【文章內(nèi)容簡介】 出了“分形” (fractal)的概念 [28]。 1986 年， Hewett 發(fā)表了應(yīng)用分形理論描述和評價(jià)儲層非均質(zhì)性文章，此后分形理論在儲層評價(jià)研究中得到應(yīng)用 [29]。 上世紀(jì) 90 年代 Vapnik 等人提出的基于統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論的支持向量機(jī)，該方法適用于小樣本的學(xué)習(xí)問題 ，能夠 彌補(bǔ)聚類分析方法要求較多的訓(xùn)練樣本，也能解決人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)局部優(yōu)解的問題 [30]。 西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 3 另外，國內(nèi)外也針對自己研制的高分辨率測井儀器，開發(fā)相應(yīng)的薄層評價(jià)方法和解釋技術(shù)，如斯倫貝謝公司的基于 FMI 工的薄層砂巖分析技術(shù) (LSA)，基于 SHDT 的反褶積處理技術(shù) SHARP 解釋程序，基于 EPT 的電磁波模型程序 ELMOD；如阿特拉斯公司的薄層分析技術(shù) TBA 和 VISION 軟件包 [31]。國內(nèi)單位大多是在對常規(guī)測井資料進(jìn)行高分辨率處理的基礎(chǔ)上，結(jié)合本地區(qū)地質(zhì)特點(diǎn)，采用傳統(tǒng)的方法進(jìn)行薄層環(huán)境校正和油氣層解釋評價(jià)，沒有形成成熟配套的專門針對薄層儲層的測井解釋方法和軟件。 而針對以上的這些高分辨率處理方法 仍有許多問題需要解決， 仍有很多地方需要完善 、 改進(jìn)。 (l)濾波器選取 是高分辨率匹配技術(shù)中的一個難題 。首先，儀器的響應(yīng)函數(shù)未必已知，并且通過實(shí)際的測井曲線無法得到準(zhǔn)確的響應(yīng)函數(shù)表達(dá)式 ； 其次，從確定濾波因子的方程本身來看，其可能是一個不穩(wěn)定的方程組，因此很難通過常規(guī)方法確定方程的解。 傳統(tǒng)最優(yōu)化方法選取最優(yōu)濾波因子可能出現(xiàn)不穩(wěn)定解和局部收斂等結(jié)果，如何設(shè)計(jì)好的最優(yōu)化方法也是改進(jìn)匹配技術(shù)提高分辨率的一個新方向 [32]。 (2)反褶積方法有許多局限性和缺陷，比如說算法的穩(wěn)定性、唯一性、快速性，目標(biāo)函數(shù)和判別準(zhǔn)則選擇的 準(zhǔn)確性都有待人們?nèi)浹a(bǔ)，完善 [33]。 而 模糊數(shù)學(xué)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)越來受到人們的認(rèn) 可 、 重視， 一種全新的發(fā)展是將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引人反褶積技術(shù)。 (3)現(xiàn)在采用的測井反演方法普遍存在運(yùn)算速度慢及局部尋優(yōu)甚至計(jì)算發(fā)散等缺陷，不適合于快速準(zhǔn)確地提高測井曲線地分辨率 [34]。 當(dāng)今地球物理資料反演的發(fā)展趨勢是更多地注意非線性反演方法的研究，而對于非線性問題，最好的辦法是采用非線性的方法去研究 [35]。 儲層的流體性質(zhì)識別是測井評價(jià)的重點(diǎn)，劉向 君等人也提出識別 流體 的方法，如利用 P1/2分布法、孔隙度測井識別、聲波速度比值法以及地層 測試計(jì)算流體密度等 方法來識別流體 [36]。 針對 飽含氣 或 水 的巖石 國內(nèi)外學(xué)者做了大量的實(shí)驗(yàn)研究，證明飽含不同流體的巖石所具有的縱橫波速度、彈性模量、泊松比等參數(shù)與孔隙 度的關(guān)系 。 本文將從以上幾個方面做些深入的研究，使得測井曲線高分辨率處理技術(shù)能夠在塔里木哈得遜油田得到較好的應(yīng)用效果。 研究內(nèi)容 本次研究以 哈得遜 油田 石炭系中泥巖段薄砂層油藏為研究對象，開展全面的測井評價(jià)和精細(xì)解釋工作。 哈得遜地區(qū)儲層厚度大多集中在 ~2m， 儲層的測井響應(yīng)特征受圍巖的影響較大， 因此曲線高分辨率處理技術(shù)和薄層測井評價(jià)方法 研究為本文的重點(diǎn)。 (1)圍巖對薄砂層測井響應(yīng)規(guī)律及校正方法研究 ① 圍巖對薄砂層測井響應(yīng)影響規(guī)律分析 通過對現(xiàn)場資料的收集 和整理 ，分析在圍巖條件下，各種測井曲線的響應(yīng)特征，總結(jié)圍巖對各種測井曲線的影響規(guī)律。 哈德遜油田薄砂層測井評價(jià)技術(shù)研究 4 ② 薄砂層測井響應(yīng)的圍巖影響校正方法 在分析圍巖對薄砂層測井響應(yīng)影響規(guī)律的基礎(chǔ)上，應(yīng)用圖版、幾何因子、頻率匹 配等數(shù)學(xué)方法，結(jié)合測井響應(yīng)原理，建立測井曲線的圍巖校正模型 ，實(shí)現(xiàn)對測井資料的圍巖校正。 (2)薄砂層有效性評價(jià)技術(shù)研究 在對薄砂層的測井響應(yīng)特征分析的基礎(chǔ)上，利用巖心分析資料及試油、試采資料，進(jìn) 行儲層“四性”關(guān)系研究，分析常規(guī)測井與巖心及有效儲層的對應(yīng)關(guān)系，建立有效儲層的判別標(biāo)準(zhǔn)。 (3)薄砂層巖電實(shí)驗(yàn)及巖電關(guān)系分析研究 在分析薄砂層巖性與物性的基礎(chǔ)上，在工區(qū)選取部分具有代表性的巖心，進(jìn)行地層因素與孔隙度、電阻率增大系數(shù)與飽和度關(guān)系實(shí)驗(yàn)，并對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得到反映薄砂層 儲層 的巖電參數(shù)，提高 含油飽和度的計(jì)算精度。重點(diǎn)討論灰質(zhì)含量對電阻率的影響，對孔隙度、滲透率的影響，討論 對巖電參數(shù)的影響。 (4)薄砂層儲層參數(shù)建模 充分利用各種巖心分析化驗(yàn)資料，基于 巖心刻度測井的思想，采用適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)分析方法 ，重新建立儲層孔、滲、飽等參數(shù)的測井定量解釋模型。 (5)薄砂層下限及解釋標(biāo)準(zhǔn)的建立 充分利用巖心分析及測試資料，研究孔隙結(jié)構(gòu)對儲層有效性 的影響。 應(yīng)用各種經(jīng)驗(yàn)及數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，建立確定儲層參數(shù)下限值的方法，最終形成統(tǒng)一的解釋評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。 (6)薄砂儲層流體性質(zhì)識別方法研究 針對儲層油水判別存在的問題，分析原因，充分利用試油、試采資料，結(jié)合 MDT等 測井資 料，利用交會圖及模式識別技術(shù)，建立流體性質(zhì)的定性與定量識別方法及 圖版。 技術(shù)路線 與關(guān)鍵技術(shù) 技術(shù)路線 (1)首先從儲層的地質(zhì)、油藏特征入手， 分析影響研究區(qū) 測井解釋精度的主要因素。進(jìn)行 薄砂層 的測井響應(yīng)影響特征分析，在此基礎(chǔ)上，建立測井曲線的圍巖校正模型和方法；結(jié)合錄井、測試及分析化驗(yàn)資料對儲層的“四性關(guān)系”進(jìn)行細(xì)致的分析， 并以此為整個研究的基礎(chǔ)。 (2)在儲層的“四性關(guān)系”分析的基礎(chǔ)上，以測井巖石物理模型為基礎(chǔ)，以實(shí)驗(yàn)分析資料為依據(jù)，建立儲層的 測井解釋模型。由于本區(qū)巖性復(fù)雜、物性差，需要根據(jù)不同的儲層特點(diǎn)，優(yōu)選不同的解釋模型與參數(shù)，以提高測井儲層參數(shù)的 解釋精度。 (3)在不同 流體 測井響應(yīng) 特征 分析的基礎(chǔ)上，充分利用常規(guī)測井資料提取特征參數(shù)，結(jié)合試油 成果，應(yīng)用各種交會圖技術(shù)及數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，研究該區(qū)儲層流體的識別方法 ，西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 5 建立油、水層識別圖版 。 (4)以巖心分析、測試資料為標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用各種交會圖及經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法，建立確定儲層參數(shù)下限值的方法，最后形成統(tǒng)一的解釋評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。 圖 11 哈得遜油田薄砂層 測井評價(jià)技術(shù)研究路線圖 關(guān)鍵技術(shù) (1)薄層測井曲線高分辨率處理技術(shù)。 (2)儲 層 測井解釋模型的建立。 (3)儲層參數(shù)下限值的確定 。 (4)薄砂層儲層流體識別。 巖心分析 測井?dāng)?shù)據(jù) 試油試采資料 巖電試驗(yàn)資料 地質(zhì)錄井 巖心刻度測井 測井?dāng)?shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、環(huán)境校正 儲層四性關(guān)系研究 儲層參數(shù)建模 測井響應(yīng)特征及油 水層識別方法研究 定性識別 半定量、定量評價(jià) 油水層綜合解釋評價(jià)方法 現(xiàn)場生產(chǎn)檢驗(yàn) 油水層最終解 釋評價(jià)方法及解釋標(biāo)準(zhǔn) 測井精細(xì)解釋 巖電參數(shù)、地 層水電阻率 不適用 巖性、電性、物性及含油性 儲層有效性 下限標(biāo)準(zhǔn) 結(jié)論 與建議 哈德遜油田薄砂層測井評價(jià)技術(shù)研究 6 第 2 章 薄砂層的測井響應(yīng) 特征 及其校正 薄層 的測井響應(yīng)特征 薄層從測井的角度看是相對的 ， 如果地層的厚度小于測井儀器的縱向分辨率就可稱之為薄層 ， 然而不同測井儀器有不同的分辨率 ， 因此 ， 薄層可能在不同地區(qū)、不同油田 ，相對某種測井儀器來講有不同的界限 [37]。 實(shí)際測井時(shí) ， 在 采樣間距情況下 ， 聲波測井的分辨率為 ， 密度測井的分辨率為 ， 中子測井為 左右 ，自然伽馬和自然伽馬能譜測井為 ~， 自然電位曲線為 2~3m， 雙感應(yīng)測井縱向分辨率 2~[38]， 但測井儀器反映的縱向分辨率受多種因素的影響 ， 其分辨率還會進(jìn)一步 降低。即使是同樣分辨率的儀器 ， 測井環(huán)境對各自的影響程度不同 ， 表現(xiàn)出的分辨率也是不同的。 薄層的 測井曲線形態(tài) 各種測井儀器盡管測井方法存在一定差異，但在薄層曲線形態(tài)的表現(xiàn)上具有一定 的相似性。由于采樣間距和測井速度的影響，當(dāng)薄層厚度小于測井儀器的縱向分辨率時(shí)，會 造成薄層的曲線幅度減小，測量值向圍巖靠近，無法真實(shí)反映薄層 地球物理特性 。 圖 21 不同厚度地層的測井曲線特征 圖 21 中，反映了不同厚度地層的測井曲線幅度 變化和半幅點(diǎn)視厚度 的 變化情況 。由該圖分析可以得知： ① 曲線對稱于地層中心。 ② 對應(yīng)地層中心，曲線有一極大值，且它隨地層厚度的增大而增大，當(dāng)?shù)貙雍穸却笥诨虻扔谇€縱向分辨率，曲線 極大 值不再隨地層 厚度的變化而變化。曲線幅度反映出當(dāng)?shù)貙虞^薄時(shí)，圍巖的影響較大，曲線值明顯偏離地層真實(shí)地球物理屬性值，隨著地層厚度的增大曲線值逐漸增大，圍巖的影響逐漸減小，當(dāng)?shù)貙雍穸冗_(dá)到一定厚度后，圍巖的影響可以忽略不計(jì)，曲線值達(dá)到穩(wěn)定，等于地層的真實(shí)地球物理屬性值。 西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 7 ③ 當(dāng)?shù)貙雍穸却笥诨虻扔谇€縱向分辨率時(shí)，圍巖的影響減小。曲線半 幅點(diǎn)確定的視厚度等于地層的真厚度，半幅點(diǎn)正對著地層界面。而在薄層處 (即地層厚度小于曲線縱向分辨率 )，按半幅點(diǎn)確定的地層厚度大于地層的真厚度。且地層越薄，測井信號偏離真信號的幅度越大，這是因?yàn)榈貙釉奖?，受圍巖的影響程度越大，圍巖對薄儲層的測井信號貢獻(xiàn)也就越大。隨著地層厚度的增加，測井響應(yīng)值逐漸接近于真實(shí)值。 因此，當(dāng)薄層厚度小于曲線縱向分辨率時(shí)，曲線上會表現(xiàn)出波幅降低，小層視厚度增加的現(xiàn)象。