海上隨鉆測井實(shí)時解釋系統(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用分析

齊春生 丁磊 鄭志鋒 武凌峰 吳妍

摘要：南海西部海域油氣田勘探開發(fā)過程中，存在著隨鉆測井資料精細(xì)解釋滯后的問題，影響了下步?jīng)Q策及現(xiàn)場作業(yè)效率。針對上述問題，文章基于海上測井綜合處理解釋評價系統(tǒng)AECOLog開發(fā)了海上隨鉆測井實(shí)時解釋系統(tǒng)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了測井資料的實(shí)時下載、基于巖石物理知識庫的測井資料自動實(shí)時解釋、解釋成果的實(shí)時上傳功能。實(shí)際應(yīng)用表明，該軟件可以實(shí)現(xiàn)隨鉆測井資料的自動化精細(xì)解釋，能夠?yàn)楝F(xiàn)場決策提供定量化依據(jù)，有效提高現(xiàn)場工作效率。

關(guān)鍵詞：隨鉆測井；實(shí)時；巖石物理知識庫；精細(xì)解釋

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）10-0116-04

1 研究背景

測井技術(shù)是石油和天然氣勘探領(lǐng)域中一種重要的地球物理方法。它通過一系列的測量技術(shù)來測量地層的電、聲、核、化學(xué)等特性，進(jìn)而評估地層巖性、物性以及含油氣性等物理性質(zhì)。根據(jù)測量方式的不同，測井技術(shù)主要分為電纜測井、隨鉆測井以及過套管測井等。

電纜測井是指在鉆井完成后，將測井儀器通過電纜下入井下測量儲層參數(shù)的方法。該方法在鉆井完成后進(jìn)行，施工難度相對較小，也可以獲得更為豐富的測井項(xiàng)目，但是更容易受到鉆井液侵入的影響。

隨鉆測井技術(shù)是指在鉆井過程中同時完成測井作業(yè)，并將數(shù)據(jù)實(shí)時傳送至地面進(jìn)行處理和應(yīng)用的技術(shù)。除測量電阻率、聲速、中子孔隙度、密度等常規(guī)測井資料和某些成像測井資料外，隨鉆測井儀器還可測量定向軌跡、鉆壓、扭矩、轉(zhuǎn)速等鉆井工程參數(shù)[1]。

與電纜測井相比，使用隨鉆測井技術(shù)測量測井資料有三大優(yōu)勢：1） 可以在鉆進(jìn)過程中實(shí)時采集地層的地質(zhì)參數(shù)以指導(dǎo)鉆井作業(yè)決策，能夠有效降低泥漿地層侵入的影響，從而提高油氣層解釋精度和鉆遇率[2]；2） 在鉆井過程中同步完成資料采集，可縮短鉆井周期，有效降低勘探開發(fā)綜合成本；3） 對于水平井和大斜度井來說，常規(guī)電纜測井無法作業(yè)時，隨鉆測井仍然可以正常作業(yè)[3]。

中海油海南分公司在南海西部海域油氣田勘探開發(fā)過程中廣泛應(yīng)用隨鉆測井技術(shù)，結(jié)合自主研發(fā)的勘探開發(fā)實(shí)時決策系統(tǒng)，陸地隨鉆人員可實(shí)時觀測到隨鉆測井曲線形態(tài)特征并進(jìn)行定性解釋（如圖1所示），有效提高了鉆井作業(yè)時效和水平井目的層鉆遇率。

然而，隨著勘探開發(fā)領(lǐng)域由常規(guī)油氣藏向低孔低滲、低阻、水淹層等復(fù)雜油氣藏深入，僅通過觀察隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)曲線特征來定性識別油氣層已無法滿足現(xiàn)場鉆探要求。而若要實(shí)現(xiàn)隨鉆測井資料定量精細(xì)解釋仍需要由現(xiàn)場測井工程師將隨鉆資料手動發(fā)送到陸地，再由陸地測井解釋人員進(jìn)行人工解釋，這種方法耗時較長，影響了現(xiàn)場作業(yè)效率。因此，勢必要通過技術(shù)創(chuàng)新，進(jìn)一步提高隨鉆測井資料定量精細(xì)解釋效率。

針對該問題，本文在海上測井綜合處理解釋評價系統(tǒng)（AECOLog） 的基礎(chǔ)上，基于Qt C++語言以及二次開發(fā)接口，開發(fā)了海上隨鉆測井實(shí)時解釋系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)實(shí)時接收功能、基于知識庫的測井資料自動解釋功能以及測井解釋成果實(shí)時上傳功能，可以為現(xiàn)場決策提供實(shí)時定量化依據(jù)，有效提高了現(xiàn)場作業(yè)效率。

