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        密井網(wǎng)區(qū)測(cè)井資料分期標(biāo)準(zhǔn)化方法

        2013-12-05 07:09:46柴愈坤王志章李漢林
        測(cè)井技術(shù) 2013年1期
        關(guān)鍵詞:井網(wǎng)測(cè)井均值

        柴愈坤,王志章,李漢林

        (1.中國(guó)石油大學(xué),北京102249;2.中國(guó)石油大學(xué),山東 青島266555)

        0 引 言

        測(cè)井資料標(biāo)準(zhǔn)化常用的方法有定性方法(直方圖法、重疊圖法、交會(huì)圖、均值—方差法)和定量方法(趨勢(shì)面分析法等)。定量方法減少了定性分析時(shí)人為的誤差,更具有精確性。前人對(duì)趨勢(shì)面分析方法進(jìn)行了大量的研究。Doveton和 Borneman[1](1981年)提出了用趨勢(shì)面分析方法進(jìn)行測(cè)井資料標(biāo)準(zhǔn)化,認(rèn)為其可以推廣為一種常用的測(cè)井分析的普遍性對(duì)策;熊琦華、王志章等[2-3]在棗園油田和牛莊洼陷萬(wàn)全油田用趨勢(shì)面分析方法得到全油田內(nèi)的測(cè)井資料校正值,效果明顯;趙旭東[4](1992年)認(rèn)為在井網(wǎng)密度較大的情況下往往應(yīng)用趨勢(shì)面標(biāo)準(zhǔn)化方法;蔡忠、信荃麟[5](1993年)認(rèn)為趨勢(shì)面分析方法可以用來(lái)校正儀器刻度和人為操作因素帶來(lái)的誤差。胡緒福等[6](2010年)認(rèn)為陸相沉積地帶標(biāo)準(zhǔn)層在橫向上有一定的規(guī)律性,利用趨勢(shì)面方法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化效果顯著。在前人研究成果的啟發(fā)下,在研究區(qū)采用趨勢(shì)面方法進(jìn)行測(cè)井資料標(biāo)準(zhǔn)化。

        大慶油田經(jīng)歷多期的井網(wǎng)加密,井網(wǎng)密度差異大且使用了不同系列的測(cè)井儀器,更換了不同的儀器操作人員;經(jīng)過(guò)酸化和壓裂開發(fā)期的井網(wǎng)區(qū)其地質(zhì)條件發(fā)生了很大的變化。這2個(gè)方面的原因引發(fā)了測(cè)井刻度、操作誤差和地質(zhì)影響因素的差異。利用這些測(cè)井條件存在差異的測(cè)井資料進(jìn)行地質(zhì)解釋會(huì)導(dǎo)致地質(zhì)結(jié)論的不確定性。所以,必須對(duì)該區(qū)測(cè)井資料進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。但是,若對(duì)多期勘探開發(fā)的測(cè)井資料統(tǒng)一進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,不能有效消除測(cè)井刻度及操作誤差。為此,采用分不同時(shí)期井網(wǎng)用均值趨勢(shì)面法對(duì)大慶油田×區(qū)塊測(cè)井資料標(biāo)準(zhǔn)化,以消除非地質(zhì)因素(測(cè)井刻度和操作誤差)對(duì)測(cè)井資料的影響。

        1 各時(shí)期井網(wǎng)資料和標(biāo)準(zhǔn)層選取

        按照大慶油田×區(qū)塊布井時(shí)間的先后順序,主要有6個(gè)時(shí)期的井網(wǎng)。A期井網(wǎng)密度7口/km2;B期井網(wǎng)密度16口/km2;C期井網(wǎng)密度8口/km2;D期井網(wǎng)密度17口/km2;E期井網(wǎng)密度0.35口/km2;F期井網(wǎng)密度8口/km2。因E期井網(wǎng)僅有4口井,故將其合并到D期井網(wǎng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

        測(cè)井資料標(biāo)準(zhǔn)化是對(duì)不同條件下的測(cè)井資料確定不同的校正量,據(jù)此將測(cè)井曲線進(jìn)行適當(dāng)平移。通常校正量由標(biāo)準(zhǔn)層的測(cè)井資料確定,故標(biāo)準(zhǔn)層是進(jìn)行測(cè)井資料標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)。標(biāo)準(zhǔn)層條件:①區(qū)域巖性穩(wěn)定,地層厚度較大,巖性與測(cè)井響應(yīng)特征明顯;②同名測(cè)井曲線穩(wěn)定或呈規(guī)律性的變化;③便于全區(qū)追蹤對(duì)比,一個(gè)單層或一個(gè)層組,靠近解釋層位[7]。

        根據(jù)上述條件,選取姚家組一段底部、全區(qū)分布穩(wěn)定、厚度約10m的泥巖層作為測(cè)井資料標(biāo)準(zhǔn)化的標(biāo)準(zhǔn)層。

