測井?dāng)?shù)據(jù)深度校正方法探析

錢志軍

中海油田服務(wù)股份有限公司 天津 300459

在測井工作中，測井?dāng)?shù)據(jù)作為重要的測井資料，其準(zhǔn)確性對測井作業(yè)的開展非常關(guān)鍵，甚至直接關(guān)系著測井作業(yè)的效能，而深度校正作為提升測井?dāng)?shù)據(jù)準(zhǔn)確性的有效方法之一。當(dāng)前常用的深度校正方法中，它們的基本原理類似，都是先計算相關(guān)變量的系數(shù)，然后相加測量所得深度和系數(shù)，接著對相加得到的誤差值進(jìn)行計算，最后篩選出誤差較小、準(zhǔn)確性較高的深度數(shù)據(jù)。在開展測井?dāng)?shù)據(jù)深度校正的過程中，因為井內(nèi)存在如電纜自身重量、浮力、泥漿壓力等諸多不確定因素，這些因素均會導(dǎo)致測井?dāng)?shù)據(jù)或校正結(jié)果存在一定的不準(zhǔn)確性，所以為了避免這些因素對深度校正的結(jié)果產(chǎn)生一定的影響，在探析測井?dāng)?shù)據(jù)深度校正方法的過程中，主要選擇從以下三個方面展開分析。

1 電纜的拉伸與校正方法分析

在測量井深度的過程中，因為各種因素的存在，比如溫度、浮力、泥漿壓力，再比如摩擦力、電纜自身重量等等，都會對電纜的拉伸產(chǎn)生一定的影響，從而造成測量數(shù)據(jù)與實際之間存在一定的誤差，故需要對電纜拉伸產(chǎn)生的誤差進(jìn)行校正[1]。目前在電纜拉伸方面，存在的校正方法較多，本文主要從以下兩個方面展開分析：

1.1 軟件方面的拉伸校正方法

在分析電纜受力情況的基礎(chǔ)上，借助軟件建立電纜受力鏈狀模型，然后對電纜在井下泥漿中受到的靜壓力、摩擦力、自身重力等進(jìn)行計算，以此準(zhǔn)確計算出誤差并校正。通過軟件建模計算電纜受力的方法最早提出于1993年，提出者為羅伯特（國外學(xué)者），他表示電纜拉伸校正和誤差值的計算可以借助計算機(jī)軟件建立桿狀受力模型和拉伸校正公式完成。相較于鏈狀模型，桿狀模型一般用于較深井測量電纜拉伸的校正，且得到的誤差值更準(zhǔn)確，校正后的數(shù)據(jù)也更準(zhǔn)確，但此模型也存在一定的缺點，即會忽略井下溫度對電纜產(chǎn)生的影響。故為了考慮到溫度對電纜產(chǎn)生的影響，建議對桿狀模型進(jìn)行完善，將電纜受熱時的伸長量作為一種變量，添加到校正公式中，以此提升模型的準(zhǔn)確性，從而得到更準(zhǔn)確的校正數(shù)據(jù)。然而，由于目前此種方法無法對井下的各種因素實現(xiàn)全面了解，依舊會導(dǎo)致較大誤差的存在，故還沒有得到廣泛應(yīng)用。

1.2 硬件方面的拉伸校正方法

用電纜對井的深度進(jìn)行測量時，如井中溫度、摩擦力、重力等因素會一定程度的影響電纜的拉伸，故需要對其拉伸進(jìn)行校正，所以在硬件方面，一般會借助FPGA一級高速DSP設(shè)計相關(guān)算法和建立校正系統(tǒng)，在優(yōu)化測量流程的基礎(chǔ)上，對電纜測量深度與實際深度之間存在的誤差進(jìn)行校正，以此提升測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。和軟件方面的校正方法相比，硬件方面的校正方法對測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的提升更有效。

2 速度的校正方法分析

2.1 直線積分法

在測井深度工作的開展中，對于儀器速度造成的誤差，可以借助直線積分法進(jìn)行校正，具體為：利用二次積分法和探頭的加速度對探頭在一定時間內(nèi)沿井軸方向前進(jìn)的相應(yīng)距離進(jìn)行計算，在此基礎(chǔ)上，對探頭的受力情況進(jìn)行分析，以此對加速度產(chǎn)生的誤差進(jìn)行校正，從而使測量數(shù)據(jù)變得更加準(zhǔn)確。這種通過直線積分法精準(zhǔn)計算探頭前進(jìn)距離，從而準(zhǔn)確測量井的深度的方法雖然比較簡單，但因為無法對時間做到明確，也無法對加速度做到精準(zhǔn)把握，故無法對累積誤差進(jìn)行準(zhǔn)確計算，所以目前此方法的應(yīng)用不是很普遍。

