一種基于鄰井資料的曲線標(biāo)準(zhǔn)化方法及其實(shí)現(xiàn)

張紅祥 胡洪

摘 要： 某油田59年內(nèi)先后完鉆1700余口井，測(cè)井系列繁多、測(cè)井時(shí)間跨度長(zhǎng)。傳統(tǒng)的直方圖和趨勢(shì)面分析方法造成標(biāo)準(zhǔn)化后的曲線不能正確反映地層的平面沉積特征，地層非均質(zhì)性被削弱，不利于后期的油藏建模及數(shù)值模擬。文章利用直方圖統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)層標(biāo)準(zhǔn)值，用克里金算法擬合趨勢(shì)面，通過(guò)參照鄰井曲線標(biāo)準(zhǔn)值范圍刪除異常值對(duì)趨勢(shì)面進(jìn)行優(yōu)化，創(chuàng)建了適合本地區(qū)的測(cè)井曲線標(biāo)準(zhǔn)化方法并進(jìn)行軟件實(shí)現(xiàn)，整個(gè)過(guò)程引入了研究人員自己地質(zhì)認(rèn)識(shí)，使標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果更符合地質(zhì)實(shí)際，得到了油田專(zhuān)家的高度認(rèn)可。

關(guān)鍵詞： 測(cè)井曲線； 標(biāo)準(zhǔn)化； 直方圖； 趨勢(shì)面優(yōu)化； 地質(zhì)認(rèn)識(shí)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP399 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-8228（2018）10-39-03

Abstract： More than 1，700 wells have been drilled in a certain oilfield during the last 59 years， with a wide range of logging series and long logging time span. The standardized curve caused by the traditional histogram and trend surface method cannot correctly reflect the plane sedimentary characteristics of the stratum， which is unfavorable to the later reservoir modeling and numerical simulation. This paper uses the histogram to calculate the standard layer and its standard value， utilizes the Kriging algorithm to fit the trend surface， optimizes the trend surface by deleting the outlier via referring to the standard value range of the neighborhood well curve， and creates a standardized method for the logging curve suitable for the region and then implements the software. The whole process has introduced the researchers' own geological understanding， making the standardized results more consistent with the geological reality， and it is highly recognized by oilfield experts.

Key words： logging curve； standardization； histogram； trend surface optimization； geological understanding

0 引言

測(cè)井曲線可間接反映地下介質(zhì)的巖性、物性和含油性特征。然而，實(shí)際工作中由于受泥漿、井徑和儀器等測(cè)量因素的影響，再加上一個(gè)油田在長(zhǎng)期的勘探與開(kāi)發(fā)過(guò)程中，所有井的測(cè)井曲線很難保證是用同一類(lèi)型的儀器、相同的標(biāo)準(zhǔn)刻度器以及統(tǒng)一的操作方式進(jìn)行測(cè)量的，故各井的測(cè)量數(shù)據(jù)間必然存在以刻度因素為主的誤差[1]。把各個(gè)井的測(cè)量值轉(zhuǎn)化為在標(biāo)準(zhǔn)刻度下的測(cè)井值即為標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程。其目的主要是消除或減少系統(tǒng)誤差，使得測(cè)井資料能真實(shí)反映地質(zhì)特征。

某油藏從1956年進(jìn)行構(gòu)造預(yù)探鉆井至今已經(jīng)歷59年開(kāi)發(fā)歷程，共鉆遇1734口，其中1687口有曲線。表1為該油田測(cè)井系列統(tǒng)計(jì)表，從表1可以看出：油田鉆井時(shí)間跨度大、測(cè)井系列較多，需嚴(yán)格進(jìn)行測(cè)井曲線標(biāo)準(zhǔn)化工作，才能保證儲(chǔ)層參數(shù)計(jì)算、測(cè)井解釋、沉積相關(guān)研究以及儲(chǔ)量計(jì)算的可靠性。

1 曲線標(biāo)準(zhǔn)化方法的選擇

目前在多井評(píng)價(jià)與油藏描述當(dāng)中，存在頻率直方圖、頻率交會(huì)圖、多維直方圖、趨勢(shì)面分析法、均值-方差等多種測(cè)井曲線標(biāo)準(zhǔn)化方法，油田用得最多的當(dāng)屬頻率直方圖法和趨勢(shì)面分析法。實(shí)際研究工作中我們認(rèn)為，這兩種方法都不適用于當(dāng)前工區(qū)，原因有以下。

