鐘 翔，牛華偉，安勤華，劉婷婷

（中國(guó)石油化工股份有限公司上海海洋油氣分公司，上海 200120）

相對(duì)于地震資料，測(cè)井具有很高的縱向分辨率。測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)不但是識(shí)別巖性、判定流體性質(zhì)的主要依據(jù)，而且是分析巖石物性和流體特征的基礎(chǔ)。因此準(zhǔn)確的、高質(zhì)量的測(cè)井資料（尤其是聲波和密度）對(duì)儲(chǔ)層和油氣預(yù)測(cè)至關(guān)重要。遺憾的是，由于鉆頭的震動(dòng)、鉆速的變化、地層膠結(jié)程度不一以及泥漿浸泡時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等原因，導(dǎo)致地層坍塌，井眼擴(kuò)大，從而影響測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的質(zhì)量[1]。

測(cè)井曲線(xiàn)的質(zhì)量主要受兩個(gè)方面的影響：一是井徑，二是泥漿。當(dāng)井壁出現(xiàn)塌陷，測(cè)井儀器在垮塌處測(cè)量的信號(hào)往往不是地層特性的真實(shí)反映。在擴(kuò)徑處，密度測(cè)井由于探測(cè)深度小而受影響最大，補(bǔ)償聲波測(cè)井受影響稍?。簧顐?cè)向電阻率由于探測(cè)深度大而基本不受影響。所以，在應(yīng)用測(cè)井曲線(xiàn)之前要進(jìn)行處理，從而消除非地質(zhì)因素對(duì)測(cè)井曲線(xiàn)的影響。

常用的校正方法有擴(kuò)徑校正法、標(biāo)準(zhǔn)層統(tǒng)計(jì)分析法、巖石物理建模法等，其中標(biāo)準(zhǔn)層統(tǒng)計(jì)法在生產(chǎn)中應(yīng)用最多，例如伊振林、謝月芳等提出的直接利用伽馬曲線(xiàn)進(jìn)行擬合的方法[2-3]；姜勇提出的多參數(shù)擬合方法[4]等，都屬于此類(lèi)方法。這種方法需要校正人員對(duì)原始資料有充分認(rèn)識(shí)，具有一定的測(cè)井校正經(jīng)驗(yàn)；而且參考曲線(xiàn)與目標(biāo)曲線(xiàn)要有良好的相關(guān)性；不足之處是校正的效果容易受到選取的標(biāo)準(zhǔn)層段和參考曲線(xiàn)的影響，如若參考曲線(xiàn)有問(wèn)題，對(duì)校正的曲線(xiàn)問(wèn)題亦比較大。因此適用于曲線(xiàn)質(zhì)量整體較好，僅需局部校正的曲線(xiàn)；巖石物理建模法[5]即利用本區(qū)巖石物理模型正演的各類(lèi)曲線(xiàn)替換畸變失真的曲線(xiàn)即可得到校正后的新曲線(xiàn)。該方法較多的用于橫波速度的估算[6]，而且對(duì)于基礎(chǔ)資料較多、需要校正的曲線(xiàn)質(zhì)量整體較差的情況比較適合。由于巖石物理建模需要較多的基礎(chǔ)資料和參數(shù)，如果資料不全或參數(shù)選區(qū)不準(zhǔn)確，則會(huì)影響校正的質(zhì)量。

通過(guò)前述分析，可知每種校正方法都有自己的適用條件和優(yōu)缺點(diǎn)，目前的測(cè)井曲線(xiàn)校正往往選擇其中的某一種方法。對(duì)于深層低滲儲(chǔ)層而言，儲(chǔ)層、非儲(chǔ)層巖石物性差異小，巖石物理參數(shù)對(duì)氣測(cè)、水層的敏感性差，從而對(duì)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)校正提出了更高的要求。

本文提出的“兩步法”測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)校正，第一步采用統(tǒng)計(jì)分析法對(duì)泥巖擴(kuò)徑段進(jìn)行校正；第二步采用巖石物理建模法，對(duì)曲線(xiàn)拼接的異常段、不符合巖石物理規(guī)律的異常值段等進(jìn)行校正，取得了比較好的效果。

1 工區(qū)背景

研究區(qū)位于東海西湖凹陷中央背斜帶北部，深部漸新統(tǒng)花港組地層為一套湖相背景下的辮狀河三角洲沉積特征，巖性為粗碎屑巖夾泥巖和煤?；ǜ劢M上段主要為低孔低滲儲(chǔ)層?；ǜ劢M下段主要為特低孔特低滲儲(chǔ)層。