2.2 卡爾曼濾波法

在井深度的測量中，因為存在各種干擾因素，所以會造成測量數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定的誤差，故采用卡爾曼濾波法對這種誤差進(jìn)行校正，以此實現(xiàn)估計值的優(yōu)化。在使用爾曼濾波器預(yù)估井實際深度的過程中，需要考慮多個參數(shù)，比如觀測值和記錄值，再比如電纜的深度值和加速度計量值等等，雖然可以降低累積誤差產(chǎn)生的影響，但無法對電纜頂部張力在井下的變化做到實時掌握，因此，最終測量出的井的深度也存在一定的誤差，故此方法目前的應(yīng)用也不是很廣泛。

2.3 遞推最小二乘法

遞推最小二乘法和卡爾曼濾波法有著相似之處，都是用于估計值的優(yōu)化和校正，但此方法的效果更佳。遞推最小二乘法的原理是借助最小二乘理論和加速度等參數(shù)對儀器在井下的運動情況進(jìn)行遞推，然后預(yù)估井的深度，從而實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的校正，然而，在應(yīng)用該方法時，會產(chǎn)生一定的嘈音，對結(jié)果的準(zhǔn)確性會產(chǎn)生一定影響，故此方法目前也未得到廣泛的應(yīng)用。

2.4 利用電纜張力和加速度進(jìn)行速度校正

在開展井深度測量工作的過程中，儀器遇卡問題比較普遍，另外，儀器運動速度無法保持勻速的情況也時常發(fā)生，故為了降低因儀器遇卡等情況產(chǎn)生的誤差，可以利用電纜張力和加速度等參數(shù)進(jìn)一步細(xì)化儀器的運動軌跡，以此達(dá)到校正速度產(chǎn)生的誤差、提升測量結(jié)果準(zhǔn)確性的目的。雖然此方法可以彌補前幾種方法的不足，但因為此方法對殘余誤差值無法實現(xiàn)精準(zhǔn)計算，所以其應(yīng)用也不廣泛。

3 相對深度校正方法分析

在同一口井中，一般存在多條測井曲線，為了對齊它們的深度，通常情況下會采用相對深度校正方法，具體包括以下3種：

深度控制曲線校正法：此方法在深度校正中的應(yīng)用較為廣泛，一般用于校正井場計算機(jī)軟件深度測量產(chǎn)生的誤差，原理為：深度控制曲線選用自然伽馬射線曲線，然后測量出這些曲線，在此基礎(chǔ)上，判斷各測井曲線深度的對齊情況，接著對深度控制曲線間的相關(guān)性進(jìn)行分析，最后校正測量誤差，提升測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性[2]。

相關(guān)對比法：此方法一般也用于同口井中各測井曲線產(chǎn)生的誤差的校正，在分辨率和質(zhì)量較高的情況下，通過分析各曲線間存在的相關(guān)性、普遍性、移動性等實現(xiàn)測井?dāng)?shù)據(jù)的校正[3]。

地層層序分析校正法：此方法對測井?dāng)?shù)據(jù)準(zhǔn)確性的提升也有一定的效果，但該方法的使用條件比較苛刻，使用地區(qū)必須保證地層較為成熟，其劃分比較明確，否則很可能會導(dǎo)致深度校正的結(jié)果不夠準(zhǔn)確[4]。

4 測井曲線深度檢驗及校正

考慮到驗證相同深度條件下的間隔步長相關(guān)性，計劃進(jìn)行一項實驗。將專注于調(diào)查位于油田中的井A1和井A2。經(jīng)過檢測，發(fā)現(xiàn)隨著間距逐漸減小的同時，具有相同深度的間隔步長會呈現(xiàn)明顯的高峰，然而，當(dāng)間距超過10米后，相關(guān)性將降至零。在檢驗和校正測井曲線的深度過程中，至關(guān)重要的考慮是對間隔步長相關(guān)系數(shù)的敏感性，這個因素產(chǎn)生顯著的影響，有能力在相同深度上達(dá)到最大相關(guān)性。因此，它已經(jīng)成為驗證和修正測井曲線深度的一個關(guān)鍵指標(biāo)。

