一種基于鄰井資料的曲線標準化方法及其實現(xiàn)

張紅祥 胡洪

摘 要： 某油田59年內(nèi)先后完鉆1700余口井，測井系列繁多、測井時間跨度長。傳統(tǒng)的直方圖和趨勢面分析方法造成標準化后的曲線不能正確反映地層的平面沉積特征，地層非均質性被削弱，不利于后期的油藏建模及數(shù)值模擬。文章利用直方圖統(tǒng)計標準層標準值，用克里金算法擬合趨勢面，通過參照鄰井曲線標準值范圍刪除異常值對趨勢面進行優(yōu)化，創(chuàng)建了適合本地區(qū)的測井曲線標準化方法并進行軟件實現(xiàn)，整個過程引入了研究人員自己地質認識，使標準化結果更符合地質實際，得到了油田專家的高度認可。

關鍵詞： 測井曲線； 標準化； 直方圖； 趨勢面優(yōu)化； 地質認識

中圖分類號：TP399 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2018）10-39-03

Abstract： More than 1，700 wells have been drilled in a certain oilfield during the last 59 years， with a wide range of logging series and long logging time span. The standardized curve caused by the traditional histogram and trend surface method cannot correctly reflect the plane sedimentary characteristics of the stratum， which is unfavorable to the later reservoir modeling and numerical simulation. This paper uses the histogram to calculate the standard layer and its standard value， utilizes the Kriging algorithm to fit the trend surface， optimizes the trend surface by deleting the outlier via referring to the standard value range of the neighborhood well curve， and creates a standardized method for the logging curve suitable for the region and then implements the software. The whole process has introduced the researchers' own geological understanding， making the standardized results more consistent with the geological reality， and it is highly recognized by oilfield experts.

Key words： logging curve； standardization； histogram； trend surface optimization； geological understanding

0 引言

測井曲線可間接反映地下介質的巖性、物性和含油性特征。然而，實際工作中由于受泥漿、井徑和儀器等測量因素的影響，再加上一個油田在長期的勘探與開發(fā)過程中，所有井的測井曲線很難保證是用同一類型的儀器、相同的標準刻度器以及統(tǒng)一的操作方式進行測量的，故各井的測量數(shù)據(jù)間必然存在以刻度因素為主的誤差[1]。把各個井的測量值轉化為在標準刻度下的測井值即為標準化過程。其目的主要是消除或減少系統(tǒng)誤差，使得測井資料能真實反映地質特征。

某油藏從1956年進行構造預探鉆井至今已經(jīng)歷59年開發(fā)歷程，共鉆遇1734口，其中1687口有曲線。表1為該油田測井系列統(tǒng)計表，從表1可以看出：油田鉆井時間跨度大、測井系列較多，需嚴格進行測井曲線標準化工作，才能保證儲層參數(shù)計算、測井解釋、沉積相關研究以及儲量計算的可靠性。

1 曲線標準化方法的選擇

目前在多井評價與油藏描述當中，存在頻率直方圖、頻率交會圖、多維直方圖、趨勢面分析法、均值-方差等多種測井曲線標準化方法，油田用得最多的當屬頻率直方圖法和趨勢面分析法。實際研究工作中我們認為，這兩種方法都不適用于當前工區(qū)，原因有以下。

