渤海S油田測(cè)井曲線標(biāo)準(zhǔn)化的趨勢(shì)面分析法

趙書錚，汪瑞宏，陸云龍，鄭 煬，黃建廷

（中海石油（中國(guó)）天津分公司渤海石油研究院，天津 300459）

油田開發(fā)通常需要經(jīng)歷漫長(zhǎng)的過(guò)程，由于不同時(shí)期的環(huán)境條件、測(cè)井技術(shù)等差異，很難保證所有井的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)采用相同類型的儀器、統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)刻度等進(jìn)行測(cè)量，造成不同井間的測(cè)井曲線往往存在一定的差別。為了消除井間的各種誤差，使測(cè)井曲線能準(zhǔn)確地反映地層的相關(guān)信息，為地質(zhì)油藏研究提供真實(shí)可靠的參數(shù)，需要對(duì)測(cè)井曲線進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

測(cè)井曲線的標(biāo)準(zhǔn)化是通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析來(lái)對(duì)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行校正，目的是降低甚至消除系統(tǒng)誤差。測(cè)井曲線標(biāo)準(zhǔn)化最早由美國(guó)學(xué)者Connolly提出；之后，Seisnas、Knox、Ratcheff和Coalson分別發(fā)表文章探討標(biāo)準(zhǔn)化方法，提出的標(biāo)準(zhǔn)化方法以直方圖（交會(huì)圖）為主；1981年，Doveton和Bomenmann提出采用趨勢(shì)面分析的定量方法研究測(cè)井曲線標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題。在國(guó)內(nèi)，不少學(xué)者也對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化方法進(jìn)行深入研究和應(yīng)用[1-7]。譚茂金提出井震結(jié)合的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理技術(shù)；蔡忠等人對(duì)利用趨勢(shì)面做標(biāo)準(zhǔn)化給出較為系統(tǒng)的闡述，認(rèn)為趨勢(shì)面校正存在人為操作和刻度誤差；熊綺華和王志章等人應(yīng)用趨勢(shì)面分析方法進(jìn)行實(shí)際處理，取得較好的效果；謝春臨等人利用趨勢(shì)面分析成功地應(yīng)用在火山巖預(yù)測(cè)中；王振華、范宜仁對(duì)頻率直方圖和趨勢(shì)面分析法進(jìn)行對(duì)比分析，認(rèn)為在開發(fā)初期，井少且區(qū)域小，可用頻率直方圖法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，而在開發(fā)中后期，井?dāng)?shù)和測(cè)井資料較多，用趨勢(shì)面分析法效果更好。研究區(qū)經(jīng)歷多年開發(fā)，涉及井?dāng)?shù)和測(cè)井儀器較多，井間測(cè)井特征無(wú)明顯規(guī)律，對(duì)各種方法進(jìn)行優(yōu)選，采用趨勢(shì)面分析法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，應(yīng)用效果較好。

1 趨勢(shì)面分析法

地層測(cè)井響應(yīng)特征是地層中各種因素的一個(gè)綜合響應(yīng)，受沉積環(huán)境及構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等因素影響，同一區(qū)域各種參數(shù)會(huì)有局部差異，但實(shí)際地質(zhì)特征的測(cè)井參數(shù)在橫向上具有一定規(guī)律，呈現(xiàn)出一種變化趨勢(shì)，可以通過(guò)數(shù)學(xué)方式將其擬合成數(shù)學(xué)曲面，稱為趨勢(shì)面。由于操作人員及儀器不同等原因造成測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)間存在系統(tǒng)誤差，使實(shí)測(cè)的測(cè)井響應(yīng)值偏離實(shí)際趨勢(shì)面。選取合理的標(biāo)準(zhǔn)層，擬合得到一個(gè)初始的趨勢(shì)面，然后逐漸增加趨勢(shì)面次數(shù)，使其與實(shí)際地質(zhì)趨勢(shì)的擬合度相對(duì)增加，直到擬合度不再明顯提高，就得到一個(gè)最接近實(shí)際趨勢(shì)的趨勢(shì)面，將各井標(biāo)準(zhǔn)層的數(shù)值校正到這個(gè)趨勢(shì)面上，得到區(qū)域內(nèi)的測(cè)井資料標(biāo)準(zhǔn)化校正值，可以認(rèn)為是由各種因素引起的系統(tǒng)誤差，以此為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行校正，即為趨勢(shì)面分析[8-9]。

