RISExpress V 2.0軟件在井場隨鉆地質(zhì)跟蹤中的應(yīng)用

蘇朝博 胡 云 苑仁國 郭明宇 張建斌 符 強(qiáng)

(①中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司；②中海石油(中國)有限公司天津分公司)

0 引 言

隨著渤海海域深層油氣勘探力度加大[1]，以及淺層優(yōu)快勘探推廣，潛山卡取及鉆井取心等識(shí)別關(guān)鍵地質(zhì)界面的頻次顯著升高。潛山卡取不及時(shí)極易發(fā)生井漏、井涌、井噴等工程風(fēng)險(xiǎn)；鉆井取心層位不準(zhǔn)確會(huì)造成取心收獲率和作業(yè)時(shí)效降低；油氣解釋評(píng)價(jià)不落實(shí)會(huì)造成盲目勘探，增加作業(yè)成本。國內(nèi)外地質(zhì)類軟件眾多，其主要應(yīng)用方向大不相同，如：主要用于地震處理和反演的常用軟件Landmark、Discovery、Jason等；主要用于儲(chǔ)層三維建模的軟件Petrel、GOCAD、RMS等；主要用于地質(zhì)繪圖的軟件BendLinkEx、GeoMap、Resform等，但以上軟件在錄井綜合解釋評(píng)價(jià)中鮮有涉及，RISExpress V 2.0軟件彌補(bǔ)了此項(xiàng)空白，可輔助地質(zhì)人員進(jìn)行隨鉆地質(zhì)跟蹤，有效降低工程風(fēng)險(xiǎn)。智能化油氣解釋評(píng)價(jià)是其核心功能，可有效提高油氣發(fā)現(xiàn)率和解釋準(zhǔn)確率，有助于推動(dòng)錄井新技術(shù)發(fā)展[2]。

1 軟件簡介

RISExpress V 2.0井場油氣水快速識(shí)別與評(píng)價(jià)系統(tǒng)是一款具有綜合性、易用性和便捷性的錄井解釋工具軟件，以現(xiàn)場鉆井、錄井、測井等數(shù)據(jù)為依據(jù)，氣測、地化、三維等單項(xiàng)解釋方法為核心[3-5]，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，可快速進(jìn)行隨鉆地質(zhì)界面識(shí)別和油氣信息發(fā)現(xiàn)。

該軟件于2014年發(fā)布，經(jīng)歷5期版本修訂，2019-2020年向現(xiàn)場作業(yè)人員培訓(xùn)推廣，隨著應(yīng)用要求的不斷提高，軟件更加穩(wěn)定、規(guī)范和全面。其單井顯示、地層對(duì)比、圖板繪制等基礎(chǔ)功能架構(gòu)輔助地質(zhì)人員利用一手資料進(jìn)行綜合分析，便于快速完成隨鉆對(duì)比和解釋評(píng)價(jià)。

2 功能架構(gòu)

軟件平臺(tái)包括基礎(chǔ)應(yīng)用模塊和解釋評(píng)價(jià)模塊兩大部分。其中，基礎(chǔ)應(yīng)用模塊主要包括數(shù)據(jù)管理、單井顯示、地層對(duì)比、平面分析和圖板繪制等子模塊，為解釋評(píng)價(jià)提供數(shù)據(jù)、分析方法和可視化。解釋評(píng)價(jià)模塊主要包括數(shù)據(jù)預(yù)處理、巖性識(shí)別、油氣水解釋等子模塊，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、提供解釋算法和知識(shí)庫模板，完成錄井解釋工作，如圖1所示。

圖1 井場油氣水快速識(shí)別與評(píng)價(jià)系統(tǒng)架構(gòu)

軟件操作模式設(shè)計(jì)為“IPEEO”(圖2)，其中：

I(Input):建立工區(qū)，錄入鉆井、錄井、測井及測試等數(shù)據(jù)。

P(Preprocessing):對(duì)錄入的鉆井、錄井、測井、測試等原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。

E(Established):基于鉆錄井?dāng)?shù)據(jù)建立單井、多井分析圖及圖板。

E(Explain):對(duì)巖性及油氣水進(jìn)行單項(xiàng)解釋以及綜合解釋。

O(Output):將工區(qū)、成果圖件等進(jìn)行保存和輸出。

圖2 系統(tǒng)操作模式示意

3 隨鉆地質(zhì)跟蹤

隨鉆地質(zhì)跟蹤的主要內(nèi)容是關(guān)鍵地質(zhì)界面識(shí)別和流體實(shí)時(shí)解釋評(píng)價(jià)。RISExpress V 2.0軟件在現(xiàn)場應(yīng)用中具備有效減少錄井?dāng)?shù)據(jù)錄入時(shí)間、隨鉆快速成圖和快速解釋評(píng)價(jià)油氣信息等特點(diǎn)，可有效輔助下步勘探?jīng)Q策。