圖1是研究區(qū)典型井目的層花港組井段的測(cè)井曲線(xiàn)及測(cè)井解釋結(jié)果綜合顯示圖。由圖可知，工區(qū)總體測(cè)井資料比較齊全，測(cè)井質(zhì)量相對(duì)較好，但在泥巖段，普遍存在一定的擴(kuò)徑影響，測(cè)量聲波和密度值較低，明顯不合理，需要做環(huán)境校正；另外對(duì)于其它井曲線(xiàn)的質(zhì)量檢查發(fā)現(xiàn)，不同回次的曲線(xiàn)拼接處存在問(wèn)題，部分曲線(xiàn)段有異常值，部分井缺少橫波聲波曲線(xiàn)。

針對(duì)工區(qū)測(cè)井聲波及密度曲線(xiàn)存在的這些問(wèn)題，在本次研究中，采用經(jīng)驗(yàn)公式（Faust、Ikon、Greenberg-Castagna公式）和Xu-White巖石物理建模“兩步法”進(jìn)行測(cè)井曲線(xiàn)的校正。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)和修正，最終確定了適合工區(qū)的校正參數(shù)。

圖1 K5井H3-H4段主要測(cè)井與測(cè)井解釋結(jié)果綜合顯示圖

2 方法流程

“兩步法”是指對(duì)原始縱波速度Vp、密度Den和橫波速度Vs，均分兩步進(jìn)行校正，從而達(dá)到既消除擴(kuò)徑、拼接、異常值影響以及填補(bǔ)曲線(xiàn)缺失的效果，又最大限度保留原始曲線(xiàn)特征，得到較理想的縱波速度、橫波速度和密度曲線(xiàn)，為巖石物理分析提供高質(zhì)量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

“兩步法”技術(shù)路線(xiàn)見(jiàn)圖2。

圖2 “兩步法”曲線(xiàn)校正技術(shù)路線(xiàn)圖

（1）對(duì)于Vp：先利用經(jīng)驗(yàn)公式（Faust）校正擴(kuò)徑段，再利用巖石物理Xu-White模型巖性?xún)?yōu)化結(jié)果校正值域異常處；

（2）對(duì)Den：先利用經(jīng)驗(yàn)公式（Ikon）校正泥巖擴(kuò)徑段，再利用巖石物理Xu-White模型校正砂巖段不合理細(xì)節(jié)；

（3）對(duì)Vs：先利用經(jīng)驗(yàn)公式（Greenberg-Castagna）校正泥巖擴(kuò)徑段，再利用巖石物理Xu-White模型估算的橫波校正不合理細(xì)節(jié)。

利用估算的曲線(xiàn)與實(shí)測(cè)曲線(xiàn)進(jìn)行質(zhì)量控制，確定建模參數(shù)的合理性，進(jìn)而利用這套參數(shù)對(duì)工區(qū)內(nèi)其它缺失橫波數(shù)據(jù)進(jìn)行橫波估算。

2.1 第一步校正：經(jīng)驗(yàn)公式法

首先利用井徑曲線(xiàn)確定需要擴(kuò)徑校正的曲線(xiàn)段，并標(biāo)識(shí)出來(lái)，然后利用經(jīng)驗(yàn)公式擬合值替換異常段，而在其它曲線(xiàn)段，保留原始曲線(xiàn)。

（1）Faust公式（Vp一次校正）

通常情況下，在泥巖段，電阻率與縱波速度之間存在著一定的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，即Faust公式（式（1）），用于表征地層電阻率與聲波之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系：

式中，K，a，b為不同地區(qū)的地層參數(shù)；D為深度，m；Vp為縱波速度，m/s；R為電阻率，ohm·m。由前述可知，深側(cè)向電阻率受井徑影響很小，這樣只要求取目標(biāo)區(qū)域的地層參數(shù)，就可以對(duì)擴(kuò)徑井段的Vp進(jìn)行校正。對(duì)滿(mǎn)足Faust公式適用條件的研究區(qū)域來(lái)說(shuō)，同一沉積環(huán)境下K，a，b是固定的[7]。本次研究我們選取研究區(qū)同一地層質(zhì)量好的井段的測(cè)井曲線(xiàn)，通過(guò)分析、擬合，求得相關(guān)參數(shù)。

本次選取K=2420，a=0.16667，b=3.281。

（2）Ikon法校正（Den一次校正）

對(duì)于密度的估算有很多種方法，最常用的經(jīng)驗(yàn)公式法是Gardner方程（1974）方程[8]，主要是利用已有的Vp信息，尋找Vp與Den的線(xiàn)性或非線(xiàn)性關(guān)系，得到回歸方程，從而估算出密度。

