HD油田水平井測(cè)井儲(chǔ)層參數(shù)解釋研究

楊 斌，魯洪江，昌倫杰，梁 珀

(1．油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 成都理工大學(xué)，四川成都610059;2．中國(guó)石油塔里木油田分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆庫(kù)爾勒841000)

HD油田水平井測(cè)井儲(chǔ)層參數(shù)解釋研究

楊 斌1，魯洪江1，昌倫杰2，梁 珀1

(1．油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 成都理工大學(xué)，四川成都610059;2．中國(guó)石油塔里木油田分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆庫(kù)爾勒841000)

水平井測(cè)井解釋?zhuān)饕w現(xiàn)在測(cè)井儀器響應(yīng)的理論模擬以及各向異性的實(shí)驗(yàn)研究方面，遠(yuǎn)未達(dá)到實(shí)際水平井測(cè)井儲(chǔ)層參數(shù)解釋?xiě)?yīng)用的深度和要求。在對(duì)比分析HD油田水平井段與對(duì)應(yīng)直井層段測(cè)井響應(yīng)特征基礎(chǔ)上，這里針對(duì)水平井段測(cè)井曲線(xiàn)進(jìn)行了校正，提出使用直井取芯物性數(shù)據(jù)刻度水平井段測(cè)井曲線(xiàn)，來(lái)建立適應(yīng)于水平井段井眼和曲線(xiàn)特征的孔隙度、滲透率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解釋模型，進(jìn)而對(duì)整個(gè)研究區(qū)水平井段進(jìn)行測(cè)井儲(chǔ)層參數(shù)解釋和評(píng)價(jià)。通過(guò)用直井巖芯物性對(duì)測(cè)井解釋結(jié)果的檢驗(yàn)表明，水平井測(cè)井儲(chǔ)層參數(shù)解釋精度得到了明顯改善和提高，能夠較好地滿(mǎn)足三維地質(zhì)建模的井屬性參數(shù)精度要求。

塔里木盆地;水平井;儲(chǔ)層參數(shù);神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);測(cè)井解釋

0 前言

水平井是開(kāi)發(fā)油氣田，提高采收率的一項(xiàng)重要技術(shù)。在新油田高效開(kāi)發(fā)，老油田剩余油挖潛調(diào)整，氣藏及凝析氣藏開(kāi)發(fā)以及注水等領(lǐng)域，都取得了良好的應(yīng)用效果。水平井關(guān)鍵技術(shù)之一的測(cè)井解釋?zhuān)軌驗(yàn)橛吞锔咝ч_(kāi)發(fā)解決正確指導(dǎo)鉆井中靶及鉆井方向，優(yōu)化完井方案，提高注采效果和實(shí)施改良措施提供依據(jù)。還可為研究剩余油的分布，開(kāi)發(fā)調(diào)整井的設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等［1]。

近年來(lái)水平井測(cè)井解釋研究，主要體現(xiàn)在感應(yīng)、側(cè)向等測(cè)井儀器響應(yīng)的理論模擬［2～4]，各向異性實(shí)驗(yàn)研究［5、6]和井眼軌跡顯示軟件開(kāi)發(fā)［7～9]等三個(gè)方面。目前存在的問(wèn)題和困難有［10、11]:

(1)計(jì)算機(jī)模擬研究步履艱難，在該領(lǐng)域已經(jīng)進(jìn)入了“瓶頸”地帶。

(2)校正圖版實(shí)用性差。

(3)研究工作大多仍然側(cè)重于理論上的定性描述，與實(shí)際應(yīng)用相距甚遠(yuǎn)。

HD油田位于塔里木盆地滿(mǎn)加爾凹陷北部哈得遜構(gòu)造帶上，北側(cè)與塔北隆起輪南低凸起相接，含油層系為石炭系巴楚組的東河砂巖段CIII［12]。在CIII巖性段已鉆有八十余口開(kāi)發(fā)水平井，各井水平井段均測(cè)有自然電位、自然伽瑪和聲波～感應(yīng)電阻率系列曲線(xiàn)，僅繪制了水平井井眼軌跡圖，定性劃分了油水層，但均未能使用水平井測(cè)井曲線(xiàn)進(jìn)行定量計(jì)算東河砂巖水平井段的孔隙度及滲透率等儲(chǔ)層參數(shù)［8]。為了充分利用本區(qū)大量水平井測(cè)井資料，為東河砂巖三維地質(zhì)建模提供各水平井段平面控制范圍內(nèi)的儲(chǔ)層屬性參數(shù)，以及各井局部平面范圍內(nèi)的儲(chǔ)層厚度、含油氣性等變化規(guī)律，作者從水平井與導(dǎo)眼井對(duì)比解釋的思路出發(fā)，在水平井與直井層段測(cè)井響應(yīng)特征對(duì)比分析的基礎(chǔ)上，對(duì)水平井測(cè)井曲線(xiàn)進(jìn)行了校正?；谥本畮r芯物性刻度水平井測(cè)井響應(yīng)，作者建立了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)層參數(shù)計(jì)算模型［13]，并解釋評(píng)價(jià)了研究區(qū)各水平井CIII段的儲(chǔ)層物性參數(shù)，獲得了較高的解釋精度，為本區(qū)三維地質(zhì)建模提供良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1 水平井測(cè)井校正