3.1 關(guān)鍵地質(zhì)界面識(shí)別

關(guān)鍵地質(zhì)界面識(shí)別主要包括卡潛山和鉆井取心工作，其關(guān)鍵在于精細(xì)地層對(duì)比。以Z 1井卡潛山為例，通過研究渤中XX構(gòu)造元素錄井參數(shù)[6-9]，得出本構(gòu)造中5種元素錄井參數(shù)最為敏感，鉆進(jìn)至4 862 m時(shí)將采集鉆錄井?dāng)?shù)據(jù)表直接導(dǎo)入軟件，應(yīng)用已設(shè)置的剖面模板一鍵快速建立地層剖面(圖3)。通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)：敏1、敏2元素曲線反向交會(huì)明顯，敏3、敏4、敏5元素含量斷崖式降低，各項(xiàng)指征與鄰井一致，綜合判斷已進(jìn)山2 m；太古界潛山較設(shè)計(jì)加深102 m，及時(shí)中完停鉆，保證了鉆井施工安全。

在關(guān)鍵地質(zhì)界面識(shí)別中，RISExpress V 2.0軟件有助于提高現(xiàn)場人員工作效率，降低工程風(fēng)險(xiǎn)。

圖3 渤中XX構(gòu)造L 1井-Z 1井-L 2井地層對(duì)比

3.2 流體實(shí)時(shí)解釋評(píng)價(jià)

隨鉆地質(zhì)跟蹤另一項(xiàng)重要工作流體實(shí)時(shí)解釋評(píng)價(jià)，同時(shí)也是軟件核心內(nèi)容。實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的流體解釋評(píng)價(jià)能為管理者提供必備的井下油氣信息，輔助制定合理決策計(jì)劃，達(dá)到降本勘探、增效開發(fā)的目的。

3.2.1 流體解釋方法

RISExpress V 2.0軟件提供渤海區(qū)域細(xì)分二級(jí)構(gòu)造帶單項(xiàng)錄井解釋方法，主要包括：基于氣測錄井的解釋方法、地化錄井解釋方法、三維定量熒光解釋方法和錄井參數(shù)組合圖板解釋方法等。這些方法利用的是油氣水層表征參數(shù)的反演和正演原理，即通過不同井不同層位儲(chǔ)層的巖屑錄井參數(shù)與巖心及測井解釋結(jié)論進(jìn)行表征，確定各顯示級(jí)別響應(yīng)區(qū)間，將獲取到的待解釋儲(chǔ)層錄井參數(shù)進(jìn)行匹配識(shí)別。除錄井參數(shù)解釋方法之外，軟件還提供基于數(shù)學(xué)解釋方法，主要包括動(dòng)態(tài)聚類分析方法、Fisher判別分析法、基于數(shù)據(jù)降維的二維解釋圖板法以及數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)分類模型解釋方法，主要用于解決樣品的分組與未知樣品的預(yù)測問題，定量劃分油氣水層，改善判別效果。

軟件方面需要把正鉆井?dāng)?shù)據(jù)及時(shí)輸入，系統(tǒng)根據(jù)正鉆井所在的二級(jí)構(gòu)造帶匹配該井的各單項(xiàng)解釋圖板和方法，并在眾多的方法中根據(jù)該構(gòu)造帶的方法優(yōu)選系數(shù)將所有解釋方法進(jìn)行排序，最終完成綜合解釋評(píng)價(jià)工作。流體解釋方法是RISExpress V 2.0軟件的特色功能，行業(yè)內(nèi)暫未發(fā)現(xiàn)能夠提供根據(jù)正鉆井所在構(gòu)造特定的油氣水解釋評(píng)價(jià)方法地質(zhì)軟件；方法優(yōu)選是根據(jù)大量樣本分析得出的方法排序，是軟件系統(tǒng)提高解釋準(zhǔn)確率的核心，同時(shí)可人為干預(yù)。

3.2.2 解釋方法優(yōu)選

在上述眾多解釋方法中，同一儲(chǔ)層錄井參數(shù)用不同方法解釋，存在一定多解性，這就涉及方法優(yōu)選。方法優(yōu)選原則為：(1)同構(gòu)造同區(qū)塊錄井參數(shù)優(yōu)于其他構(gòu)造；(2)方法參數(shù)選擇簡單方便，便于現(xiàn)場和解釋人員使用；(3)方法符合率較好，具有普適性等。