通常，對(duì)Gardner方程的求解，需要指定兩個(gè)常數(shù)參數(shù)，對(duì)于不同類(lèi)型的巖石，具有不同的參數(shù)設(shè)置，本區(qū)砂巖、泥巖的Gardner方程見(jiàn)式（2）、式（3）。

Gardner砂巖：

Gardner泥巖：

對(duì)于存在多種巖性的情況，Ikon Science公司提出，可利用巖性含量曲線(xiàn)，并設(shè)置各巖性的Gardner方程參數(shù)來(lái)估算密度，即

式中：ti為第i個(gè)組分巖性所對(duì)應(yīng)的Gardner方程，Vi為第i個(gè)組分巖性的巖性含量。因此，我們可以利用已有的砂巖、泥巖含量曲線(xiàn)，通過(guò)不斷試驗(yàn)Gardner方程得到一條和原始密度較為一致的估算密度曲線(xiàn)，然后利用該曲線(xiàn)得到的Gardner方程來(lái)求取井徑擴(kuò)徑段的密度曲線(xiàn)。

（3）Greenberg-Castagna法校正（Vs一次校正）

Greenberg-Castagna（G-C）公式法是根據(jù)巖石樣品縱波速度和橫波速度的測(cè)量數(shù)據(jù)和測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)方法建立的橫波速度預(yù)測(cè)方法[9]。1985年，Castagna發(fā)表了一篇關(guān)于Vp/Vs的實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的文章，得出對(duì)于主要由黏土或粉砂級(jí)顆粒組成的碎屑硅質(zhì)巖來(lái)說(shuō)，Vp/Vs非常穩(wěn)定的結(jié)論，并將這種關(guān)系稱(chēng)之為泥巖基線(xiàn)，其速度關(guān)系式為：其中速度的單位為km/s。

Greenberg和Castagna（1992）針對(duì)各種水飽和巖性，給出了另外的Vp-Vs的變換式（單位為km/s）：

砂巖：

石灰?guī)r：

白云巖：

頁(yè)巖：

進(jìn)一步，如果我們知道了組成巖石的各種巖性及其百分含量，同樣可以輸入其百分比進(jìn)行加權(quán)計(jì)算。

需要指出的是，Greenberg-Castagna公式法假定的為水飽和巖石，當(dāng)實(shí)際使用時(shí)，需要用油飽和、氣飽和、或?qū)嶋H含油含氣飽和度曲線(xiàn)進(jìn)行Gassmann流體替代，進(jìn)行迭代處理得到含流體情況時(shí)的估算橫波曲線(xiàn)。Castagna（2000）指出，對(duì)于特定現(xiàn)場(chǎng)水飽和砂巖，估算出的氣飽和情形的速度對(duì)孔隙度非常敏感，也就是說(shuō)，為了求得氣飽和情形的泊松比曲線(xiàn)，需要導(dǎo)出局部的密度-速度關(guān)系或趨勢(shì)。與速度-密度變換式相比，Vp-Vs的變換式更為穩(wěn)定。

對(duì)于G-C公式，同樣可以參考Ikon密度計(jì)算的方法，加入巖性含量曲線(xiàn)，從而改進(jìn)了單一巖性經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算帶來(lái)的誤差，更加符合實(shí)際地質(zhì)規(guī)律。因此，我們可以利用已有的砂巖含量曲線(xiàn)、泥巖含量曲線(xiàn)，通過(guò)不斷實(shí)驗(yàn)G-C公式的常數(shù)參數(shù)，得到一條和原始橫波較為一致的估算橫波曲線(xiàn)（圖3）。

圖3 K5井原始Vs曲線(xiàn)（藍(lán)）與G-C估算Vs曲線(xiàn)對(duì)比

校正的方法是在擴(kuò)徑需要校正的曲線(xiàn)段，用G-C估算的曲線(xiàn)替換，而在其他曲線(xiàn)段，用原始曲線(xiàn)保留。最后得到一次校正的橫波速度曲線(xiàn)。

圖4中從左到右依次為深度、井徑、VS、泥質(zhì)含量，可以看出井徑穩(wěn)定段預(yù)測(cè)曲線(xiàn)和原始曲線(xiàn)吻合良好，證明了參數(shù)選取的合理性。