⑴ 頻率直方圖法

這種方法有三個處理方向：一是利用關鍵井標準層經(jīng)過環(huán)境影響校正后的測井數(shù)據(jù)（如中子、密度、聲波時差等）作直方圖（包括多維直方圖）、頻率交會圖作為測井數(shù)據(jù)標準化的刻度模式，通過分析各井標準層測井數(shù)據(jù)的頻率分布，并逐一與油田標準模式進行相關對比，檢查各測井數(shù)據(jù)的可靠性，并確定校正量[2]。二是以工區(qū)標準層的直方圖作為油田標準模式，其他井與該圖作對比，確定校正量。三是研究人員直接確定一個標準值，統(tǒng)計工區(qū)內(nèi)每口井的標準層的標準值，其他井與該值作對比來確定校正量。以上三個方法有同樣的弊端：假設標準層有完全相同的巖性、電性或含油性質。這個隱含的假設假定所有標準層不具有變異性，而實際上它們是隨機的。直方圖頻率分析法會把標準層特征值校正到同一值上去，如果真實趨勢存在，在標準化處理過程中就會被排除掉，導致曲線不能正確地反映地層的平面沉積特征，地層非均質性將沒法研究，這不利于后期的油藏建模及數(shù)值模擬。而且，一般曲線值分布較寬，在雙峰或多峰的情況下，該方法不能很好的完成標準化處理[3]。

⑵ 多元擬合趨勢面分析法

1981年Doveton提出趨勢面的定量分析方法來分析研究測井曲線標準化的問題，它主要是依據(jù)物質的某一物理參數(shù)的測量值，來研究其空間分布特征及變化規(guī)律的方法。其實質是把一批數(shù)據(jù)值標記在各井（某個層位）的點坐標上，然后把這些數(shù)據(jù)與橫縱坐標做趨勢擬合，擬合的曲面稱為趨勢面，各個數(shù)據(jù)點與該趨勢面的差異即為校正量[4]。該方法的假設前提是研究區(qū)域的各類性質具有趨勢?；诙嘣獢M合的趨勢面分析法，在一定程度上能反映地層的沉積規(guī)律。但是，曲線異常值直接參與擬合，會造成局部區(qū)域井標準層標準值整體偏大或偏小。一般在整個小區(qū)域曲線都存在異常的地段，這種方法將不能對其進行有效校正，數(shù)學方法的直接擬合將造成整個趨勢面保留這類異常趨勢[5]。

⑶ 本文方法

基于單獨使用直方圖頻率分析法和趨勢面分析法都存在一定弊端，本文提出了一種以趨勢面分析法為主、直方圖頻率分析法為輔，兩種方法相結合的標準化方法，具體流程（圖1）如下：

① 做標準層頻率直方圖，對標準層的取值范圍、標準層的主要分布區(qū)間有清晰的認識；

② 采用克里金算法（克里金算法能清晰反映出每個異常點的分布位置），制作標準層趨勢面圖；

③ 在趨勢面上刪除整體小區(qū)域標準值不在直方圖統(tǒng)計標準值主要分布區(qū)間的所有井，更新趨勢面；

④ 參照周圍鄰井標準值，刪除單口標準層標準值異常的井（比如：周圍鄰井標準值是10左右，而其中一口井標準值是3，那么標準值為3的井曲線存在異常需要校正，不能參與趨勢面擬合），更新趨勢面；

⑤ 利用趨勢面擬合結果計算每口井對應值，與原標準層特征值相減（或相除），得到每口井的曲線校正量；

⑥ 同理，統(tǒng)計目的層曲線幅度值，先做幅度頻率直方圖，后結合趨勢面以及鄰井曲線幅度值，作曲線幅度趨勢面等值圖，對曲線幅度進行校正。

曲線幅度校正方法主要應用于GR曲線，以增加曲線的巖性識別能力。電阻率和孔隙度曲線幅度關系到儲層油水層識別能力，應采取保守校正，即只校正明顯幅度異常的少量井。

2 系統(tǒng)設計

采用面向對象的系統(tǒng)分析與設計方法通過對系統(tǒng)架構、功能模塊設計，建立了“基于鄰井資料分析的曲線標準化系統(tǒng)”，滿足油氣田測井曲線標準化的需求[6-7]。

2.1 總體架構設計

整個系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)層、數(shù)據(jù)服務層、應用支撐層和應用層四層架構。數(shù)據(jù)層提供數(shù)據(jù)接口直連油田專業(yè)數(shù)據(jù)庫提取標準化所需各類數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)服務層包括數(shù)據(jù)訪問、數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)接口三部分，應用支撐層提供應用層所需的各類成圖組件和定制工具。

