渭北油田陣列感應(yīng)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)反演

曲 璐

（東北石油大學(xué)， 黑龍江 大慶 163318）

渭北油田陣列感應(yīng)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)反演

曲 璐

（東北石油大學(xué)， 黑龍江 大慶 163318）

渭北油田儲(chǔ)層物性主要為低孔超低滲儲(chǔ)層。對(duì)于低孔低滲儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，泥質(zhì)對(duì)電性響應(yīng)貢獻(xiàn)加大，地層電阻率求取不準(zhǔn)確。針對(duì)渭北油田鉆井液侵入過(guò)程中儲(chǔ)層徑向電阻率的變化特征，構(gòu)建渭北油田地層侵入模型。利用陣列感應(yīng)測(cè)井資料對(duì)地層參數(shù)進(jìn)行反演，能較好地反映不同侵入特征的儲(chǔ)層電阻率分布形態(tài);可較好地重構(gòu)儲(chǔ)層電阻率剖面，獲取原狀地層電阻率，侵入帶電阻率和侵入半徑; 反演算法穩(wěn)定可靠，能對(duì)實(shí)際測(cè)井資料進(jìn)行連續(xù)快速處理，更有助于定量、精確地計(jì)算渭北油田儲(chǔ)層含油飽和度和識(shí)別儲(chǔ)層流體性質(zhì)。

渭北油田；低孔低滲；陣列感應(yīng)；反演

渭北油田處于鄂爾多斯盆地南緣，橫跨了伊陜斜坡及渭北隆起兩個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元，隸屬于旬邑、宜君、黃陵縣管轄[1]。鄂爾多斯盆地是我國(guó)重要的含油氣盆地和油氣生產(chǎn)基地，其油氣資源總量巨大。研究區(qū)具有分布廣、孔滲關(guān)系復(fù)雜、非均質(zhì)性強(qiáng)的特點(diǎn)。儲(chǔ)層物性主要為低孔超低滲儲(chǔ)層[2-4]。對(duì)于低孔低滲儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，泥質(zhì)對(duì)電性響應(yīng)貢獻(xiàn)加大，地層電阻率求取不準(zhǔn)確。由于陣列感應(yīng)測(cè)井具有不同分辨率多種徑向探測(cè)深度，陣列感應(yīng)電阻率測(cè)井曲線(xiàn)對(duì)地層徑向電阻率變化有較好的測(cè)井響應(yīng)特征，能夠清晰的展現(xiàn)地層侵入狀態(tài)和電阻率變化。針對(duì)渭北油田儲(chǔ)層物性特征，應(yīng)用陣列感應(yīng)測(cè)井反演技術(shù)，可以得到準(zhǔn)確的地層電阻率和侵入深度，為測(cè)井解釋和判斷含油性提供良好的基礎(chǔ)。

1 儀器簡(jiǎn)介

高分辨率陣列感應(yīng)測(cè)井基本原理與常規(guī)感應(yīng)測(cè)井相同，仍以電磁感應(yīng)原理為理論基礎(chǔ)，其線(xiàn)圈系基本單元采用三線(xiàn)圈系結(jié)構(gòu)（1個(gè)發(fā)射，2個(gè)接收基本單元），運(yùn)用了2個(gè)雙線(xiàn)圈系電磁場(chǎng)疊加原理，消除了直藕信號(hào)的影響。線(xiàn)圈系由7組基本接收單元（源距為6-9 in)組成，共用1個(gè)發(fā)射線(xiàn)圈，使用8個(gè)頻率(10、30、50、70、90、110、130、150 kHz)同時(shí)工作，測(cè)量112個(gè)原始實(shí)分量和虛分量信號(hào)，通過(guò)多路遙測(cè)短節(jié)，把采集的大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛妫俳?jīng)計(jì)算機(jī)進(jìn)行趨膚校正、井眼環(huán)境校正、傾角影響及圍巖影響校正、真高分辨率聚焦和垂直分辨率匹配技術(shù)等等，得出具有3種不同縱向分辨率和6種不同徑向探測(cè)深度（10、20、30、60、90、120 in）的測(cè)井曲線(xiàn)[5-10]。

2 反演理論

根據(jù)泥漿侵入特性，將地層劃分為沖洗帶、過(guò)渡帶和原狀地層，這里將沖洗帶和過(guò)渡帶合稱(chēng)侵入帶，針對(duì)渭北油田測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)解釋需要，我們所反演的地層模型為三參數(shù)地層模型：即通過(guò)6條電阻率曲線(xiàn)反演出地層真實(shí)的原狀地層電阻率、侵入帶電阻率和侵入半徑。