1．1 水平井測(cè)井響應(yīng)特征

由于水平井的井眼軌跡基本沿地層延伸方向，而直井是垂直于地層方向，因此首先要根據(jù)水平井測(cè)井曲線(xiàn)特征尋找，再與其相對(duì)應(yīng)的直井井段。在對(duì)水平井進(jìn)行深度校直后與對(duì)應(yīng)直井井段測(cè)井曲線(xiàn)重疊顯示(見(jiàn)圖1)，即可直觀(guān)分析在同一地層的層段內(nèi)，二者聲波時(shí)差、電阻率和自然伽瑪曲線(xiàn)的異同。

從圖1中可以明顯看出，水平井聲波時(shí)差值高于直井對(duì)應(yīng)井段內(nèi)的聲波時(shí)差值，地層電阻率與沖洗帶電阻率稍高于與其對(duì)應(yīng)的直井段的地層電阻率與沖洗帶電阻率。

圖1 水平井與直井測(cè)井曲線(xiàn)重疊對(duì)比圖Fig．1 Well-logging overlapping comparison of horizontal well versus verticalwell

自然伽瑪測(cè)量?jī)x器是徑向平均測(cè)井儀器，當(dāng)巖性界面不在儀器探測(cè)范圍內(nèi)時(shí)，自然伽瑪曲線(xiàn)測(cè)量值不受巖性界面以及鄰層的影響，能夠反映巖性較真實(shí)的自然伽瑪特征。導(dǎo)眼井的自然伽瑪曲線(xiàn)，與對(duì)應(yīng)層段的水平井校直后的自然伽瑪曲線(xiàn)趨勢(shì)基本相同(見(jiàn)圖1)。

1．2 水平井測(cè)井曲線(xiàn)校正

作者繪制了二十多口水平井及其對(duì)應(yīng)導(dǎo)眼井內(nèi)相同層段上的聲波時(shí)差、電阻率、自然伽瑪曲線(xiàn)的頻率直方圖，從單井各測(cè)井曲線(xiàn)的峰值可以看到:在同井同層段上，水平井內(nèi)的聲波時(shí)差曲線(xiàn)和電阻率曲線(xiàn)的峰值，普遍高于導(dǎo)眼井中對(duì)應(yīng)層段的測(cè)井曲線(xiàn)值?；趯?duì)此差異的認(rèn)識(shí)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)對(duì)比方法，作者分別對(duì)水平井內(nèi)的聲波時(shí)差、電阻率和自然伽瑪曲線(xiàn)進(jìn)行校正，以便于使用基于直井測(cè)井評(píng)價(jià)模型來(lái)計(jì)算水平井的儲(chǔ)層參數(shù)。

通過(guò)對(duì)水平井與導(dǎo)眼井中所對(duì)應(yīng)井段的單井聲波時(shí)差頻率直方圖峰值比較發(fā)現(xiàn)，其中有十二口水平井聲波時(shí)差曲線(xiàn)高于導(dǎo)眼井的聲波時(shí)差曲線(xiàn)。導(dǎo)眼井聲波時(shí)差單井峰值平均值為70.125μs/ft，水平井聲波時(shí)差單井峰值平均值為77.61μs/ft。研究區(qū)中，各水平井的CIII巖性段導(dǎo)眼井段與水平井段，在水平方向的相距最大為400 m左右。在這樣相距較近，分布穩(wěn)定的濱岸相砂巖段的測(cè)井電性響應(yīng)特征具有較好的可對(duì)比性，依然可以應(yīng)用測(cè)井曲線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的理論和思路［14、15]。據(jù)此，作者提出了對(duì)研究區(qū)水平井聲波時(shí)差曲線(xiàn)進(jìn)行平移校正，而各井聲波時(shí)差校正值，可由水平井與導(dǎo)眼井單井聲波時(shí)差測(cè)井曲線(xiàn)峰值之差求得。

