性，使得該區(qū)不同井的同一類(lèi)型測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)具有自身的分布規(guī)律。標(biāo)準(zhǔn)化就是讓這些測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)滿(mǎn)足自身的分布規(guī)律而消除非地質(zhì)因素對(duì)曲線的影響。標(biāo)準(zhǔn)化方法分為定性和定量?jī)纱箢?lèi)[2]，前者以頻率直方圖校正方法為主，后者以趨勢(shì)面分析法為主[3]。

頻率直方圖法通過(guò)分析各井標(biāo)準(zhǔn)層測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的頻率分布，并逐一與油田標(biāo)準(zhǔn)井模式進(jìn)行對(duì)比[4]，檢查各井測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的可靠性，并確定校正值。此法認(rèn)為地球物理特征是一固定值，不隨井位變化或變化很小，可以忽略[5]。如圖1是區(qū)塊內(nèi)A井標(biāo)準(zhǔn)層段AC曲線采用頻率直方圖法標(biāo)準(zhǔn)化前后與標(biāo)準(zhǔn)井頻率分布的對(duì)比，區(qū)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)井標(biāo)準(zhǔn)層頻率分布峰值是250 μs/m，A井標(biāo)準(zhǔn)化前AC頻率分布峰值是258 μs/m，該方法是以標(biāo)準(zhǔn)井為基礎(chǔ)，以標(biāo)準(zhǔn)層在橫向上基本穩(wěn)定為依據(jù)[6]，得出A井標(biāo)準(zhǔn)化后校正值為-8 μs/m。該方法操作簡(jiǎn)單，但誤差較大，是定性評(píng)價(jià)方法的代表，適用于工區(qū)范圍不大、標(biāo)準(zhǔn)層測(cè)井特征值較集中的區(qū)塊。

圖1　頻率分布對(duì)比Fig.1　Comparison of frequency distributions

定量的趨勢(shì)面分析方法是依據(jù)物質(zhì)的某一地球物理參數(shù)的測(cè)量值來(lái)研究其空間分布特征及變化規(guī)律的方法[7]。任何一個(gè)地質(zhì)變量z與該測(cè)點(diǎn)的地理坐標(biāo)一起構(gòu)成三維空間中的點(diǎn)(x,y,z)，由于工區(qū)內(nèi)儲(chǔ)層的沉積時(shí)期與環(huán)境相同，理論上z在空間(x,y)上的分布應(yīng)是確定的光滑曲面(即趨勢(shì)面)，它能集中反映區(qū)域內(nèi)地質(zhì)變量z隨(x,y)的變化規(guī)律，而測(cè)量值構(gòu)成的真實(shí)曲面不是光滑的，對(duì)應(yīng)的不是確定的函數(shù)式，某點(diǎn)的地質(zhì)變量實(shí)測(cè)值是分布在趨勢(shì)面上或上下附近，因此可將測(cè)量值確定的實(shí)際曲面分為趨勢(shì)面和剩余曲面兩部分，也就是說(shuō)，某一點(diǎn)的測(cè)量值可認(rèn)為是趨勢(shì)值加上剩余值，剩余值就是由于儀器刻度、操作等引起的測(cè)井測(cè)量值對(duì)趨勢(shì)值的偏差[8]。設(shè)用z(x,y)表示所研究的地質(zhì)變量實(shí)際測(cè)井的測(cè)量值，其中(x,y)是平面上的坐標(biāo)，趨勢(shì)面分析目的是將z分為反映區(qū)域趨勢(shì)的趨勢(shì)值及說(shuō)明局部異常的剩余值，可表示為[9]

(1)

在落實(shí)井坐標(biāo)和井?dāng)?shù)據(jù)并選取標(biāo)準(zhǔn)層后，采用GPT軟件中的趨勢(shì)面標(biāo)準(zhǔn)化模塊可批量快捷地進(jìn)行測(cè)井曲線標(biāo)準(zhǔn)化工作，并可直觀顯示趨勢(shì)面擬合度

R2=SSR/SST，

(2)

其中SSR為預(yù)測(cè)值，SST為實(shí)際值。

該方法適用于在較大范圍內(nèi)地質(zhì)參數(shù)和測(cè)井參數(shù)具有區(qū)域性變化規(guī)律的地區(qū)，但要求有足夠的均勻分布井點(diǎn)的存在[10]。

本文研究工區(qū)范圍較大，既有均勻分布區(qū)塊也有零散井位區(qū)塊，且部分井無(wú)井位坐標(biāo)，綜合考慮選擇主要運(yùn)用趨勢(shì)面法結(jié)合直方圖法對(duì)研究區(qū)塊進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，標(biāo)準(zhǔn)化流程如圖2所示。