渤海地區(qū)作業(yè)常用氣測、三維、地化3種錄井項(xiàng)目，根據(jù)以上條件選擇方法包括：特征參數(shù)異常倍數(shù)法、3H比值法、皮克斯勒圖板法、氣體比率法、Pg-S1、Pg-OPI、S2-TPI、N-Oc、Em-C共9種進(jìn)行優(yōu)選分析(Pg為地化錄井中產(chǎn)油氣潛量，mg/g；S1為地化錄井中液態(tài)烴量，mg/g；S2為地化錄井中裂解烴量，mg/g；OPI為地化錄井中油產(chǎn)率指數(shù)；TPI為地化錄井中油氣總產(chǎn)率指數(shù)；Oc為三維定量錄井中熒光油性指數(shù)，指中質(zhì)油峰熒光強(qiáng)度與輕質(zhì)油峰熒光強(qiáng)度的比值；Em為三維定量錄井中最佳發(fā)射波長，三維立體圖譜的矩陣數(shù)據(jù)體中熒光強(qiáng)度最大值數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的發(fā)射波長，nm；N為三維定量熒光錄井中系列對(duì)比級(jí)，指單位樣品中熒光物質(zhì)所對(duì)應(yīng)的熒光系列對(duì)比級(jí)別；C為三維定量熒光錄井中含油濃度，指單位樣品中被試劑萃取出烴類物質(zhì)的含量，mg/L)。通過研究，得到油氣水解釋評(píng)價(jià)方法優(yōu)選系數(shù)公式如下：

A=Fβ(K/T)f(t)

式中：A為優(yōu)選系數(shù)；F為研究工區(qū)某一個(gè)解釋方法的符合率，以電測解釋結(jié)論為標(biāo)準(zhǔn)，為分析的樣本和電測解釋結(jié)論相符合的層占總層數(shù)的百分比；β為解釋方法置信度，給出的區(qū)間是被測量參數(shù)測量值的可信程度，是總體參數(shù)所在的可能范圍；K為圖板建立過程中，所使用到的層數(shù)總和；T為研究工區(qū)儲(chǔ)層總層數(shù)，指一個(gè)二級(jí)構(gòu)造帶內(nèi)所有熒光顯示和氣測異常的層，且包含電測解釋而錄井沒有解釋的層；f(t)為樣本層影響因子，當(dāng)分析儲(chǔ)層數(shù)小于80層時(shí)樣本層影響因子為0.91，當(dāng)分析儲(chǔ)層數(shù)區(qū)間為[80，200]時(shí)樣本層影響因子為0.95，當(dāng)分析儲(chǔ)層數(shù)大于200層時(shí)樣本層影響因子為0.97。

通過上述公式符合條件的9種方法在構(gòu)造帶內(nèi)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到優(yōu)選系數(shù)，其值的大小分別反映各方法的優(yōu)選順序，系數(shù)值越大，優(yōu)選性越好，可信度越高。

表1為遼中凹陷西斜坡帶優(yōu)選系數(shù)對(duì)應(yīng)各方法的計(jì)算結(jié)果。對(duì)于遼中凹陷西斜坡帶來講，方法優(yōu)選的順序?yàn)椋寒惓１稊?shù)法>Pg-S1>Pg-OPI>Em-C>S2-TPI>皮克斯勒圖板法>氣體比率法>N-Oc>3H比值法。如鉆井現(xiàn)場無地化、三維錄井手段，則要根據(jù)氣測各項(xiàng)方法、巖屑識(shí)別等進(jìn)行綜合解釋。

表1 遼中凹陷西斜坡帶優(yōu)選系數(shù)

通過RISExpress V 2.0軟件進(jìn)行方法排序的主要目的是完成信任度評(píng)比，在實(shí)際應(yīng)用中需具體問題具體分析，一般選取優(yōu)選系數(shù)較高的解釋方法，但是地層流體性質(zhì)復(fù)雜，單看優(yōu)選系數(shù)最高的解釋方法比較片面，應(yīng)多種方法結(jié)合，進(jìn)行綜合解釋評(píng)價(jià)。

3.2.3 應(yīng)用實(shí)例

以旅大XX構(gòu)造Z 2井為例，該井流體實(shí)時(shí)解釋評(píng)價(jià)基于RISExpress V 2.0軟件中遼中凹陷西斜坡帶知識(shí)庫，優(yōu)選異常倍數(shù)、Pg-S1、Pg-OPI等單項(xiàng)解釋方法，目的是快速直觀反映油氣性質(zhì)縱向及橫向的變化情況，結(jié)果如下：

