秦臻，后敏，汪忠浩，向顯鵬

1.長江大學工程技術學院(湖北荊州434023)

2.長江大學地球物理與石油資源學院(湖北武漢430100)

一種水平井雙側向測井的圍巖校正方法

秦臻1，后敏1，汪忠浩2，向顯鵬2

1.長江大學工程技術學院(湖北荊州434023)

2.長江大學地球物理與石油資源學院(湖北武漢430100)

水平井測井靠近界面時，會受到圍巖的影響，且離界面距離不同，測井響應受圍巖影響也不同。建立水平井鉆遇地層模型，分析認為界面附近自然伽馬值可較好反映離界面的距離，可利用自然伽馬計算離層界面的距離;分析了離界面距離不同時水平井雙側向測井響應特征，越靠近界面，雙側向測井受圍巖影響越嚴重，建立了水平井雙側向測井圍巖校正方法。方法應用于蘇里格氣田蘇XH水平井，雙側向圍巖校正后，計算平均含氣飽和度提高了2.8%，精度提高了5.21%，為水平井雙側向測井提供了一種簡單有效的圍巖校正方法。

圍巖校正;水平井;雙側向測井;蘇里格氣田

近年來由于水平井在開采等方面的優(yōu)勢，使得水平井技術在蘇里格氣田應用廣泛。與直井相比，圍巖、侵入等環(huán)境因素使得水平井測井響應受到嚴重影響［1］。目前水平井雙側測井圍巖校正方法，多停留在正演模擬階段，或是無法確定離層界面距離這一重要參數(shù)［2］，導致水平井雙側向圍巖校正方法應用時困難較多。水平井測井儀器靠近界面距離不同，會導致水平井測井響應受圍巖影響不同，因此水平井雙側向測井圍巖校正，首先需要確定水平井井眼軌跡離層界面的距離。在利用自然伽馬計算離層界面距離的基礎之上，研究了水平井雙側測井的響應特征和圍巖校正方法。

1 水平井測井儀器離層界面距離

水平井中測井儀器靠近界面時會受到圍巖影響，距離不同時，水平井測井響應受圍巖的影響不同。因此水平井雙側圍巖校正首先需要確定井眼軌跡距離層界面的距離。

1.1 自然伽馬測井響應模型

建立伽馬測井響應地層積分模型，假設地層為橫向各項同性的砂巖、泥巖層狀水平分布(圖1)。對于水平井假設地層的密度為ρ，每克巖石中含q g放射性物質(zhì)，每克放射性物質(zhì)平均每秒發(fā)射a個伽馬光子，地層對伽馬射線的吸收系數(shù)為μ。則地層體積元在探測器O點造成的伽馬射線強度為式(1)，探測范圍的球體積分即可得到儀器的伽馬測井值。

圖1 橫向各項同性砂巖、泥巖層狀地層伽馬探測示意圖

1.2 離層界面距離確定方法

建立水平井穿過地層界面模型(圖2)，井軌跡由泥巖層進入到砂巖層，測井儀器位于井眼軌跡中，探測半徑為0.5m，忽略井徑影響，設儀器離層界面距離為ΔH，處于界面下方時ΔH為負值，處于界面上方時ΔH為正值，泥巖層自然伽馬GR為105API，電阻率R為1Ω·m，砂巖層自然伽馬GR為50API，電阻率值R為10Ω·m，測井時由模型右下角勻速往左上角移動測量。利用式(1)積分，得到自然伽馬響應與離層界面距離關系(圖3)。測量過程中，先探測到砂巖伽馬值50API，探測到泥巖時，伽馬值開始上升，處于界面點時伽馬響應正好是砂巖和泥巖地層的平均伽馬值77.5API，這也可作為伽馬測井識別層界面的方法［3］;此后伽馬值逐漸上升直至完全顯示泥巖層伽馬值105API。因此井眼軌跡到地層界面距離可用下式計算［4］，擬合公式(2)的相關系數(shù)為0.95。

圖2 水平井穿過地層界面模型

圖3 自然伽馬響應與離層界面距離關系圖

2 水平井雙側向圍巖影響分析及校正

2.1水平井雙側向圍巖影響分析

根據(jù)水平井穿過地層界面模型(圖2)，且深側向探測深度1.5m，淺側向探測深度1.0m，計算雙側測井響應，即需求出一個連續(xù)而光滑的電位函數(shù)U，使之滿足式(3):

利用三維有限元方法來計算，可將問題歸結為求泛函(4)的極值問題［5］:

求和對所有電極進行，Ω為求解區(qū)，將求解區(qū)分割成133 560個4面體元素，施加特定的邊界條件，并采用改進的前線解法［6］，計算得到雙側向測井響應與界面距離ΔH關系(圖4)，可發(fā)現(xiàn)無論雙側向儀器處于砂巖層，還是泥巖層。當離層界面距離小于雙側向探測深度時，雙側向測井均會受到圍巖影響，且離界面距離越小，圍巖影響越嚴重;離界面距離相同，深側向因探測深度更大，受影響比淺側向更為嚴重，因此必須進行校正。