2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

2.1 基礎(chǔ)平臺選擇

海上隨鉆測井實(shí)時解釋系統(tǒng)在海上測井綜合處理解釋評價系統(tǒng)（AECOLog） 基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)，AECO?Log系統(tǒng)基于跨平臺的Qt C++語言開發(fā)，是一款實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)、經(jīng)驗(yàn)、知識共享的多用戶協(xié)調(diào)一體化網(wǎng)絡(luò)測井解釋平臺，其具備數(shù)據(jù)用戶圖形管理、知識庫、測井儲層綜合評價、儲量研究、復(fù)雜儲層測井評價、多井對比分析、基于XGBoost的機(jī)器學(xué)習(xí)測井資料解釋等多項(xiàng)特色功能，是南海西部海域油氣田測井資料解釋的主力工具之一。

2.2 AECOLog 平臺二次開發(fā)功能

為滿足平臺功能擴(kuò)展需求，AECOLog平臺研發(fā)了二次開發(fā)工具箱。該工具箱提供了完善的數(shù)據(jù)及繪圖API二次開發(fā)接口，用戶可以通過基于AECOLog軟件底層的動態(tài)鏈接庫文件（dll）的方式，實(shí)現(xiàn)新增模塊的插件式開發(fā)。同時，AECOLog平臺支持用戶使用Fortran、C++、Python等多種語言進(jìn)行程序開發(fā)，有效提升了平臺的應(yīng)用擴(kuò)展兼容性。

2.3 系統(tǒng)框架設(shè)計

海上隨鉆測井實(shí)時解釋系統(tǒng)基于AECOLog平臺二次開發(fā)工具箱開發(fā)，分為如圖2所示的三層體系架構(gòu)：1） 數(shù)據(jù)層：存儲測井解釋需要的區(qū)域研究知識、隨鉆測井原始數(shù)據(jù)和解釋成果、氣測錄井?dāng)?shù)據(jù)等；2） 支持層：由各種接口組成，為應(yīng)用層提供數(shù)據(jù)上傳/下載、繪圖、系統(tǒng)資源等功能接口；3） 應(yīng)用層：由海上隨鉆測井實(shí)時解釋系統(tǒng)和勘探開發(fā)實(shí)施決策系統(tǒng)的相關(guān)功能模塊組成，具體包括隨鉆測井資料下載、單井精細(xì)解釋、解釋成果上傳、隨鉆資料上傳和解釋成果呈現(xiàn)。

3 海上隨鉆測井實(shí)時解釋系統(tǒng)模塊功能及應(yīng)用效果

為實(shí)現(xiàn)隨鉆測井資料實(shí)時下載、自動解釋與解釋成果上傳的需求，海上隨鉆測井實(shí)時解釋系統(tǒng)開發(fā)了巖石物理專家知識庫和隨鉆測井資料實(shí)時處理解釋模塊。

3.1 巖石物理專家知識庫模塊

要實(shí)現(xiàn)測井資料精細(xì)解釋，首先需要確定測井解釋模型與參數(shù)，在傳統(tǒng)的測井資料精細(xì)解釋過程中，主要是由研究人員根據(jù)個人經(jīng)驗(yàn)設(shè)置。然而，隨著測井資料的處理和解釋難度不斷增加，如何傳承測井專家多年累積的油氣田研究成果，將具體經(jīng)驗(yàn)數(shù)字化并保存在專家知識庫中，變專家頭腦中的感性認(rèn)識為研究人員實(shí)際工作中的理性依據(jù)，盡量減少研究人員經(jīng)驗(yàn)因素對測井解釋精細(xì)度的干擾，成為測井精細(xì)化解釋的發(fā)展方向。

針對該問題，業(yè)界嘗試建立知識庫，實(shí)現(xiàn)測井解釋參數(shù)和模型的自動選取[4-5]，但基本是將知識庫應(yīng)用于服務(wù)測井資料處理解釋工作。在儲層參數(shù)研究、巖心資料分析等研究型工作領(lǐng)域，知識庫尚未得到應(yīng)用。

本文開發(fā)了具有統(tǒng)一用戶環(huán)境界面的巖石物理專家知識庫模塊，該模塊實(shí)現(xiàn)了測井解釋知識研究、保存與應(yīng)用一體化，同時不同用戶研究產(chǎn)生的知識支持在線共享。