Z 2井鉆遇4套砂體，與L 3井儲(chǔ)層發(fā)育情況基本一致。Tg異常倍數(shù)法解釋Z 2井各個(gè)砂體，發(fā)現(xiàn)1號(hào)、2號(hào)砂體氣測Tg異常倍數(shù)大于6.5倍，雖然落在油層區(qū)，但其熒光顯示較差，所含重組分少，流體性質(zhì)與油層有明顯差異，解釋為氣層(圖4、圖5)；3號(hào)、4-1號(hào)上部砂體Tg異常倍數(shù)大于5.5倍，投點(diǎn)位于油層區(qū)，解釋為油層；4-1號(hào)下部、4-2號(hào)砂體異常倍數(shù)小于3倍，投點(diǎn)位于含水區(qū)，解釋為油水同層和含油水層。

根據(jù)地化Pg-S1解釋圖板，1號(hào)、2號(hào)砂體投點(diǎn)位于含水區(qū)，但根據(jù)Tg異常倍數(shù)判斷為氣層；3號(hào)、4-1號(hào)上部砂體投點(diǎn)位于油層區(qū)，解釋為油層；4-1號(hào)下部、4-2號(hào)砂體投點(diǎn)位于含水區(qū)，解釋為油水同層和含油水層(圖6)。采用Pg-OPI、Em-C等方法進(jìn)行解釋，解釋結(jié)果見表2。宏觀來看，Z 2井處在構(gòu)造相對(duì)高部位，油藏屬于存在氣頂?shù)暮駥觾?yōu)質(zhì)油氣藏，但油氣供給不足含底水(圖7)。旅大油田在今后實(shí)施生產(chǎn)井鉆井過程中，如鉆至該套水層可提前完鉆或變更作業(yè)方案，輔助優(yōu)快背景下勘探開發(fā)決策。

當(dāng)鄰井未鉆遇某一流體類型，而正鉆井鉆遇時(shí)，要綜合巖屑、氣測等資料進(jìn)行判斷，例如Z 2井1號(hào)、2號(hào)砂體氣層，無法根據(jù)鄰井解釋圖板進(jìn)行解釋，要根據(jù)巖屑、氣層組分以及本井油氣縱向特征等多種手段綜合分析，得到最優(yōu)解釋。因地層流體特殊性和優(yōu)選方法差錯(cuò)率，當(dāng)優(yōu)選系數(shù)最高方法的解釋結(jié)論與其他方法均不同時(shí)，可考慮選擇其他方法綜合考量該方法解釋結(jié)果的準(zhǔn)確性，得到最優(yōu)解。

圖4 Z 2井砂體氣測異常倍數(shù)圖板

圖5 Z 2井1號(hào)砂體、2號(hào)砂體熒光顯示圖

圖6 Z 2井砂體地化Pg-S1解釋圖板

表2 旅大XX構(gòu)造Z 2井不同方法的解釋結(jié)果

圖7 旅大XX構(gòu)造Z 2井錄井綜合解釋對(duì)比

3.3 效果分析

RISExpress V 2.0軟件現(xiàn)場試驗(yàn)效果：鉆錄采集成果數(shù)據(jù)表輸入軟件所需時(shí)間在20 s以內(nèi)，且運(yùn)行穩(wěn)定性強(qiáng)；在關(guān)鍵地質(zhì)界面識(shí)別工作中，卡潛山和鉆井取心界面準(zhǔn)確率有一定提升，平均循環(huán)次數(shù)逐漸減少至1.5次左右；以測試、測井解釋結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)，流體實(shí)時(shí)解釋評(píng)價(jià)符合率達(dá)85.5%。

4 結(jié) 論

(1)關(guān)鍵地質(zhì)界面識(shí)別過程中，RISExpress V 2.0軟件有助于提高現(xiàn)場人員工作效率，及時(shí)提出停鉆或中完建議，降低工程風(fēng)險(xiǎn)。

(2)流體實(shí)時(shí)解釋評(píng)價(jià)能根據(jù)井筒所在構(gòu)造帶信息獲取知識(shí)庫模板來設(shè)置運(yùn)行參數(shù)，快速建立圖板，通過優(yōu)選方法進(jìn)行精確解釋，及時(shí)獲取準(zhǔn)確的解釋結(jié)論能有效輔助下步勘探?jīng)Q策。

(3)較高的數(shù)字化處理能力和豐富的解釋手段，有助于現(xiàn)場工作人員優(yōu)質(zhì)完成地質(zhì)勘探任務(wù)，并推動(dòng)錄井新技術(shù)的發(fā)展。