摘要:視電阻率測(cè)井是油氣勘探和開發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù),能夠提供地層的電阻率信息,進(jìn)而推斷巖性、孔隙度、含油性等重要參數(shù)。但在解釋工作中測(cè)井曲線常因多種因素發(fā)生畸變,影響數(shù)據(jù)解釋的準(zhǔn)確性。以大慶油田S區(qū)塊為例,對(duì)視電阻率測(cè)井曲線的畸變問(wèn)題進(jìn)行了深入的原因分析,提出了相應(yīng)的校正與技術(shù)改進(jìn)方法。通過(guò)對(duì)地質(zhì)因素、儀器與操作因素、環(huán)境條件等影響的系統(tǒng)分析,建立了一套綜合校正流程,提高了數(shù)據(jù)處理的自動(dòng)化和智能化水平。通過(guò)實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn),解釋符合率平均提高了約10%,顯著提升了鉆井決策的可靠性,為油田的有效開發(fā)提供了技術(shù)支撐。
關(guān)鍵詞:視電阻率測(cè)井;曲線畸變;原因分析;參數(shù)校正
一、前言
視電阻率測(cè)井是油氣勘探領(lǐng)域的一項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù),對(duì)于揭示地層的巖性、孔隙度、含油性等關(guān)鍵地質(zhì)參數(shù)具有不可替代的作用。在大慶油田,這一技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于指導(dǎo)水文地質(zhì)研究和水井鉆鑿工作至關(guān)重要。實(shí)際應(yīng)用中測(cè)井曲線的畸變問(wèn)題往往導(dǎo)致測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)無(wú)法準(zhǔn)確反映地層的真實(shí)情況,不僅降低了數(shù)據(jù)解釋的精度,也給油氣勘探和開發(fā)帶來(lái)了額外的風(fēng)險(xiǎn)[1]。針對(duì)大慶油田S區(qū)塊視電阻率測(cè)井曲線的畸變現(xiàn)象深入分析其成因,并探索有效的校正與技術(shù)改進(jìn)方法。通過(guò)對(duì)測(cè)井曲線畸變?cè)虻南到y(tǒng)分析,包括地質(zhì)因素、儀器與操作因素、環(huán)境條件等,提出了相應(yīng)的校正原理和公式,以及一系列技術(shù)改進(jìn)策略。這些方法和策略的實(shí)施不僅能夠提高測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的質(zhì)量,還有助于提升油氣勘探的成功率,降低開發(fā)風(fēng)險(xiǎn),對(duì)大慶油田乃至類似復(fù)雜油藏的勘探與開發(fā)具有重要的理論和實(shí)踐意義。
二、視電阻率測(cè)井曲線畸變?cè)蚍治?/p>
(一)視電阻率測(cè)井曲線原理
應(yīng)用視電阻率測(cè)井是一種基于地層電阻率測(cè)量的地質(zhì)勘探技術(shù),它利用地層對(duì)通過(guò)的電流產(chǎn)生的電壓響應(yīng)來(lái)計(jì)算地層的視電阻率。該技術(shù)對(duì)于理解地層的巖性、孔隙度、含油性等物理特性至關(guān)重要,對(duì)于油氣藏的發(fā)現(xiàn)和評(píng)價(jià)具有顯著的應(yīng)用價(jià)值[2]。
理論公式視電阻率Ra的測(cè)量可以通過(guò)以下公式進(jìn)行計(jì)算,該公式考慮了地層的幾何形狀、電性特性以及井眼條件的影響。
(1)
Ra是視電阻率;ρ是地層的巖石密度;K是地層的電阻率系數(shù),與巖石的礦物組成和結(jié)構(gòu)有關(guān);?是地層的有效孔隙度;A是地層的截面積;σm是地層基質(zhì)的電阻率;σf是地層流體的電阻率。
公式中的幾個(gè)參數(shù)變動(dòng),會(huì)在實(shí)際測(cè)井過(guò)程中造成畸變,上述公式中的多個(gè)參數(shù)會(huì)受到各種因素的影響,導(dǎo)致視電阻率曲線出現(xiàn)畸變[3-4]。
1.地質(zhì)因素