2.1 幾何因子擬合

由于高分辨率陣列感應(yīng)測(cè)井儀器軟件聚焦過(guò)程中消除了趨膚效應(yīng)等影響，采用函數(shù)擬合方法得到徑向積分幾何因子計(jì)算公式。6條探測(cè)深度的徑向積分幾何因子擬合公式如下：

式中，G1、G2、G3、G4、G5、G6分別為徑向探測(cè)深度為10、20、30、60、90、120 i n的測(cè)井曲線(xiàn)的徑向積分幾何因子，r為探測(cè)深度。圖1為6條擬合的積分幾何因子曲線(xiàn)。通過(guò)上述公式，可求取任意探測(cè)深度徑向積分幾何因子，在未知儀器徑向幾何因子的情況下，為計(jì)算提供了方便。

圖1 徑向積分幾何因子擬合Fig.1 The radial integral fitting of geometric factor

2.2 反演算法

在這里，電阻率測(cè)井反演問(wèn)題是用具有3個(gè)參數(shù)的正演模型去擬合6個(gè)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)值，它的數(shù)學(xué)表達(dá)式為

Dn=Tn(RXO，RT，r) (n =1，2，...，6) （7）

式中：Dn表示測(cè)井?dāng)?shù)值；函數(shù)Tn表示正演模型；RT，RXO，r表示待反演的模型參數(shù)。

設(shè)模型的初始猜測(cè)為：

R0T= (RXO0，RT0，r0) （8）

用泰勒級(jí)數(shù)把(1)式的非線(xiàn)性方程組展開(kāi)為線(xiàn)性化的形式(略去二階以上項(xiàng))

式中，Gn(n =1，2，...，6)為徑向積分幾何因子。

將公式1至6分別代入公式10，便得到正演模型。把上式寫(xiě)成矩陣形式：

E=D-T=JΔR （11）

式中，D= (D1，D2，D3，...，D6)T為實(shí)際測(cè)井值；

T=(T1，T2，T3，...，T6)T為正演模型預(yù)測(cè)的測(cè)井值；E=(D1-T1，D2-T2，D3-T3，...，D6-T6)T為實(shí)際測(cè)井值和預(yù)測(cè)值之差；ΔR=(ΔRT，ΔRXO，Δr)T為待反演參數(shù)增量； J為Jacobi矩陣。

用阻尼最小二乘法求解（4）式，其正則化方程為：

（JTJ+αI )ΔR=JTE （12）

式中，α為阻尼因子；I為單位矩陣。

方程（4）ΔR的解為：

ΔR= (JTJ+αI)-1JTE=J+E （13）

根據(jù)渭北油田陣列感應(yīng)電阻率測(cè)井的特點(diǎn)，在反演中選用2 ft分辨率中的6條曲線(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行反演。對(duì)渭北地區(qū)地層模型做反演計(jì)算，給出反演初始值：侵入半徑r0=0.5 m、侵入帶電阻率RXO0=30 Ω·m，原狀地層電阻率RT0=80 Ω·m。然后上述采用公式法計(jì)算測(cè)井響應(yīng)，得到的數(shù)據(jù)即為正演模型預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。將計(jì)算的正演理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)際測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)相減，如果兩者之差絕對(duì)值達(dá)到理想精度，則停止計(jì)算，否則，重新選擇模型參數(shù)，重復(fù)計(jì)算。一般最多迭代5次，就能得帶較精確的反演值。

3 實(shí)例分析

選取渭北36井和渭北48井處理結(jié)果進(jìn)行分析，兩口井井眼直徑均為 0.22 m，鉆井液電阻率 0.43 Ω·m。圖中RXO曲線(xiàn)為侵入帶電阻率，RT曲線(xiàn)為原狀地層電阻率，r曲線(xiàn)為侵入帶半徑。

渭北36井反演結(jié)果如圖2，其中115-117 m井段和125-28 m井段均可見(jiàn)6條陣列感應(yīng)測(cè)井曲線(xiàn)電阻率值增大，出現(xiàn)正幅度差，說(shuō)明該處為砂巖儲(chǔ)層。并且RT曲線(xiàn)明顯高于RXO曲線(xiàn)，在117 m處通過(guò)反演計(jì)算得到原狀地層電阻率為RT=101.5 Ω·m，侵入帶電阻率為RXO=36.4 Ω·m，侵入半徑為r=1.26 m，原狀地層大于侵入帶電阻率。表明泥漿濾液低侵，判斷為油層。