圖4 K5井原始Vp、Vs、Den（黑）與校正后（紅）曲線(xiàn)對(duì)比

2.2 第二步校正：Xu-White巖石物理建模法

采用Xu-White巖石物理建模法校正Vp、Vs、Den（二次校正）。

由于我們的校正首先從Vp開(kāi)始，一次校正Vp只在泥巖擴(kuò)徑段進(jìn)行校正，進(jìn)而改進(jìn)Den和Vs，但是對(duì)于其它井段，比如曲線(xiàn)拼接的異常值、不符合巖石物理規(guī)律的異常值等并沒(méi)有考慮。二次校正正是基于這種認(rèn)識(shí)，其目的正是為了產(chǎn)出一套適合于之后敏感參數(shù)分析和反演輸入的高質(zhì)量縱波、橫波和密度曲線(xiàn)。

根據(jù)前述理論可知，巖石物理建模的目的是建立各種巖石地球物理彈性參數(shù)和儲(chǔ)集層參數(shù)之間的關(guān)系。通過(guò)模型正演出的曲線(xiàn)能夠?yàn)榉囱萏峁└煽康幕A(chǔ)資料。理論上對(duì)于缺少橫波資料或由于井徑影響測(cè)井曲線(xiàn)質(zhì)量不佳的地區(qū)，正演的彈性參數(shù)等比經(jīng)驗(yàn)公式預(yù)測(cè)結(jié)果更符合巖石物理特征。

具體實(shí)現(xiàn)步驟：首先找出異常曲線(xiàn)段，并標(biāo)識(shí)出來(lái)，然后在標(biāo)識(shí)的異常值段，用Xu-White巖石物理建模的縱、橫波速度、密度予以替換，而在其它曲線(xiàn)段，保留第一步校正結(jié)果。

（1）建立骨架參數(shù)：首先是確定各礦物骨架的巖石物理參數(shù)。本區(qū)碎屑巖在目的層段主要由兩種巖性組成：砂巖和泥巖。針對(duì)主要目的層，利用縱、橫波速度和密度質(zhì)量較好的井段確定巖石物理建模參數(shù)、骨架和流體模型（表1）。

表1 礦物骨架巖石物理參數(shù)

本次測(cè)井均含有完整的巖性、孔隙度和含水飽和度曲線(xiàn)，這給巖石物理建模提供了一套完整的輸入信息，方便進(jìn)行建模工作。

（2）等效骨架混合：采用Voigt-Reuss-Hill加權(quán)法進(jìn)行骨架混合。

（3）建立流體參數(shù)：流體參數(shù)選取見(jiàn)表2。

（4）流體混合：對(duì)于流體，采用Wood公式進(jìn)行流體混合。

表2 流體巖石物理參數(shù)

（5）巖石物理模型組合：加入孔隙度曲線(xiàn)、等效骨架混合和流體混合，即可建立起巖石物理模型。

（6）孔隙縱橫比設(shè)置：本次確定的參數(shù)為砂巖為0.11，泥巖為0.05。

3 應(yīng)用效果

圖4是K5井經(jīng)過(guò)“兩步法”校正前后曲線(xiàn)對(duì)比。從第1列GR曲線(xiàn)、第3列井徑曲線(xiàn)看，在泥巖段擴(kuò)徑現(xiàn)象較嚴(yán)重，對(duì)應(yīng)的縱橫波速度和密度曲線(xiàn)存在低值異常。后3列是原始縱波速度、橫波速度和密度與本區(qū)應(yīng)用兩步法校正后曲線(xiàn)的對(duì)比，校正后的曲線(xiàn)更合理。

圖5是K5井校正前后合成記錄的對(duì)比，校正后的合成記錄與井旁地震數(shù)據(jù)相關(guān)性提高。

圖5 K5井測(cè)井曲線(xiàn)校正前（左）后（右）合成記錄對(duì)比

4 結(jié)論

（1）“兩步法”測(cè)井曲線(xiàn)校正方法簡(jiǎn)單實(shí)用、快速高效、易于程序?qū)崿F(xiàn)，為后期反演中井震標(biāo)定、子波估算、波阻抗初始模型、巖石物理分析等奠定基礎(chǔ)。

（2）在第二步巖石物理建模中，充分結(jié)合該地區(qū)的鉆、測(cè)、錄井、巖屑、薄片等分析化驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定該地區(qū)的礦物組分、溫壓條件和孔隙縱橫比等參數(shù)。

（3）經(jīng)過(guò)實(shí)際資料應(yīng)用分析，證明該方法能夠有效地校正受環(huán)境影響的畸變曲線(xiàn)、拼接異常、砂巖段低密度低速異常以及橫波曲線(xiàn)缺失，通過(guò)質(zhì)控分析，效果良好。