地層的巖石密度ρ、電阻率系數(shù)K和有效孔隙度?等參數(shù)的變化,會(huì)直接影響視電阻率的計(jì)算結(jié)果。例如,地層中不同巖性的交替出現(xiàn),或孔隙度的突變,都可能導(dǎo)致Ra出現(xiàn)異常。
2.儀器和操作因素
測(cè)井儀器的精度、校準(zhǔn)情況以及操作過(guò)程中的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)影響地層電阻率的測(cè)量。例如,儀器的校準(zhǔn)系數(shù)K若不準(zhǔn)確,或操作不當(dāng)導(dǎo)致電流I變化,都會(huì)影響Ra的準(zhǔn)確性。
3.環(huán)境條件
井眼條件(如井徑變化、泥漿侵入等)會(huì)影響地層的截面積A和地層基質(zhì)與流體的電阻率σm、σf。井壁的不均勻性可能導(dǎo)致電流分布不均,從而影響電壓V的測(cè)量,進(jìn)而影響Ra的計(jì)算。
(二)畸變?cè)蚍治?/p>
1.地質(zhì)因素對(duì)畸變的影響
地質(zhì)因素是導(dǎo)致視電阻率測(cè)井曲線畸變的主要原因之一。大慶油田由于地層的非均質(zhì)性強(qiáng),巖性多變,油水關(guān)系復(fù)雜,對(duì)視電阻率測(cè)井曲線的準(zhǔn)確性有著顯著影響。例如,當(dāng)鉆遇具有不同電阻率的地層界面時(shí),測(cè)井曲線可能會(huì)出現(xiàn)突變或異常的尖峰。地層的孔隙度、飽和度和各向異性等屬性的變化也會(huì)影響電流的流動(dòng)路徑和分布,從而引起電阻率的變化和曲線的畸變[5]。
大慶油田S區(qū)塊的研究中,通過(guò)巖心分析發(fā)現(xiàn),儲(chǔ)層有效孔隙度在6%~27%之間,平均為15.28%;滲透率主要在0.01~185mD,平均為7.43mD。這些數(shù)據(jù)表明,巖性、物性與含油性之間存在一定的相關(guān)性,而這種相關(guān)性在視電阻率測(cè)井曲線上可能表現(xiàn)為不同程度的畸變。
2.儀器與操作因素的分析
儀器性能和操作技術(shù)也是影響視電阻率測(cè)井曲線的重要因素。測(cè)井儀器的精度、穩(wěn)定性以及電極系的選擇和配置都會(huì)對(duì)測(cè)井結(jié)果產(chǎn)生影響。在大慶油田,為了提高測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的質(zhì)量,采用了新型高分辨率雙側(cè)向測(cè)井儀器。這種儀器通過(guò)優(yōu)化電極配置和提高儀器的穩(wěn)定性,能夠更準(zhǔn)確地反映地層的電阻率分布。如果操作過(guò)程中有失誤,如電極系下放速度不均勻、接觸不良或井眼條件變化等都可能引起測(cè)量誤差。
3.環(huán)境條件對(duì)曲線畸變的作用
環(huán)境條件包括井眼條件、泥漿性質(zhì)、井壁穩(wěn)定性等,也會(huì)對(duì)視電阻率測(cè)井曲線產(chǎn)生影響。在大慶油田,井眼的不規(guī)則形狀、井壁的粗糙度以及泥漿的侵入深度等都會(huì)改變電流的流動(dòng)路徑,進(jìn)而影響測(cè)井曲線的形狀。此外,井周環(huán)境的電磁干擾也可能對(duì)測(cè)井儀器造成影響,導(dǎo)致曲線畸變。例如,大慶油田在調(diào)整井測(cè)井中,井徑易擴(kuò)大區(qū)域預(yù)測(cè)軟件結(jié)合浸水泥巖層電性曲線及高壓層壓力計(jì)算方法,建立了危害體預(yù)測(cè)模型,以預(yù)防和減少操作過(guò)程中可能引起的曲線畸變[6]。
三、視電阻率測(cè)井曲線畸變的校正與技術(shù)改進(jìn)
(一)校正原理與公式分析
視電阻率測(cè)井曲線的校正原理基于電阻率測(cè)井的電場(chǎng)分布理論,該理論涉及地層電阻率、井眼條件、泥漿電阻率等多個(gè)參數(shù)。校正的目的是消除由井眼、泥漿侵入、儀器噪聲等因素引起的畸變,從而獲得反映地層真實(shí)電阻率的曲線。校正公式通常包括深度校正、環(huán)境校正和垂直校正等。
1.深度校正
深度校正主要解決的是地層厚度對(duì)電阻率測(cè)量值的影響。在實(shí)際測(cè)井中,地層的厚度會(huì)影響電極間的電流分布,從而影響電阻率的測(cè)量結(jié)果[7]。深度校正的基本公式如下:
(2)