基于該模塊，用戶首先通過數(shù)據(jù)接口獲取南海西部海域的分析化驗(yàn)資料、鉆井地質(zhì)數(shù)據(jù)、巖石物理實(shí)驗(yàn)資料，在此基礎(chǔ)上開展巖電、有效厚度下限、孔隙結(jié)構(gòu)等方面的研究，再結(jié)合現(xiàn)有成熟的測井解釋模型、參數(shù)、圖版建成一個綜合的巖石物理知識庫。

巖石物理專家知識庫軟件界面如圖3所示，研究知識以盆地-構(gòu)造為索引進(jìn)行管理，軟件主要由數(shù)據(jù)管理、圖表繪制、分析計算、測井解釋模型庫、測井解釋參數(shù)庫、流體性質(zhì)識別庫、儲層參數(shù)圖版庫、分析化驗(yàn)數(shù)據(jù)資料庫等模塊組成。其中，數(shù)據(jù)管理、圖表繪制、分析計算是基礎(chǔ)模塊，測井解釋模型庫、測井解釋參數(shù)庫、流體性質(zhì)識別圖版庫、儲層參數(shù)圖版庫、分析化驗(yàn)數(shù)據(jù)資料庫是功能模塊，具體功能模塊劃分如表1所示。

3.2 實(shí)時處理解釋模塊

實(shí)時處理解釋模塊首先實(shí)現(xiàn)了實(shí)時數(shù)據(jù)自動下載功能，當(dāng)用戶啟動實(shí)時解釋模塊后，首先需要進(jìn)行場景設(shè)置（如圖4所示），場景設(shè)置對話框中選擇要下載數(shù)據(jù)的井段，設(shè)置好之后，點(diǎn)擊開始刷新按鈕，實(shí)時數(shù)據(jù)則會從隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)庫、錄井?dāng)?shù)據(jù)庫下載到工區(qū)中。

接下來需要配置解釋模型所用參數(shù)，主要包括泥質(zhì)含量計算參數(shù)、孔隙度計算參數(shù)、含水飽和度計算參數(shù)、分層取值參數(shù)和流體識別下限參數(shù)?；趲r石物理專家知識庫，解釋模型參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)自動匹配調(diào)用，具體流程圖如圖5所示。首先需要進(jìn)行油田、構(gòu)造、盆地匹配，若匹配則說明知識庫里存在該區(qū)域的知識，接下來繼續(xù)在知識中進(jìn)行查找，返回匹配知識的模型參數(shù)，若未匹配成功，則由解釋人員手動輸入?yún)?shù)。

解釋模型參數(shù)配置完畢后，模塊開始從勘探開發(fā)實(shí)時決策系統(tǒng)下載隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)，并執(zhí)行自動解釋流程。當(dāng)隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)更新時，模塊會自動對新增數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋，并在測井解釋成果圖上滾動刷新（如圖6所示）。同時，隨鉆測井解釋結(jié)論還可以實(shí)時上傳到勘探開發(fā)實(shí)時決策系統(tǒng)供其他用戶查看（如圖7所示）。

3.3 軟件應(yīng)用效果分析

目前海上隨鉆測井實(shí)時解釋系統(tǒng)已在南海西部海域多個油氣田累計20口井次的勘探開發(fā)過程中得到了應(yīng)用，隨鉆測井精細(xì)解釋效率得到明顯提高，時效由原有的1小時變?yōu)閷?shí)時自動解釋。同時所有的陸地人員以及現(xiàn)場作業(yè)人員都可以通過勘探開發(fā)實(shí)時決策系統(tǒng)實(shí)時查看到測井精細(xì)解釋結(jié)論，為現(xiàn)場決策提供了有力依據(jù)。

4 結(jié)論

1） 本文針對海上油氣田隨鉆測井資料精細(xì)解釋滯后的問題，基于海上測井綜合處理解釋評價系統(tǒng)二次開發(fā)工具，研發(fā)了海上隨鉆測井實(shí)時解釋系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了隨鉆測井資料的實(shí)時下載、自動解釋與實(shí)時上傳功能。2） 將海上測井綜合處理解釋評價系統(tǒng)應(yīng)用于勘探開發(fā)過程中，一方面提高了隨鉆測井精細(xì)解釋效率；另一方面提高了現(xiàn)場作業(yè)工作時效。

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