        2 測(cè)井資料分期標(biāo)準(zhǔn)化效果分析

        2.1 均值趨勢(shì)面分析方法原理

        任何一個(gè)地質(zhì)變量(如地層面的埋深、地層的厚度、儲(chǔ)層中油氣的黏度和比重、地層水的礦化度、油氣地表地球化學(xué)勘探指標(biāo)等)z的觀測(cè)值z(mì)i與觀測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)xi、yi構(gòu)成三維空間中的點(diǎn),記為Mi(xi,yi,zi),(i=1,2,…,n)。趨勢(shì)面分析就是在已知Mi的條件下,依據(jù)某一原則擬合一個(gè)連續(xù)的數(shù)學(xué)曲面=f(x,y),以此研究地質(zhì)變量在區(qū)域上和局部范圍內(nèi)變化規(guī)律的一種統(tǒng)計(jì)分析方法。=f(x,y)為趨勢(shì)面[3],表示地質(zhì)變量的變化趨勢(shì)。地質(zhì)變量的觀測(cè)值分布在趨勢(shì)面上或者它的上下附近。在趨勢(shì)面分析中,多項(xiàng)式和傅里葉級(jí)數(shù)是常用的數(shù)學(xué)模型[8]。

        標(biāo)準(zhǔn)層均值趨勢(shì)面是由區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)層測(cè)井響應(yīng)平均值擬合的趨勢(shì)面。擬合趨勢(shì)面所依據(jù)的原則是使偏差平方和

        達(dá)到最小,即最小二乘意義下的曲面擬合得到的曲面是對(duì)某個(gè)實(shí)測(cè)面的最佳逼近[6]。式中,zi為觀測(cè)點(diǎn)M(xi,yi)處地質(zhì)變量z的觀測(cè)值;為觀測(cè)點(diǎn)M(xi,yi)處地質(zhì)變量z的趨勢(shì)值;為地質(zhì)變量觀測(cè)值的平均值。趨勢(shì)面的擬合度是指觀測(cè)點(diǎn)上的觀測(cè)值與趨勢(shì)值在總體上的逼近程度,記為

        2.2 標(biāo)準(zhǔn)化效果分析

        2.2.1 趨勢(shì)面次數(shù)

        對(duì)各期井網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)層聲波時(shí)差均值(AC)作趨勢(shì)面分析,得到各期井網(wǎng)趨勢(shì)面分析與趨勢(shì)面次數(shù)的有關(guān)資料(見(jiàn)表1)。

        表1 三期井網(wǎng)不同趨勢(shì)面的擬合度數(shù)據(jù)表

        由表1中的擬合度可知,從一次趨勢(shì)面到二次趨勢(shì)面,5個(gè)期井網(wǎng)的擬合度都有較大幅度的提高。與二次趨勢(shì)面相比,5個(gè)期井網(wǎng)的三次趨勢(shì)面擬合度略有波動(dòng)。因此,二次趨勢(shì)面適合對(duì)該區(qū)測(cè)井資料標(biāo)準(zhǔn)化。各期井網(wǎng)的擬合度都較低,表明選取的泥巖層是個(gè)良好的標(biāo)準(zhǔn)層,若擬合度高,得到的趨勢(shì)面就意味著在研究區(qū)刻度標(biāo)準(zhǔn)有較大的漂移[1]。

        2.2.2 測(cè)井響應(yīng)趨勢(shì)與區(qū)域地質(zhì)背景

        油氣田勘探實(shí)踐表明,地質(zhì)變量的分布趨勢(shì)往往與地質(zhì)背景一致。研究區(qū)的構(gòu)造是寬緩的背斜構(gòu)造,西翼陡,東翼緩,西低東高。由分期井網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)層聲波時(shí)差二次趨勢(shì)面與標(biāo)準(zhǔn)層頂面構(gòu)造圖(見(jiàn)圖1)可以看出,研究區(qū)中部AC均值高,向東西兩側(cè)AC均值逐漸降低,其分布形態(tài)與寬緩的背斜構(gòu)造形態(tài)一致,表明分期井網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)層AC均值二次趨勢(shì)面描述了研究區(qū)聲波時(shí)差的變化趨勢(shì)。

        圖1 分期井網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)層AC均值二次趨勢(shì)面與標(biāo)準(zhǔn)層頂面構(gòu)造面

        2.2.3 趨勢(shì)值的地質(zhì)解釋

        由標(biāo)準(zhǔn)層頂面深度和AC趨勢(shì)值的回歸關(guān)系(見(jiàn)圖2)可知,各期井網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)層頂深與AC均值趨勢(shì)均呈負(fù)相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為0.77、0.70、0.87、0.94和0.72,這一結(jié)論與地質(zhì)認(rèn)識(shí)一致。地質(zhì)上巖性和地質(zhì)年代相同且地層埋藏較淺的條件下,聲速隨地層埋深的增加而增加,即聲波時(shí)差隨地層埋深的增加而減小。這是由于受上覆巖層壓力增大,巖石的彈性模量增大的緣故[9];該區(qū)目的層巖性基本一致,埋藏較淺(700~1 100m),聲波時(shí)差變化較明顯。在圖2中明顯看到,A期井網(wǎng)中有5個(gè)深度相差較大的特殊井點(diǎn),經(jīng)構(gòu)造模型驗(yàn)證,它們位于背斜翼部邊界斷層的下降盤(見(jiàn)圖3),這是A期井網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)層頂深與AC趨勢(shì)相關(guān)性差的主要地質(zhì)因素。另外,圖2中B期和F期井網(wǎng)有較多的井分布在斷層的下降盤,斷層落差較大,導(dǎo)致聲波時(shí)差趨勢(shì)與標(biāo)準(zhǔn)層頂深相關(guān)程度更低。