Ra表示視電阻率;Rt表示真電阻率;k是一個(gè)與地層特性相關(guān)的校正系數(shù);z是電極距。
該公式假設(shè)電阻率隨深度的增加而指數(shù)衰減,通過(guò)這種方法可以校正由于地層厚度不同而引起的視電阻率變化。
2.環(huán)境校正
環(huán)境校正是為了消除泥漿侵入效應(yīng)對(duì)電阻率測(cè)量的影響。泥漿侵入會(huì)改變地層與井眼之間的電阻率分布,從而影響測(cè)量結(jié)果[7-8]。環(huán)境校正的公式如下:
(3)
Rm代表地層電阻率;Rmf代表泥漿濾液的電阻率;a和b是根據(jù)井眼條件和泥漿特性確定的系數(shù)。環(huán)境校正的目的是通過(guò)這些系數(shù)調(diào)整,從視電阻率Ra中恢復(fù)出真實(shí)的地層電阻率Rm。
3.垂直校正
垂直校正主要針對(duì)非垂直井的情況,由于井眼的傾斜,地層的真實(shí)電阻率與測(cè)量值之間存在差異。垂直校正的公式通常與地層的傾角和井眼的方位角有關(guān),其基本形式可以表示為:
(4)
Ra是視電阻率;Rt是真電阻率;θ是地層與井眼的夾角。垂直校正考慮了井眼方向?qū)﹄娮杪蕼y(cè)量的影響,以獲得更接近實(shí)際地層電阻率的值。
(二)畸變識(shí)別與分析方法
1.地質(zhì)因素識(shí)別
地質(zhì)因素是導(dǎo)致視電阻率測(cè)井曲線畸變的主要因素之一。在大慶油田,地層的非均質(zhì)性、巖性變化、孔隙度差異以及流體分布的不均勻性都會(huì)對(duì)測(cè)井曲線產(chǎn)生顯著影響。通過(guò)對(duì)巖心分析的數(shù)據(jù),了解到儲(chǔ)層有效孔隙度變化在6%~27%之間,這導(dǎo)致了電阻率的波動(dòng),從而在測(cè)井曲線上形成畸變。因此,識(shí)別地層的巖性及孔隙度變化對(duì)于理解畸變具有重要意義。
2.儀器與操作因素分析
測(cè)井儀器的性能和操作技術(shù)對(duì)視電阻率曲線的畸變也有重要影響。例如,電極系的損壞或污染可能導(dǎo)致電流泄漏,引起曲線畸變。大慶油田在實(shí)際操作中,通過(guò)使用慧眼-1000系列測(cè)井儀器,結(jié)合井壁取心及試油結(jié)果,建立了測(cè)井解釋標(biāo)準(zhǔn),有效提高了參數(shù)解釋精度。具體數(shù)據(jù)顯示,通過(guò)優(yōu)化操作流程,測(cè)井解釋符合率提高至92.5%。
3.環(huán)境條件影響分析
井眼條件、泥漿性質(zhì)和井壁穩(wěn)定性等環(huán)境因素同樣會(huì)導(dǎo)致視電阻率曲線畸變。大慶油田在調(diào)整井測(cè)井中,通過(guò)井徑易擴(kuò)大區(qū)域預(yù)測(cè)軟件結(jié)合浸水泥巖層電性曲線及高壓層壓力計(jì)算方法,建立了危害體預(yù)測(cè)模型,預(yù)防和減少操作過(guò)程中可能引起的曲線畸變。例如,井徑的不規(guī)則性可能導(dǎo)致電極與井壁的接觸不穩(wěn)定,影響電流的分布,進(jìn)而影響測(cè)井曲線的形狀。
4.數(shù)據(jù)處理方法識(shí)別
數(shù)據(jù)處理技術(shù)的進(jìn)步為畸變的識(shí)別與分析提供了新的工具。利用先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理技術(shù),如數(shù)學(xué)模型校正、濾波技術(shù)、人工智能算法等,可以對(duì)畸變的曲線進(jìn)行校正和解釋。例如,通過(guò)構(gòu)造變換函數(shù),實(shí)現(xiàn)了測(cè)井曲線對(duì)大地電磁測(cè)深曲線的標(biāo)定,顯著提高了視電阻率曲線的準(zhǔn)確性。結(jié)合地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)算法,提高了數(shù)據(jù)處理的自動(dòng)化和智能化水平,從而更準(zhǔn)確地識(shí)別出由地質(zhì)因素引起的畸變。
(三)技術(shù)改進(jìn)策略與實(shí)施
1.地質(zhì)因素的校正策略