A井東河砂巖層段聲波時(shí)差峰值為80.8μs/ft，而與該水平井段對(duì)應(yīng)的導(dǎo)眼井段，聲波時(shí)差峰值為74.6μs/ft，△AC為6.2μs/ft，因此A井的聲波時(shí)差校正值為“－6μs/ft”。作者對(duì)該井聲波時(shí)差曲線(xiàn)校正前、后進(jìn)行了對(duì)比(見(jiàn)圖2)，可以看出，校正后的聲波時(shí)差曲線(xiàn)，與其對(duì)應(yīng)導(dǎo)眼井的聲波時(shí)差變化趨勢(shì)基本一致。其余各井使用上述相同的方法，均可得到單井聲波時(shí)差校正值。

圖2 HD油田A井水平井聲波時(shí)差曲線(xiàn)校正前、后對(duì)比圖Fig．2 Comparison diagram of corrected acoustic log with original acoustic log of horizontal well A

通過(guò)對(duì)單井深感應(yīng)、中感應(yīng)電阻率頻率直方圖峰值的比較發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)眼井深感應(yīng)電阻率單井峰值的平均值為2.18Ω·m，中感應(yīng)電阻率單井峰值的平均值為1.99Ω·m;水平井深感應(yīng)電阻率單井峰值的平均值為4.2Ω·m，中感應(yīng)電阻率單井峰值的平均值為3.53Ω·m。水平井的深感應(yīng)電阻率和中感應(yīng)電阻率，均稍高于與其對(duì)應(yīng)的導(dǎo)眼井段的深感應(yīng)電阻率和中感應(yīng)電阻率，因此，需要對(duì)本區(qū)水平井的深感應(yīng)電阻率和中感應(yīng)電阻率進(jìn)行平移校正。由于電阻率曲線(xiàn)具有非線(xiàn)性特征，各井電阻率校正系數(shù)取為導(dǎo)眼井與水平井單井電阻率測(cè)井曲線(xiàn)峰值之比值。

例如B井東河砂巖層段深探測(cè)地層電阻率峰值為5.2Ω·m，沖洗帶電阻率峰值為3.3Ω·m;而與該水平井段對(duì)應(yīng)的導(dǎo)眼井段深探測(cè)地層電阻率峰值為1.7Ω·m，導(dǎo)眼井段沖洗帶電阻率峰值為1.18Ω·m，即有RT導(dǎo)眼/RT水平為0.3、RXO導(dǎo)眼/RXO水平為0.36。因此B井的深探測(cè)地層電阻率校正系數(shù)為“0.3”，沖洗帶電阻率校正系數(shù)為“0.36”。對(duì)該井深探測(cè)地層電阻率和沖洗帶電阻率校正前后進(jìn)行對(duì)比(見(jiàn)圖3及圖4)，可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)校正后的水平層段內(nèi)電阻率趨勢(shì)值，與導(dǎo)眼井同一層段內(nèi)電阻率趨勢(shì)值基本重合。其余各井亦使用相同的方法，即可得到各水平井東河砂巖段深感應(yīng)電阻率和中感應(yīng)電阻率的校正系數(shù)。

通過(guò)應(yīng)用程序APP可以幫助學(xué)生對(duì)日常體育基本知識(shí)作出一個(gè)基本的檢測(cè)，學(xué)生通過(guò)自己的賬號(hào)登錄相關(guān)的平臺(tái)，進(jìn)入相應(yīng)的網(wǎng)上考試窗口，進(jìn)行學(xué)識(shí)自檢。

圖3 B井水平井電阻率校正前、后對(duì)比圖Fig．3 Comparison diagram of corrected deep induction resistivity logwith the original log of horizontalwell B

圖4 B井水平井沖洗帶電阻率校正前、后對(duì)比圖Fig．4 Comparison diagram of corrected flushed zone resistivity log with the original log of horizontal well B

通過(guò)單井同層段自然伽瑪頻率直方圖峰值比較，導(dǎo)眼井自然伽瑪單井峰值的平均值為35.4(API)，水平井自然伽瑪單井峰值的平均值為32.5(API)，水平井自然伽瑪曲線(xiàn)與導(dǎo)眼井的自然伽瑪曲線(xiàn)值基本接近。因此，作者對(duì)本研究區(qū)內(nèi)水平井的自然伽瑪曲線(xiàn)未進(jìn)行校正。

2 水平井測(cè)井儲(chǔ)層參數(shù)解釋

研究地區(qū)水平井皆未取芯，因此作者以直井巖芯物性刻度測(cè)井曲線(xiàn)，建立了水平井的孔隙度、滲透率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解釋模型，并對(duì)研究區(qū)七十八口水平井進(jìn)行了儲(chǔ)層參數(shù)計(jì)算。用直井巖芯物性資料對(duì)水平井儲(chǔ)層參數(shù)解釋結(jié)果加以檢驗(yàn)，解釋精度得到了明顯改善和提高。