圖2 渭北36井陣列感應(yīng)測(cè)井反演曲線(xiàn)Fig.2 Weibei 36 log array induction logging inversion

渭北48井反演結(jié)果如圖3，在863～865.5 m井段，陣列感應(yīng)測(cè)井曲線(xiàn)電阻率值明顯增大，出現(xiàn)負(fù)幅度差，判斷該處為砂巖儲(chǔ)層。RT小于 RXO，侵入半徑增大，在864.5 m處由反演計(jì)算得到原狀地層電阻率RT=16.8 Ω·m，侵入帶電阻率RXO=53.9 Ω·m，侵入半徑r=0.34 m，表明泥漿濾液高侵，判斷為水層。在該層段下部出現(xiàn)泥漿濾液高侵，曲線(xiàn)特征與圖2相同，可判斷該出為油層。

由以上反演結(jié)果可以看出高分辨率陣列感應(yīng)測(cè)井曲線(xiàn)可以較好的反映地層電阻率變化，從而判斷出滲透性地層，通過(guò)6條陣列感應(yīng)測(cè)井曲線(xiàn)反演，可以具體計(jì)算出地層三參數(shù)數(shù)值。通過(guò)對(duì)比，可以更好的判斷地層的含油性，和計(jì)算含油飽和度。

利用上述方法對(duì)渭北油田32口井的陣列感應(yīng)電阻率數(shù)據(jù)進(jìn)行反演計(jì)算。均得到了較為準(zhǔn)確的反演計(jì)算值。利用上述反演算法反演的地層參數(shù)與實(shí)際地層參數(shù)值誤差較小,一般不超過(guò)5%，能夠得到較為準(zhǔn)確的侵入帶電阻率、原狀地層電阻率和侵入半徑值。

4 結(jié) 論

本文提出的反演模型，從現(xiàn)場(chǎng)測(cè)井儀器給出的不同分辨率對(duì)應(yīng)測(cè)井曲線(xiàn)出發(fā),實(shí)現(xiàn)了直接從陣列感應(yīng)測(cè)井曲線(xiàn)進(jìn)行反演。利用分辨率匹配技術(shù),可以提供具有相同分辨率的不同探測(cè)深度曲線(xiàn)，對(duì)提高反演的質(zhì)量十分有利。

圖3 渭北48井陣列感應(yīng)測(cè)井反演曲線(xiàn)Fig.3 Weibei 48 log array induction logging inversion

通過(guò)陣列感應(yīng)測(cè)井曲線(xiàn)反演重構(gòu)的電阻率剖面直觀(guān)地反映了儲(chǔ)層徑向電阻率，淡水鉆井液條件下，油層反演電阻率剖面為低侵，水層為高侵，并且可以得到較為精確的原狀地層電阻率值和侵入帶電阻率值以及侵入半徑，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)反演證明了該算法的正確性和有效性。為后續(xù)的測(cè)井解釋工作提供較好的解釋基礎(chǔ)。

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Inversion of Arry Induction Log in Weibei Oilfield

QU Lu
（Northeast Petroleum University, Heilongjiang Daqing 163318，China）

The reservoir physical property of Webei oil field is low porosity and permeability. As the pore structure of the reservoir with low porosity and permeability is complex, influence of the shale on the electric nature accretes and the electric resistivity of the formation is not exact. In view of the varying feature of the radial electric resistivity during the intruding process of the drill fluid, the intruding model of Weibei oil field was established. The array induction log data were used to invert parameters of the formation, which could reflect the distribution of electric resistivity when intruding the reservoir differently, and reconstitute the electric resistivity section of reservoir preferably, and acquire the electric resistivity of undisturbed zone and invaded zone, and invasion radius. The inversion algorism is steady and reliable, it can process the actual well logging data continuously and speedily, and it is more helpful to calculate the oil saturation quantitatively and accurately of Weibei oil field and identify the fluid property of reservoir.

Webei oil field; Low porosity and permeability; Arry induction; Inversion

TE 122

A

1671-0460（2014）11-2409-04

2014-05-12

曲璐（1988-），女，黑龍江牡丹江人，碩士，2014年畢業(yè)于東北石油大學(xué)地球探測(cè)與信息技術(shù)專(zhuān)業(yè)，研究方向：從事測(cè)井解釋技術(shù)工作。E-mail：quxiaolei2009@yeah.net。