2.2 功能架構設計

包括測井計算器、標準層智能選擇工具，直方圖統(tǒng)計、趨勢面提取、二維導航工具和標準化成果應用六個功能模塊（圖2）。

2.3 系統(tǒng)主要功能子系統(tǒng)

⑴ 標準層智能選擇

標準層一般選擇沉積穩(wěn)定、具有一定厚度，巖性、電性特征明顯，全區(qū)分布廣泛的層。人為劃分一口井某段作為標準層后，系統(tǒng)會根據(jù)該段測井曲線形態(tài)結合地質等時原理自動劃分其他井標準層，大大節(jié)約了研究人員工作時間。

⑵ 直方圖統(tǒng)計

通過頻率直方圖工具統(tǒng)計每口井標準層特征值（圖3）。

⑶ 趨勢面提取及分析

以標準值為基礎數(shù)據(jù)，使用克里金算法自動生成趨勢面（圖4（a））。

⑷ 趨勢面改進

在趨勢面上，判斷明顯異于鄰井的數(shù)據(jù)點，刪除后重新生成趨勢面（圖4（b））。

⑸ 標準化成果應用

以井位坐標作為定位工具，自動讀取井位對應趨勢面值，與原特征值作差異分析，求出校正量，并批量應用于全區(qū)。從圖4的標準化校正前后對比圖可以看出：與鄰近點對比，原始趨勢面存在的異常高值和異常低值，經(jīng)標準化處理后全部消失，對異常井進行校正同時，還保留了整個油藏的平面趨勢。

3 總結

傳統(tǒng)直方圖分析法會把標準層特征值校正到同一值上去，導致曲線不能正確的反映地層的平面沉積特征，地層非均質性被大大削除，不利于后期的油藏建模及數(shù)值模擬。而傳統(tǒng)趨勢面方法利用數(shù)據(jù)模型直接擬合地層趨勢，擬合后的趨勢面很大程度上不能反映地層實際情況。

本文通過直方圖統(tǒng)計標準層特征值，用克里金算法擬合趨勢面（傳統(tǒng)算法主要采用多元回歸方法），并參照鄰井曲線標準值范圍刪除異常值，對趨勢面進行重構、優(yōu)化，最終完成本地區(qū)的測井曲線標準化操作。與傳統(tǒng)的直方圖或趨勢面分析方法相比較，這種采用鄰井資料與直方圖、改進趨勢面相結合的方法，充分利用了研究人員自己的地質認識，在曲線標準化校正的同時保留了地層真實趨勢，處理后測井曲線更符合油田實際，有極大的推廣應用價值。同時，在劃分標準層和特征值統(tǒng)計可視化方面，計算機批處理技術的引入，極大地提高了研究人員工作效率，縮短了研究周期。

參考文獻（References）：

[1] 高紅艷.針對探井三孔隙度測井曲線的標準化方法[J].西部探礦工程，2006.12：112-114

[2] 高樹芳，范玲，梁曉宇，王培春.測井曲線標準化方法及其對測井解釋結果的影響[J].國外測井技術，2008.2：17-18

[3] 宋延杰，白新華，肖占山，徐德龍，王國勇.中子伽馬重復測井識別氣層和氣層動用程度[J].大慶石油學院學報，2002.1：1-4

[4] 鄒德江，于興河，王曉暢，石石，蘇燕.油藏研究中測井曲線標準化優(yōu)化方法探討[J].石油地質與工程，2007.4：55-57

[5] 譚茂金，范宜仁，張晉言.測井數(shù)據(jù)標準化方法研究及軟件設計[J].物探化探計算技術，2006.3：219-223

[6] 邵維忠，楊芙清.面向對象的系統(tǒng)分析[M].清華大學出版社，2006.

[7] 理查德 f.施密特（richard f. schmidt）（著），江賀（譯）.軟件工程：架構驅動的軟件開發(fā)[M].機械工業(yè)出版社，2016.