設(shè)z(x,y)表示所研究的地質(zhì)特征，其中(x,y)是平面上點(diǎn)的坐標(biāo)，則趨勢(shì)值和剩余值關(guān)系式為：

根據(jù)已知數(shù)據(jù)求出一個(gè)回歸方程f(x,y)，使得

其中，已知數(shù)據(jù)為(z i,xi,yi)(i=1,2… …N)，通常用回歸分析法求出趨勢(shì)值和剩余值，實(shí)際上就是最小二乘意義下的曲面擬合，即依據(jù)計(jì)算值z(mì)(x,y)，采用回歸分析法求出回歸面：

對(duì)應(yīng)于回歸面上的值為趨勢(shì)值，殘差 (zi-i)為剩余值。

具體操作時(shí)，假設(shè)某點(diǎn)上由趨勢(shì)面方程計(jì)算出的標(biāo)準(zhǔn)層測(cè)井趨勢(shì)值為=f(xi,yi)，該井標(biāo)準(zhǔn)層實(shí)際測(cè)井值為z，則 Δz=z?-z為校正值，因此，經(jīng)趨勢(shì)校正后的測(cè)井值，即標(biāo)準(zhǔn)層測(cè)井值為z標(biāo)=z+Δz。用這種方法便可對(duì)各種曲線做標(biāo)準(zhǔn)化處理。

在趨勢(shì)面分析過(guò)程中，可能出現(xiàn)個(gè)別井的測(cè)井響應(yīng)值明顯偏離趨勢(shì)面，這是由于局部存在巖性變化或者系統(tǒng)誤差較大所造成的，需要將這些點(diǎn)刪除后再進(jìn)行趨勢(shì)分析，然后將鄰近井的誤差值進(jìn)行平均，作為該井誤差值進(jìn)行校正。結(jié)合地質(zhì)認(rèn)識(shí)和圖形的直觀變化進(jìn)行趨勢(shì)擬合，在現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)化處理中使用率較高。

2 趨勢(shì)面分析法在渤海S油田的應(yīng)用

空間趨勢(shì)面分析是從地理要素分布的實(shí)際數(shù)據(jù)中分解出趨勢(shì)值和剩余值，揭示地理要素空間分布趨勢(shì)與規(guī)律。趨勢(shì)面做測(cè)井曲線標(biāo)準(zhǔn)化的研究主要是在標(biāo)準(zhǔn)化方面，如無(wú)取心井時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)化方法應(yīng)用分析和實(shí)現(xiàn)全油田趨勢(shì)面分析法的標(biāo)準(zhǔn)化。

用趨勢(shì)面法對(duì)渤海S油田A、B、C、J四個(gè)平臺(tái)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化分析，首先確定一套穩(wěn)定的泥巖層作為標(biāo)志層，再選取4號(hào)層（S油田共14個(gè)小層）上最純的砂巖層作為標(biāo)志層，分別用無(wú)取心法和有取心法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

2.1 無(wú)取心井的標(biāo)準(zhǔn)化法

對(duì)研究區(qū)塊所有井標(biāo)志層密度進(jìn)行分析，從泥巖密度趨勢(shì)面（圖1）可以發(fā)現(xiàn)，看似穩(wěn)定分布的泥巖，其測(cè)出的泥巖密度是有誤差的。圖中白色凸起部分是由于測(cè)井系列精度低、刻度不統(tǒng)一造成的誤差，而黑色凹陷區(qū)域則是由于儀器故障或者刻度錯(cuò)誤等造成的特殊誤差，需要利用趨勢(shì)面分析的插值功能找到幅度差值。