4.1 A1 井

通過對A1井的相關(guān)測井曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察，可以得知CAL、AC、RS等相關(guān)系數(shù)在表1和表2中展現(xiàn)出明顯的主峰特征，因此，可以推斷需要對這些曲線進(jìn)行校正處理。井徑（CAL）和交流（AC）之間具有明顯的相互聯(lián)系。測量過程中的間隔步長相關(guān)系數(shù)顯示CAL、AC和密度（DEN）的主要峰值分別為0、-0.125和0.125。所采集到的測井曲線樣本與上述數(shù)據(jù)完全一致。綜上所述，整體數(shù)據(jù)不需要進(jìn)行任何校正或調(diào)整。

表1 A1 井測井曲線對比主峰值數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計

表2 A2 井測井曲線對比主峰值數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計

當(dāng)CAL和GR之間的間隔距離超過2～8m時，會出現(xiàn)一個顯著但不穩(wěn)定的平臺，這需要仔細(xì)分析和判斷主峰值情況，以便進(jìn)一步檢查和校準(zhǔn)相關(guān)系數(shù)等方面的問題。同時，務(wù)必確保CAL、DEN和RS之間的間隔步長主峰值分別為-0.125和0.125，在這個范圍內(nèi)保持一致。

在進(jìn)行采樣時，注意到所有測井曲線的深度間隔都是0.125 m。然而，也發(fā)現(xiàn)CAL、DEN和RS之間的間隔要求小于0.125。為了解決這個問題，決定根據(jù)兩端位置的零點來重新調(diào)整采樣間隔。這在進(jìn)行測井曲線的校正過程中，可以忽略小距離所引起的誤差。因此，得出結(jié)論，GR測井曲線不需要經(jīng)過校正。總體而言，在相同的測井過程中，曲線的一致性表現(xiàn)較為良好。

4.2 A2 井

對于A1井的詳細(xì)情況進(jìn)行了徹底研究后，可以明顯地察覺到CAL、AC、RS等方面之間呈現(xiàn)出顯著不同的峰值，這一發(fā)現(xiàn)表明，它們的檢測結(jié)果也展示出了相似性的特點。在10m的范圍內(nèi)，可以觀察到井徑、聲波、密度等因素之間展現(xiàn)出截然不同的間隔規(guī)律，具體而言，在這個距離內(nèi)，出現(xiàn)了一個1.75m的間隔，將總CAL和AC分割開來，并且還有一個0.375m的間隔，將CAL和DEN之間區(qū)分開來。根據(jù)表2的展示，可以得出結(jié)論：CAL和GR之間的間隔相關(guān)性沒有呈現(xiàn)明顯的峰值，同時，在其他因素之間也沒有觀察到顯著一致性的高點。其他情況并沒有形成明顯的共鳴節(jié)點。因此，可以推論出，該研究結(jié)果表明在對DEN、RD等進(jìn)行調(diào)整的基礎(chǔ)上，并無需對GR進(jìn)行校準(zhǔn)。

由于進(jìn)行后期補測類型的測井曲線 RS 和RD，非同次測量過程中可能出現(xiàn)一些深度誤差，為確保測井曲線準(zhǔn)確無誤，需要進(jìn)行一系列一致性檢測和校正措施。希望本項研究能夠為未來的技術(shù)水平提供突破，并且尤其期待對測井實踐的改進(jìn)和支持產(chǎn)生積極影響。

保證測井?dāng)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確提取，對于確保井曲線深度的一致性檢驗和校正至關(guān)重要。通過對測井曲線的深度進(jìn)行比對，可以更準(zhǔn)確地獲取測井信息。研究結(jié)果表明，同類型的測井曲線在深度方面展現(xiàn)出相似的特征，而不同類型的測井曲線則呈現(xiàn)截然不同的情況。

5 結(jié)束語

綜上所述，有多種方式可以用來校正測井?dāng)?shù)據(jù)。主要研究了與電纜長度無關(guān)的軟硬件技術(shù)，并探討了直線積分法和遞推最小二乘法，以及卡爾曼濾波法等速度校正方法。此外，還研究了一些新穎的方法，用于校正測井?dāng)?shù)據(jù)的速度，其中包括利用電纜的張力和加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，并采取深度控制曲線以及地層層序分析等方法來實現(xiàn)相對深度的準(zhǔn)確校準(zhǔn)，通過對這些方法進(jìn)行深入研究，明確了它們之間的不同之處和局限性。目前，我國在校準(zhǔn)測井?dāng)?shù)據(jù)方面需要進(jìn)一步提升和優(yōu)化，綜合考慮電纜張力和加速度測量數(shù)值，并準(zhǔn)確評估誤差是必要的。