圖2　測(cè)井曲線標(biāo)準(zhǔn)化流程Fig.2　Standardization process of logging curve

2　測(cè)井資料標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)例

2.1　資料選擇

眾所周知，9條常規(guī)測(cè)井曲線中，自然伽馬、自然電位等曲線應(yīng)用的是其相對(duì)值或比值，因此可不對(duì)其進(jìn)行重新刻度。而電阻率測(cè)井、孔隙度測(cè)井曲線通常應(yīng)用其絕對(duì)值進(jìn)行油藏?cái)?shù)值計(jì)算，因此需要對(duì)這類(lèi)測(cè)井曲線進(jìn)行重新刻度，也即標(biāo)準(zhǔn)化處理。鑒于研究工區(qū)測(cè)井儀器型號(hào)繁雜，測(cè)井曲線項(xiàng)目繁雜，為最大化利用工區(qū)井資料，本文選擇常規(guī)聲波測(cè)井和感應(yīng)測(cè)井中的深感應(yīng)電阻率測(cè)井曲線作為測(cè)井曲線標(biāo)準(zhǔn)化研究對(duì)象。

2.2　關(guān)鍵井選取

關(guān)鍵井的選取原則為：①具有系統(tǒng)的取心資料及完整的分析資料；②具有有利的測(cè)井條件和測(cè)井深度；③具有完整系列的測(cè)井解釋?zhuān)虎芟到y(tǒng)的測(cè)試數(shù)據(jù)。按照上述原則結(jié)合研究工區(qū)測(cè)井資料實(shí)際情況，在已落實(shí)井位坐標(biāo)和測(cè)井資料的1 453口井中選取化414-9井、化215-8井等13口關(guān)鍵井，如圖3所示。

圖3　工區(qū)關(guān)鍵井分布Fig.3　Distribution of key wells in the study area

2.3　標(biāo)準(zhǔn)層選擇及讀取

標(biāo)準(zhǔn)層是一切標(biāo)準(zhǔn)化方法所依賴(lài)的地質(zhì)基礎(chǔ)[11]，標(biāo)準(zhǔn)層的選擇有3大原則：①在研究范圍內(nèi)普遍分布且穩(wěn)定；②巖性、物性、電性特征明顯且厚度較大；③選擇的層為一層組或單層。本文依據(jù)上述原則結(jié)合研究工區(qū)地質(zhì)實(shí)際，選擇長(zhǎng)2下部水層作為標(biāo)準(zhǔn)層，此層在該區(qū)域廣泛存在，較穩(wěn)定，且有一定的厚度，滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)層選取要求，圖4所示為關(guān)鍵井標(biāo)準(zhǔn)層連井剖面。

2.4　GPT軟件趨勢(shì)面法測(cè)井標(biāo)準(zhǔn)化處理

圖5為對(duì)工區(qū)井長(zhǎng)2標(biāo)準(zhǔn)層聲波曲線4次趨勢(shì)面法標(biāo)準(zhǔn)化的GPT軟件截圖?？梢钥闯?，化40井組聲波值明顯有2個(gè)刻度標(biāo)準(zhǔn)，且均與關(guān)鍵井特征值存在誤差。GPT軟件不但能實(shí)現(xiàn)批量進(jìn)行測(cè)井曲線標(biāo)準(zhǔn)化功能，更重要的是其批量存儲(chǔ)功能為標(biāo)準(zhǔn)化后曲線應(yīng)用提供的便捷性是其他軟件所沒(méi)有的。

圖4　關(guān)鍵井標(biāo)準(zhǔn)層連井剖面Fig.4　Standard layer connecting-well section of key wells

圖5　聲波趨勢(shì)面法標(biāo)準(zhǔn)化軟件截圖Fig.5　Screenshot of sonic trend surface method standardization software

計(jì)算AC和RT兩條曲線1～5次擬合趨勢(shì)面，經(jīng)驗(yàn)證1～5次擬合度值見(jiàn)表1。據(jù)AC和RT擬合度差值綜合考慮，選取最優(yōu)擬合次數(shù)為4，AC和RT的4次多項(xiàng)式分別為：

f(x,y)AC=4.905 83-0.001 000 69x-0.000 429 808y-2.517 79e-007x2-1.643 86e-007xy-1.163 8e-008y2+2.7e-011x3+3.1e-011x2y+1e-012xy2+1.1e-011y3+4.501e-015x4+2.867 4e-015x3y-3.768 86e-015x2y2+1.625 54e-015xy3-2.294 67e-016y4；

(3)

f(x,y)RT=-3.907 94+0.001 607 07x-1.739 92e-005y+1.536 55e-007x2-1.161 16e-007xy+8.003 7e-008y2-2.6e-011x3-1.6e-011x2y+2e-011xy2-2.1e-011y3-1.622 01e-015x4+6.376 99e-015x3y+9.178 03e-015x2y2-7.653 68e-015xy3-3.081 94e-015y4。

(4)

其中，x,y為工區(qū)井位3度帶坐標(biāo)。

再根據(jù)趨勢(shì)面法標(biāo)準(zhǔn)化AC、RT的4次多項(xiàng)式，即可對(duì)工區(qū)內(nèi)補(bǔ)測(cè)坐標(biāo)井計(jì)算校正值，擴(kuò)大數(shù)據(jù)樣本，提高準(zhǔn)確度。