圖1 泥巖標(biāo)志層密度趨勢(shì)面

無(wú)取心井時(shí)以趨勢(shì)面井間特征數(shù)值的插值為標(biāo)準(zhǔn)，確定各井校正量，大多數(shù)井都處在相似的幅度差值，可以采用平均值作為該區(qū)的特征數(shù)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，基本實(shí)現(xiàn)無(wú)取心井情況下測(cè)井曲線標(biāo)準(zhǔn)化。對(duì)于缺少取心資料而又需要做標(biāo)準(zhǔn)化的油田，可以借鑒這種方法。

2.2 有取心井的標(biāo)準(zhǔn)化法

有取心井時(shí)采用取心井法，5井的巖心相對(duì)致密，不具有代表性，只有B19井資料齊全，巖心能體現(xiàn)該油田典型的物性特征，因此選用B19井作為關(guān)鍵井，計(jì)算出其他井與B19井的平均密度值和幅度差值。首先將A、B、C、J四個(gè)平臺(tái)所有井標(biāo)志層泥巖密度值輸入處理軟件，然后對(duì)密度進(jìn)行平均處理得到趨勢(shì)面（圖2）。從圖中可以直觀地看到，數(shù)值基本在一個(gè)平面上，表示歸一化比較好，再做密度幅度差趨勢(shì)面，幅度差值也在一個(gè)趨勢(shì)面上，可以用同一幅度差值對(duì)區(qū)塊的井進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

圖2 標(biāo)志泥巖段平均密度趨勢(shì)面

3 趨勢(shì)面效果分析

用電阻率相關(guān)性法（用電阻率和孔隙度相關(guān)性建立公式的方法）未采用標(biāo)準(zhǔn)化的砂巖密度趨勢(shì)面如圖3a，由于該方法沒(méi)有對(duì)泥巖進(jìn)行校正，所以在趨勢(shì)面上顯示的密度值高低起伏，無(wú)法確定研究區(qū)標(biāo)準(zhǔn)層段巖性的特征曲線值，局部某些井使用該方法效果較差。

要考慮砂巖標(biāo)準(zhǔn)化，就要用趨勢(shì)面分析法，采用刪點(diǎn)或者補(bǔ)點(diǎn)處理后的趨勢(shì)面基本保持在同一平面（如圖3b）。之后，通過(guò)鄰井曲線幅度值對(duì)比，在原始趨勢(shì)面上刪除明顯的標(biāo)準(zhǔn)層異常值并更新趨勢(shì)面，再次查看趨勢(shì)面上有無(wú)明顯的異常值，重復(fù)這一過(guò)程，直至得到無(wú)明顯異常、相鄰井光滑過(guò)度的趨勢(shì)面。這一過(guò)程可以提高全局計(jì)算的穩(wěn)定性及減少畸變，得到平整的趨勢(shì)面。

圖3 4號(hào)砂層標(biāo)準(zhǔn)化前后密度趨勢(shì)面

標(biāo)準(zhǔn)化前由于不同儀器、不同測(cè)井曲線會(huì)存在一定誤差，標(biāo)準(zhǔn)化后可將研究區(qū)各井的同類測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)統(tǒng)一到同一刻度上，保證多井評(píng)價(jià)時(shí)計(jì)算泥質(zhì)含量、孔隙度、滲透率、飽和度等地質(zhì)參數(shù)的可靠性。以K井為例，利用趨勢(shì)面分析標(biāo)準(zhǔn)化后計(jì)算出的孔隙度與巖心分析孔隙度一致，更能準(zhǔn)確地反映地層物性特征（圖4）。

圖4 K井標(biāo)準(zhǔn)化前后孔隙度精度對(duì)比

4 結(jié)論

（1）趨勢(shì)面分析法基于統(tǒng)計(jì)學(xué)理論對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，這種方法較易得到認(rèn)可。使用時(shí)，需要先鍵入標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)體，觀測(cè)點(diǎn)盡量多一些，且分布比較均勻；測(cè)點(diǎn)面積稍大于作圖面積；一般取四次趨勢(shì)面。

（2）趨勢(shì)面可視化好，可分區(qū)塊研究特征值；趨勢(shì)面具有插值功能，在開發(fā)階段用于確定研究區(qū)標(biāo)準(zhǔn)層段巖性的特征曲線值。