⑴ 頻率直方圖法

這種方法有三個(gè)處理方向：一是利用關(guān)鍵井標(biāo)準(zhǔn)層經(jīng)過(guò)環(huán)境影響校正后的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)（如中子、密度、聲波時(shí)差等）作直方圖（包括多維直方圖）、頻率交會(huì)圖作為測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的刻度模式，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)模式進(jìn)行相關(guān)對(duì)比，檢查各測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的可靠性，并確定校正量[2]。二是以工區(qū)標(biāo)準(zhǔn)層的直方圖作為油田標(biāo)準(zhǔn)模式，其他井與該圖作對(duì)比，確定校正量。三是研究人員直接確定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值，統(tǒng)計(jì)工區(qū)內(nèi)每口井的標(biāo)準(zhǔn)層的標(biāo)準(zhǔn)值，其他井與該值作對(duì)比來(lái)確定校正量。以上三個(gè)方法有同樣的弊端：假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)層有完全相同的巖性、電性或含油性質(zhì)。這個(gè)隱含的假設(shè)假定所有標(biāo)準(zhǔn)層不具有變異性，而實(shí)際上它們是隨機(jī)的。直方圖頻率分析法會(huì)把標(biāo)準(zhǔn)層特征值校正到同一值上去，如果真實(shí)趨勢(shì)存在，在標(biāo)準(zhǔn)化處理過(guò)程中就會(huì)被排除掉，導(dǎo)致曲線不能正確地反映地層的平面沉積特征，地層非均質(zhì)性將沒(méi)法研究，這不利于后期的油藏建模及數(shù)值模擬。而且，一般曲線值分布較寬，在雙峰或多峰的情況下，該方法不能很好的完成標(biāo)準(zhǔn)化處理[3]。

⑵ 多元擬合趨勢(shì)面分析法

1981年Doveton提出趨勢(shì)面的定量分析方法來(lái)分析研究測(cè)井曲線標(biāo)準(zhǔn)化的問(wèn)題，它主要是依據(jù)物質(zhì)的某一物理參數(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。其實(shí)質(zhì)是把一批數(shù)據(jù)值標(biāo)記在各井（某個(gè)層位）的點(diǎn)坐標(biāo)上，然后把這些數(shù)據(jù)與橫縱坐標(biāo)做趨勢(shì)擬合，擬合的曲面稱(chēng)為趨勢(shì)面，各個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)與該趨勢(shì)面的差異即為校正量[4]。該方法的假設(shè)前提是研究區(qū)域的各類(lèi)性質(zhì)具有趨勢(shì)。基于多元擬合的趨勢(shì)面分析法，在一定程度上能反映地層的沉積規(guī)律。但是，曲線異常值直接參與擬合，會(huì)造成局部區(qū)域井標(biāo)準(zhǔn)層標(biāo)準(zhǔn)值整體偏大或偏小。一般在整個(gè)小區(qū)域曲線都存在異常的地段，這種方法將不能對(duì)其進(jìn)行有效校正，數(shù)學(xué)方法的直接擬合將造成整個(gè)趨勢(shì)面保留這類(lèi)異常趨勢(shì)[5]。

⑶ 本文方法

基于單獨(dú)使用直方圖頻率分析法和趨勢(shì)面分析法都存在一定弊端，本文提出了一種以趨勢(shì)面分析法為主、直方圖頻率分析法為輔，兩種方法相結(jié)合的標(biāo)準(zhǔn)化方法，具體流程（圖1）如下：

① 做標(biāo)準(zhǔn)層頻率直方圖，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)層的取值范圍、標(biāo)準(zhǔn)層的主要分布區(qū)間有清晰的認(rèn)識(shí)；

② 采用克里金算法（克里金算法能清晰反映出每個(gè)異常點(diǎn)的分布位置），制作標(biāo)準(zhǔn)層趨勢(shì)面圖；

③ 在趨勢(shì)面上刪除整體小區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)值不在直方圖統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值主要分布區(qū)間的所有井，更新趨勢(shì)面；

④ 參照周?chē)従畼?biāo)準(zhǔn)值，刪除單口標(biāo)準(zhǔn)層標(biāo)準(zhǔn)值異常的井（比如：周?chē)従畼?biāo)準(zhǔn)值是10左右，而其中一口井標(biāo)準(zhǔn)值是3，那么標(biāo)準(zhǔn)值為3的井曲線存在異常需要校正，不能參與趨勢(shì)面擬合），更新趨勢(shì)面；

⑤ 利用趨勢(shì)面擬合結(jié)果計(jì)算每口井對(duì)應(yīng)值，與原標(biāo)準(zhǔn)層特征值相減（或相除），得到每口井的曲線校正量；

⑥ 同理，統(tǒng)計(jì)目的層曲線幅度值，先做幅度頻率直方圖，后結(jié)合趨勢(shì)面以及鄰井曲線幅度值，作曲線幅度趨勢(shì)面等值圖，對(duì)曲線幅度進(jìn)行校正。

曲線幅度校正方法主要應(yīng)用于GR曲線，以增加曲線的巖性識(shí)別能力。電阻率和孔隙度曲線幅度關(guān)系到儲(chǔ)層油水層識(shí)別能力，應(yīng)采取保守校正，即只校正明顯幅度異常的少量井。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