標(biāo)準(zhǔn)化前各井點(diǎn)AC異常值較多，殘差面起伏不平突變較大，資料可比性差。

經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化后AC值平面分布均勻，殘差面平整光滑，符合該地區(qū)實(shí)際地質(zhì)特征，增加了多井間資料的可比性，減少了解釋的盲目性，為精細(xì)油藏描述奠定了可靠的基礎(chǔ),如圖6所示。

校正后的RT趨勢(shì)面與AC趨勢(shì)面具有高度相關(guān)性，符合實(shí)際地質(zhì)特征，也從側(cè)面驗(yàn)證了趨勢(shì)面法在該區(qū)塊的適用性，如圖7所示。

表1　擬合度數(shù)值Tab.1　Fitting degree table

圖6　標(biāo)準(zhǔn)化前后AC特征值、殘差面對(duì)比Fig.6　Comparison of AC eigenvalues and residual surfaces before with after AC standardization

圖7　標(biāo)準(zhǔn)化前后RT特征值、殘差面對(duì)比Fig.7　Comparison of RT eigenvalues and residual surfaces before with after AC standardization

3　測(cè)井曲線標(biāo)準(zhǔn)化效果評(píng)價(jià)

采用3種方法評(píng)價(jià)測(cè)井曲線標(biāo)準(zhǔn)化的效果，均取得良好的驗(yàn)證效果。

方法1：利用標(biāo)準(zhǔn)化前后AC計(jì)算孔隙度與巖心分析孔隙度交會(huì)圖對(duì)比，如圖8所示，孔隙度交會(huì)圖相關(guān)系數(shù)R2由0.518提高到0.719，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率得到大幅提高。

方法2：采用AC在套管內(nèi)測(cè)井響應(yīng)值驗(yàn)證。AC在套管中的響應(yīng)值為187±3 μs/m。研究區(qū)內(nèi)AC測(cè)井曲線有套管段測(cè)井響應(yīng)值的井?dāng)?shù)為168口，其中符合上述AC對(duì)套管值的井?dāng)?shù)僅有85口，合格率為50.6%。經(jīng)測(cè)井曲線標(biāo)準(zhǔn)化后，AC對(duì)套管值合格井?dāng)?shù)達(dá)到143口，合格率為85.12%(圖9)。

圖8　AC標(biāo)準(zhǔn)化前后孔隙度交會(huì)圖對(duì)比Fig.8　Comparison of core analysis porosity-logging calculation porosity cross-plots before with after AC standardization

圖9　AC標(biāo)準(zhǔn)化前后合格井?dāng)?shù)、合格率對(duì)比Fig.9　Comparison of qualified well number and qualification rate before with after AC standardization

由此可見(jiàn)，AC標(biāo)準(zhǔn)化后數(shù)值準(zhǔn)確性明顯提高，更符合實(shí)際情況，合格率提高34.52%，標(biāo)準(zhǔn)化效果極好。

方法3：依據(jù)測(cè)井響應(yīng)的趨勢(shì)特征應(yīng)與區(qū)域地質(zhì)模式相一致，對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)化后的AC和RT趨勢(shì)面等值圖進(jìn)行驗(yàn)證。如圖10所示，AC-RT趨勢(shì)面等值圖充分體現(xiàn)出長(zhǎng)2水層標(biāo)準(zhǔn)層孔隙度大、電阻率低的特征，且二者具有良好的相關(guān)性。

圖10　AC-RT趨勢(shì)面等值圖對(duì)比Fig.10　Comparison of AC-RT trend surface contour maps

4　結(jié)　論

(1)通過(guò)上述方法驗(yàn)證可知，本文標(biāo)準(zhǔn)化的效果良好，趨勢(shì)擬合度較高，增加了多井間測(cè)井資料的可對(duì)比性，可為其他油田測(cè)井曲線標(biāo)準(zhǔn)化提供借鑒。

(2)在延長(zhǎng)油田所屬的鄂爾多斯盆地，考慮實(shí)際地質(zhì)情況，優(yōu)選頻率直方圖法結(jié)合趨勢(shì)面分析法應(yīng)用GPT軟件進(jìn)行測(cè)井曲線標(biāo)準(zhǔn)化是一種省時(shí)、高效、準(zhǔn)確性較高且存儲(chǔ)便捷的標(biāo)準(zhǔn)化方法。

(3)在實(shí)際工作中，應(yīng)根據(jù)區(qū)域地質(zhì)規(guī)律和資料情況，靈活運(yùn)用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化處理方法。對(duì)于井少區(qū)域小的區(qū)塊，用頻率直方圖法進(jìn)行測(cè)井曲線標(biāo)準(zhǔn)化；而對(duì)于井多區(qū)域大的區(qū)塊，可用趨勢(shì)面分析法進(jìn)行測(cè)井曲線標(biāo)準(zhǔn)化。

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