圖4 雙側向測井響應與界面距離關系

2.2 水平井雙側向圍巖校正

利用雙側向測井響應與相距界面距離關系(圖4)，結合地層真電阻率R t與測井值R a之間比值關系，得到R t/R a與離界面距離關系(圖5)，即砂巖層深、淺側向校正公式(5)、(6):

圖5 Rt/Ra與相距界面距離關系

擬合公式的相關系數(shù)均大于0.98，其中ΔH即測量點離界面的距離，可用式(2)計算。需要說明，因侵入等影響，且目前國內(nèi)尚無較好的水平井侵入校正方法，所以淺側向往往不適合用上述方法校正來獲取地層真電阻率，而主要選用深側向。

圖6 蘇56-56H水平井圍巖校正、綜合解釋圖

3 校正方法應用實例

蘇XH水平井和鄰井蘇東X井位于蘇里格氣田，鄰井蘇東X井3 008.5～3 011.9m儲層段，真厚度約3.4m，深側向電阻率為35Ω·m，結合試氣結果計算得到準確含氣飽和度為53.7%。該層對應蘇XH水平井3 520～3 525m層段(圖6)，該層原始深側向電阻率為20Ω·m，計算平均含氣飽和度為50%，相對誤差為6.89%。該區(qū)所用深側向探測深度約1.5m，分析認為深側向在靠近下界面時受到圍巖的影響，導致深電阻偏小。利用該方法進行校正，先利用式(2)計算得到離界面距離，然后利用式(5)進行校正，校正后深電阻率為32Ω·m(圖6)。運用工區(qū)飽和度模型重新計算的平均含氣飽和度為52.8%，相對誤差為1.68%，對比鄰井蘇東X同一儲層段3 008.5～3 011.9m解釋和試氣結果，環(huán)境校正后水平井解釋的平均含氣飽和度提高了2.8%，精度提高了5.21%，表面該方法效果較好。需要注意的是，該方法是針對特定的儀器得到的，因此具體使用需要結合工區(qū)實際地質(zhì)條件及測井系列，研究相應的離界面距離計算方法和校正方法。

4 結論

1)水平井雙側向測井靠近界面距離不同，測井響應受圍巖影響不同，圍巖校正首先需要確定離層界面的距離，通?？衫米匀毁ゑR測井值來計算離層界面的距離。

2)水平井雙側測井離層界面距離小于其探測深度時，會受到圍巖影響，且離界面距離越小，圍巖影響越嚴重;相同距離，深側向受影響比淺側向更為嚴重。但因侵入等影響，往往不選用淺側向，而選用深側向進行圍巖校正來獲取地層真電阻率。

3)建立了一種水平井雙側測井圍巖校正方法，應用于蘇里格氣田蘇XH水平井，圍巖校正后，水平井計算平均含氣飽和度提高了2.8%，精度提高了5.21%，為水平井雙側向測井提供了一種簡單有效的圍巖校正方法。

［1］周燦燦，王昌學.水平井測井解釋技術綜述［J］.地球物理學進展，2006，21(1):152-160.

［2］鄧少貴，李竹強，李智強.水平井雙側向測井響應及層厚/圍巖影響快速校正［J］.石油勘探與開發(fā)，2009，36(6):725-729.

［3］CLAVIER C.The challenge of logging horizontalwell［J］.The Log Analyst，1991，32(2):63-84.

［4］汪中浩，易覺非，趙乾富，等.水平井測井資料地質(zhì)解釋應用［J］.江漢石油學院學報，2004，26(3):70-72.

［5］GIANZERO SC.Induction，resistivity，and MWD tools in horizontalwells［J］.The Log Analyst，1990，31(3):158-171.

［6］張庚驥.電法測井［M］.東營:石油大學出版社，1996.

Horizontalwell laterolog will be influenced by wall rock near interface，and the influence ofwall rock on logging response is differentwith different distance from the interface.By establishing the horizontalwell formationmodel，it is held that near interface，natural gamma ray value can well reflect the distance，and therefore the distance can be calculated according to the natural gamma ray value.The analysis of the dual laterolog response features of horizontal wells in different distances shows that，the less the distance，the greater the effect ofwall rock on dual laterolog response.The correction method for the effect of wall rock on dual laterolog response is established.The application of themethod in Su XH horizontal well shows that，themean gas saturation calculated according to corrected dual laterolog response increases by 2.8%，and the calculation accuracy is improved by 5.21%.This is an effective correctionmethod for the effectofwall rock on dual laterolog response.

correction of wall rock;horizontalwell;dual laterolog;Sulige Gasfield

尉立崗

2014-07-26

攝影/徐志武

“十二五”國家科技重大專項(編號:2011ZX-002-003)

秦臻(1985-)，男，現(xiàn)主要從事地球物理測井的教學和研究工作。