2．1 建立水平井神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)孔隙度解釋模型

根據(jù)水平井具有的測(cè)井曲線(xiàn)系列，選取自然伽瑪、深感應(yīng)電阻率、中感應(yīng)電阻率以及聲波時(shí)差，作為網(wǎng)絡(luò)輸入曲線(xiàn)。將選取的十九口取芯井中的764個(gè)樣本，建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)孔隙度計(jì)算模型。經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、訓(xùn)練，當(dāng)隱層單元為7時(shí)，訓(xùn)練誤差達(dá)到最小。因此，可以確定孔隙度計(jì)算模型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)為4－7－1。當(dāng)學(xué)習(xí)訓(xùn)練完畢后，可獲得巖心分析孔隙度與網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)孔隙度相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.89(見(jiàn)圖5)，因而達(dá)到了較高的建模精度。

圖5 巖芯分析孔隙度與網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)孔隙度交繪圖Fig．5 The crossplot of core analyzing porosity versus predicting porosity with neural networks

2．2 建立水平井神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滲透率解釋模型

根據(jù)水平井測(cè)井曲線(xiàn)系列，作者選取了自然伽瑪、深感應(yīng)電阻率、中感應(yīng)電阻率、聲波時(shí)差以及網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)孔隙度等五條曲線(xiàn)，作為滲透率網(wǎng)絡(luò)模型的輸入曲線(xiàn)。使用選取的十九口井中的764個(gè)樣本，建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滲透率計(jì)算模型。經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、訓(xùn)練，當(dāng)隱層單元為5時(shí)，訓(xùn)練誤差達(dá)到最小，因此建立滲透率計(jì)算模型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)為5－5－1。從巖芯分析滲透率與網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)滲透率交繪圖(見(jiàn)圖6)上可見(jiàn)，二者的相關(guān)系數(shù)R達(dá)到0.85。

2．3 水平井儲(chǔ)層參數(shù)處理解釋

3 解釋效果檢驗(yàn)

圖6 巖芯分析滲透率與網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)滲透率交繪圖Fig．6 The crossplot of core analyzing permeability versus predicting permeability with neural networks

圖7 HD74水平井東河砂巖段儲(chǔ)層參數(shù)解釋成果圖Fig．7 The interpretation result of reservoir in Donghe sandstone section of horizontal well HD74

由于研究區(qū)內(nèi)各水平井均未取巖芯，如何檢驗(yàn)測(cè)井儲(chǔ)層參數(shù)計(jì)算結(jié)果的可靠性和精度，是一個(gè)十分困難的問(wèn)題。作者在本研究中提出，基于直井巖芯分析孔隙度、滲透率，建立水平井的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)層參數(shù)計(jì)算模型。直井的巖芯分析孔隙度及滲透率，就是檢驗(yàn)水平井測(cè)井儲(chǔ)層參數(shù)計(jì)算結(jié)果的唯一依據(jù)。因此為了便于檢驗(yàn)，應(yīng)首先對(duì)水平井進(jìn)行水平井的井深校直，然后將水平井校直后的測(cè)井曲線(xiàn)，與直井測(cè)井曲線(xiàn)進(jìn)行對(duì)比。水平井在測(cè)井的過(guò)程中大多存在深度記錄上的偏差，校直后的水平井測(cè)井曲線(xiàn)與相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)眼井段，在深度上仍有較大的差異(見(jiàn)圖8)。因此，要以自然伽瑪曲線(xiàn)為基準(zhǔn)，對(duì)水平井校直后的井深進(jìn)行垂向上、下移動(dòng)。

如圖8(a)為HD25H井水平井校直后與對(duì)應(yīng)導(dǎo)眼井測(cè)井曲線(xiàn)。從圖8(a)中明顯看出，水平井校直后的東河砂巖段，與導(dǎo)眼井對(duì)應(yīng)的井段在深度上有很大的差異。自然伽瑪曲線(xiàn)能夠識(shí)別東河砂巖段，該井水平井校直后東河砂巖的頂界面深度為5 078.125 m，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的導(dǎo)眼井深度為5 060 m，因此對(duì)水平井校直后的深度上移18.125 m得到圖8(b)。為了便于檢驗(yàn)，可用以上的方法對(duì)其余對(duì)應(yīng)導(dǎo)眼井有取芯的水平井，都進(jìn)行深度校正(見(jiàn)下頁(yè)圖9、圖10)。