而且，隨著薄層與圍巖屬性 (包括厚度、測井值等 )的變化，薄層曲線特征又會有不同的表現(xiàn)形式 (如圖 22)，分類如 下： 圖 22 薄層曲線形態(tài)示意圖 ① 當(dāng)薄層厚度略小于 原 曲線縱向分辨率時(shí)，薄層在曲線上得到反映，但由于曲線縱向分辨率的影響，其曲線幅度和小層視厚度都與真實(shí)值存在差異。 而 高分辨率處理 不僅能夠恢復(fù)薄層測井值， 而且能 真實(shí)反映薄層厚度 (如圖 22A)。 ② 當(dāng)薄層厚度很小時(shí)或 存在薄間互層 時(shí)， 在圍巖的影響下，這些 薄層 通 常無法在曲線上反映出來。 而 高分辨率處理能夠?qū)⒑穸?小 于方法有效縱向分辨率的薄層突顯出來(如圖 22B)。 ③ 對于含 不同屬性 薄夾層的層段，由于低縱向分辨率的影響，通常在曲線 反 映出 的是 一套地層，無法識別 出 其中的薄夾層。 而 高分辨率處理能夠 識別出 其中的 薄 夾層，恢復(fù)其薄層 間互 的特征 (如圖 22C)。 綜上所述，基于原始曲線的不同形態(tài)，薄層主要出現(xiàn)三類表現(xiàn)形式 (上面描述的形式均為正向突起，負(fù)向凹陷的表現(xiàn)形式與正向相同 )，且不同的表現(xiàn)形式對應(yīng)不同的地質(zhì)特征。綜合分析各種曲線表現(xiàn)形式的縱橫向變化情況，可以有效地研究各種高分辨率處理方法的縱向分辨率及高分辨率處理效果。 測井曲線最小縱向分辨率 對于不同的測井曲線，其測量方法決定了曲線 縱向分辨率的大小。然而，對于厚度哈德遜油田薄砂層測井評價(jià)技術(shù)研究 8 極小的薄層，常規(guī)測井曲線往往是無法分辨出來的，即使進(jìn)行高分辨率處理，其效果依然不理想。因此，了解由離散點(diǎn)構(gòu)成的測井曲線的固有薄層識別能力，掌握曲線的最小可識別厚度，對于薄互層研究是十分重要的。 圖 23 薄層可識別最小厚度示意圖 眾所周知，常規(guī)測井曲線通常為以 米 (部分地區(qū)采用 米 )采樣間距的離散點(diǎn)構(gòu)成。如果從數(shù)學(xué)角度來考慮測井曲線的縱向分辨率，我們可以得出，對于任意測井曲線上的可識別薄層，其表現(xiàn)形式均為一個小的曲線突起或曲線凹陷。由圖 23 可知，這樣一個可識 別薄層至少需要 3 個測量點(diǎn)來構(gòu)建。因此，薄層的測井可識別厚度是存在下限的，對于采樣間距為 Δ 的測井曲線，其薄層可識別厚度下限為 2Δ 。 對于常規(guī)曲線而言，無論哪種高分辨率處理方法，其高分辨率處理結(jié)果的縱向分辨率不會小于 2 倍采樣間距，即 2Δ 。 不同測井曲線的縱向分辨率 通過上面對各種測井儀器原理及縱向分辨率的分析，可以發(fā)現(xiàn)，各種測井曲線由于其測量原理的不同，其固有縱向分辨率 存在較大差異，為了便于對比，將其均換算為米制單位進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見 表 21。 表 21 各測井曲線固有縱向分辨率總結(jié)表 ( 采 樣間距 ) 曲線名 曲線符號 曲線類型 縱向分辨率 伽馬 GR 巖性 ~ 聲波 AC 孔隙度 密度 DEN ~ 深感應(yīng) ILD 電阻率 ~2m 八測向 LL8 球形聚焦 SFL 微球聚焦 MSFL 曲線最小可識別 從統(tǒng)計(jì)表中可以得出，伽馬、密度和聲波曲線的縱向分辨率較為接近，都在 西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 9 左右；而電阻率測井儀器由于設(shè)計(jì)探測深度的不同，在縱向分辨率上亦存在較大的差異，最小的不到 ，最大可 達(dá) 2m。 就微球形聚焦和八側(cè)向電阻率曲線而言，其固有縱向分辨率非常高，最小可識別厚度都達(dá)到了 或更薄，非常接近于最小縱向分辨厚度，圍巖對薄層影響較小，不需要再進(jìn)行校正。而伽馬、密度和聲波曲線縱向分辨率相對較低，具有一定的可提高空間。對于縱向分辨率非常低的深電阻率曲線，由于其影響因素較復(fù)雜，對其進(jìn)行圍巖校正的效果并不理想。 圖 24~26 分別為哈得遜地區(qū) 4 號砂層薄層厚度分布圖，從圖中可以看出，哈得遜地區(qū) 2 號薄層厚度主要分布在 ~ 米之間， 3 號薄層厚度主要分布在 ~米之間， 4 號 薄層厚度主要分布在 ~ 米之間。 砂層厚度均較薄， 伽馬、密度和聲波時(shí)差 曲線容易受到 圍巖影響而導(dǎo)致測井曲線失真。 05