采用面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)分析與設(shè)計(jì)方法通過(guò)對(duì)系統(tǒng)架構(gòu)、功能模塊設(shè)計(jì)，建立了“基于鄰井資料分析的曲線標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)”，滿(mǎn)足油氣田測(cè)井曲線標(biāo)準(zhǔn)化的需求[6-7]。

2.1 總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)層、數(shù)據(jù)服務(wù)層、應(yīng)用支撐層和應(yīng)用層四層架構(gòu)。數(shù)據(jù)層提供數(shù)據(jù)接口直連油田專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)提取標(biāo)準(zhǔn)化所需各類(lèi)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)服務(wù)層包括數(shù)據(jù)訪問(wèn)、數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)接口三部分，應(yīng)用支撐層提供應(yīng)用層所需的各類(lèi)成圖組件和定制工具。

2.2 功能架構(gòu)設(shè)計(jì)

包括測(cè)井計(jì)算器、標(biāo)準(zhǔn)層智能選擇工具，直方圖統(tǒng)計(jì)、趨勢(shì)面提取、二維導(dǎo)航工具和標(biāo)準(zhǔn)化成果應(yīng)用六個(gè)功能模塊（圖2）。

2.3 系統(tǒng)主要功能子系統(tǒng)

⑴ 標(biāo)準(zhǔn)層智能選擇

標(biāo)準(zhǔn)層一般選擇沉積穩(wěn)定、具有一定厚度，巖性、電性特征明顯，全區(qū)分布廣泛的層。人為劃分一口井某段作為標(biāo)準(zhǔn)層后，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)該段測(cè)井曲線形態(tài)結(jié)合地質(zhì)等時(shí)原理自動(dòng)劃分其他井標(biāo)準(zhǔn)層，大大節(jié)約了研究人員工作時(shí)間。

⑵ 直方圖統(tǒng)計(jì)

通過(guò)頻率直方圖工具統(tǒng)計(jì)每口井標(biāo)準(zhǔn)層特征值（圖3）。

⑶ 趨勢(shì)面提取及分析

以標(biāo)準(zhǔn)值為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，使用克里金算法自動(dòng)生成趨勢(shì)面（圖4（a））。

⑷ 趨勢(shì)面改進(jìn)

在趨勢(shì)面上，判斷明顯異于鄰井的數(shù)據(jù)點(diǎn)，刪除后重新生成趨勢(shì)面（圖4（b））。

⑸ 標(biāo)準(zhǔn)化成果應(yīng)用

以井位坐標(biāo)作為定位工具，自動(dòng)讀取井位對(duì)應(yīng)趨勢(shì)面值，與原特征值作差異分析，求出校正量，并批量應(yīng)用于全區(qū)。從圖4的標(biāo)準(zhǔn)化校正前后對(duì)比圖可以看出：與鄰近點(diǎn)對(duì)比，原始趨勢(shì)面存在的異常高值和異常低值，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理后全部消失，對(duì)異常井進(jìn)行校正同時(shí)，還保留了整個(gè)油藏的平面趨勢(shì)。

3 總結(jié)

傳統(tǒng)直方圖分析法會(huì)把標(biāo)準(zhǔn)層特征值校正到同一值上去，導(dǎo)致曲線不能正確的反映地層的平面沉積特征，地層非均質(zhì)性被大大削除，不利于后期的油藏建模及數(shù)值模擬。而傳統(tǒng)趨勢(shì)面方法利用數(shù)據(jù)模型直接擬合地層趨勢(shì)，擬合后的趨勢(shì)面很大程度上不能反映地層實(shí)際情況。

本文通過(guò)直方圖統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)層特征值，用克里金算法擬合趨勢(shì)面（傳統(tǒng)算法主要采用多元回歸方法），并參照鄰井曲線標(biāo)準(zhǔn)值范圍刪除異常值，對(duì)趨勢(shì)面進(jìn)行重構(gòu)、優(yōu)化，最終完成本地區(qū)的測(cè)井曲線標(biāo)準(zhǔn)化操作。與傳統(tǒng)的直方圖或趨勢(shì)面分析方法相比較，這種采用鄰井資料與直方圖、改進(jìn)趨勢(shì)面相結(jié)合的方法，充分利用了研究人員自己的地質(zhì)認(rèn)識(shí)，在曲線標(biāo)準(zhǔn)化校正的同時(shí)保留了地層真實(shí)趨勢(shì)，處理后測(cè)井曲線更符合油田實(shí)際，有極大的推廣應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)，在劃分標(biāo)準(zhǔn)層和特征值統(tǒng)計(jì)可視化方面，計(jì)算機(jī)批處理技術(shù)的引入，極大地提高了研究人員工作效率，縮短了研究周期。

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