        圖2 分期井網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)層AC均值趨勢(shì)與地層埋深關(guān)系圖

        圖3 影響曲面擬合的井點(diǎn)分布示意圖

        2.2.4 偏差分布

        理論上,若偏差服從正態(tài)分布,則消除了非地質(zhì)因素導(dǎo)致的測(cè)井誤差。由全區(qū)704口井不分期標(biāo)準(zhǔn)化得到的聲波時(shí)差二次趨勢(shì)面偏差值和分期井網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化得到的AC均值二次趨勢(shì)面偏差值頻數(shù)直方圖對(duì)比(見(jiàn)圖4)看出,分期井網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化得到的AC均值二次趨勢(shì)面偏差近似服從標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布,它意味著二次趨勢(shì)面充分表征了研究區(qū)內(nèi)AC均值的變化規(guī)律,并且該方法更好地消除了非地質(zhì)因素的影響。

        圖4 AC均值二次趨勢(shì)面偏差頻數(shù)直方圖

        2.2.5 總體擬合效果

        匯總各期井網(wǎng)測(cè)井標(biāo)準(zhǔn)化資料,再次進(jìn)行二次趨勢(shì)面分析,擬合度達(dá)到99%,偏差大的井均分布在斷層的下降盤,斷層落差較大,使標(biāo)準(zhǔn)層的深度發(fā)生了明顯的變化,這是引起AC均值偏差的地質(zhì)因素。該結(jié)果表明分期井網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化能夠消除或抑制非地質(zhì)因素對(duì)測(cè)井資料的影響,使測(cè)井資料具有或基本具有了同樣的刻度標(biāo)準(zhǔn),即密井網(wǎng)的測(cè)井資料標(biāo)準(zhǔn)化方法是消除或抑制多期勘探開發(fā)的密井網(wǎng)區(qū)非地質(zhì)因素對(duì)測(cè)井資料影響的一種有效方法。

        2.3 全區(qū)聲波曲線校正

        設(shè)標(biāo)準(zhǔn)層AC均值二次趨勢(shì)面偏差為Δzi(i=1,2,…,704),Δzi即為研究區(qū)第i口井AC均值的校正量,將第i口井AC均值的觀測(cè)值減去Δzi,便完成了對(duì)聲波時(shí)差的標(biāo)準(zhǔn)層AC均值趨勢(shì)面標(biāo)準(zhǔn)化,也即是實(shí)現(xiàn)了對(duì)AC均值曲線的平移。

        3 結(jié) 論

        (1)對(duì)大慶×區(qū)塊704口井的聲波時(shí)差采用標(biāo)準(zhǔn)層AC均值趨勢(shì)面分析方法,進(jìn)行了分期井網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化,消除了非地質(zhì)因素的影響,統(tǒng)一了全區(qū)聲波時(shí)差的刻度標(biāo)準(zhǔn)。

        (2)分期井網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)層測(cè)井響應(yīng)均值趨勢(shì)面分析方法,是適合對(duì)多期勘探開發(fā)的密井網(wǎng)測(cè)井資料進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的一種有效方法。

        (3)斷層是影響測(cè)井資料標(biāo)準(zhǔn)化的重要地質(zhì)因素。

        [1] Doveton J H,E Borneman.Log Normalization by Trend Surface Analysis[J].The Log Analyst,1981,22(4):3-8.

        [2] 王志章,熊琦華,宋杰英.棗園油田早南孔二段測(cè)井資料數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化及應(yīng)用[J].中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,1994,18(6):26-29.

        [3] 熊琦華,王志章,曾文沖.牛莊洼陷萬(wàn)全油田測(cè)井資料數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化[J].中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,1991,15(3):28-35.

        [4] 李漢林,趙永軍,王海起.石油數(shù)學(xué)地質(zhì)[M].東營(yíng):中國(guó)石油大學(xué)出版社,2008,58-60.

        [5] 蔡忠,信荃麟.油田測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化方法研究[J].地質(zhì)論評(píng),1993,39(4):371-377.

        [6] 胡緒福,唐瑋,王博,等.趨勢(shì)面分析法應(yīng)用效果研究——以YL油田某區(qū)塊為例[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2010,7(3):536-538.

        [7] 王志章,熊琦華.油藏描述中的測(cè)井資料標(biāo)準(zhǔn)化方法和程序[J].測(cè)井技術(shù),1994,18(6):402-407.

        [8] 趙旭東.石油數(shù)學(xué)地質(zhì)概論[M].北京:石油工業(yè)出版社,1992:65-68.

        [9] 丁次乾.礦場(chǎng)地球物理[M].東營(yíng):中國(guó)石油大學(xué)出版社,2008:86-87.

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