在圖8(b)中，HD25H井的5 062 m～5 064 m水平井段的預(yù)測(cè)孔隙度、滲透率，與直井巖芯分析孔隙度、滲透率的變化趨勢(shì)基本吻合。而上段5 060 m～5 062 m水平井的預(yù)測(cè)孔隙度、滲透率，與對(duì)應(yīng)直井井段的孔隙度和滲透率也基本吻合。

圖9(見(jiàn)下頁(yè))為HD44H井水平井與導(dǎo)眼井儲(chǔ)層參數(shù)測(cè)井解釋成果對(duì)比圖。從圖9中可以看出，該井在5 078 m～5 080.5 m段的水平井預(yù)測(cè)孔隙度、滲透率，與直井巖芯分析孔隙度、滲透率有較好的吻合性。而該井的5 081 m～5 084 m段，由于受水平井聲波時(shí)差曲線(xiàn)異常的影響，此水平井段計(jì)算出的孔隙度和滲透率可靠性較差。

圖10(見(jiàn)下頁(yè))為HD2H井水平井與導(dǎo)眼井測(cè)井解釋成果對(duì)比圖。從圖10中可以看出，該井下部的5 048.5 m～5 049.5 m段的水平井預(yù)測(cè)孔隙度、滲透率，與直井巖芯分析孔隙度、滲透率的變化趨勢(shì)基本一致。而上部的5 046.5 m～5 048.5 m雖然沒(méi)有巖芯物性分析值，但該井段水平井的預(yù)測(cè)孔隙度、滲透率，與對(duì)應(yīng)導(dǎo)眼井段的預(yù)測(cè)孔隙度、滲透率曲線(xiàn)吻合性較好。

圖8 HD25H井水平井校直移動(dòng)前后測(cè)井曲線(xiàn)對(duì)比圖Fig．8 Comparison diagram of log before or after shifting of horizontalwell HD25H

圖9 HD44H井水平井與導(dǎo)眼井測(cè)井解釋成果對(duì)比圖Fig．9 Comparison diagram of log interpretation result of horizontal well HD44H vs．pilot hole well

圖10 HD2H井水平井與導(dǎo)眼井測(cè)井解釋成果對(duì)比圖Fig．10 Comparison diagram of log interpretation result of horizontalwell HD2H vs．pilot hole well

4 結(jié)論

(1)作者在文中歸納總結(jié)了HD油田水平井東河砂巖段的測(cè)井響應(yīng)特征，提出了水平井儲(chǔ)層參數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)測(cè)井定量解釋流程和解釋結(jié)果有效性的檢驗(yàn)方法，獲得了較高的儲(chǔ)層參數(shù)計(jì)算精度。同時(shí)，作者還對(duì)研究區(qū)內(nèi)七十八口水平井的孔隙度、滲透率等儲(chǔ)層參數(shù)，進(jìn)行了計(jì)算和評(píng)價(jià)，能夠較好地滿(mǎn)足本區(qū)三維地質(zhì)建模井屬性參數(shù)精度要求。

(2)東河砂巖水平井聲波時(shí)差測(cè)井曲線(xiàn)值，高于直井對(duì)應(yīng)層段的聲波測(cè)井曲線(xiàn)值，電阻率測(cè)井值亦高于直井對(duì)應(yīng)層段的電阻率測(cè)井值。根據(jù)水平井與對(duì)應(yīng)直井井段的測(cè)井曲線(xiàn)特征，作者對(duì)水平井聲波時(shí)差與電阻率曲線(xiàn)進(jìn)行了平移、伸縮校正，并將利用直井巖芯分析建立的儲(chǔ)層參數(shù)計(jì)算模型，用于水平井的儲(chǔ)層參數(shù)解釋中，取得了較高的精度和較好的效果。

(3)作者本次研究的水平井測(cè)井曲線(xiàn)校正方法，適用于井眼較規(guī)則、水平井軌跡準(zhǔn)確、砂巖電性響應(yīng)特征明顯等情況。而對(duì)于井眼軌跡不清及復(fù)雜巖性的井段，尚需進(jìn)一步研究出其它克服這種會(huì)出現(xiàn)較大差異曲線(xiàn)情況下水平井段測(cè)井儲(chǔ)層參數(shù)解釋的有效方法。

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TE 122.2+3

A

1001—1749(2011)02—0195—07

2010－09－27改回日期:2010－12－08

楊斌(1967－)，男，漢族，山東寧陽(yáng)人，博士，教授，主要從事地球物理綜合解釋?zhuān)蜌馓镩_(kāi)發(fā)地質(zhì)工作。