針對(duì)地質(zhì)因素引起的畸變,大慶油田采取了基于地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)的校正策略。通過(guò)對(duì)地層巖性、孔隙度和流體性質(zhì)的綜合分析,建立了地質(zhì)模型,用于指導(dǎo)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的校正。例如,利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)雙側(cè)向電阻率測(cè)井曲線的物理約束進(jìn)行分析,提高了模型的泛化能力,從而更準(zhǔn)確地識(shí)別出由地質(zhì)因素引起的畸變。在校正過(guò)程中,通過(guò)與大地電磁測(cè)深曲線的標(biāo)定,進(jìn)一步驗(yàn)證了校正方法的有效性,提高了視電阻率曲線的解釋精度。
2.儀器與操作因素的改進(jìn)措施
為了減少儀器和操作因素對(duì)視電阻率曲線的影響,大慶油田更新了測(cè)井設(shè)備,引入了慧眼-1000系列測(cè)井儀器,該設(shè)備具備更高的測(cè)量精度和穩(wěn)定性。同時(shí),對(duì)操作人員進(jìn)行了系統(tǒng)的培訓(xùn),確保了操作流程的標(biāo)準(zhǔn)化。此外,通過(guò)優(yōu)化下放速度和接觸壓力,減少了測(cè)量誤差。在一項(xiàng)實(shí)際應(yīng)用中,通過(guò)改進(jìn)操作流程,大慶油田A區(qū)塊的測(cè)井解釋符合率提高至92.5%,顯示了改進(jìn)措施的顯著效果。
3.環(huán)境條件的校正技術(shù)
針對(duì)井眼條件和泥漿侵入等環(huán)境因素,大慶油田開發(fā)了相應(yīng)的校正技術(shù)。通過(guò)井徑易擴(kuò)大區(qū)域預(yù)測(cè)軟件,結(jié)合浸水泥巖層電性曲線及高壓層壓力計(jì)算方法,建立了危害體預(yù)測(cè)模型,預(yù)防和減少了操作過(guò)程中可能引起的曲線畸變。此外,通過(guò)構(gòu)造變換函數(shù),實(shí)現(xiàn)了測(cè)井曲線對(duì)大地電磁測(cè)深曲線的標(biāo)定,進(jìn)一步提高了校正的準(zhǔn)確性。
4.高級(jí)數(shù)據(jù)處理與解釋技術(shù)的集成
大慶油田集成了多種高級(jí)數(shù)據(jù)處理與解釋技術(shù),包括數(shù)學(xué)模型校正、濾波技術(shù)和人工智能算法,以提高畸變識(shí)別的準(zhǔn)確性和校正的效果。通過(guò)結(jié)合地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)算法,提高了數(shù)據(jù)處理的自動(dòng)化和智能化水平。在一項(xiàng)研究中,利用多元回歸方法校正擴(kuò)徑對(duì)密度曲線和聲波曲線的影響,提高了測(cè)井資料的準(zhǔn)確性。此外,通過(guò)迭代反演方法,從雙感應(yīng)曲線中提取層界面初始位置和地層電阻率初值,進(jìn)一步提高了測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)解釋的精度。
四、案例實(shí)施與分析
(一)研究區(qū)概況
大慶油田S區(qū)塊的地質(zhì)條件極具挑戰(zhàn)性,其非均質(zhì)性強(qiáng),巖性多變,油水關(guān)系復(fù)雜。儲(chǔ)層的有效孔隙度波動(dòng)在6%至27%之間,平均為15.28%,而滲透率變化較大,從0.01至185mD不等,平均值為7.43mD。這些復(fù)雜的地質(zhì)特性對(duì)視電阻率測(cè)井技術(shù)的應(yīng)用帶來(lái)了顯著的干擾,導(dǎo)致測(cè)井曲線出現(xiàn)畸變,影響了孔隙度與滲透率的準(zhǔn)確估算,降低了油水層識(shí)別的可靠性,并可能導(dǎo)致對(duì)儲(chǔ)層橫向連續(xù)性的誤判。因此,對(duì)S區(qū)塊的視電阻率測(cè)井曲線進(jìn)行深入分析和校正是提高油藏評(píng)價(jià)準(zhǔn)確性、降低開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵。
(二)措施實(shí)施
1.畸變識(shí)別與數(shù)據(jù)校正
針對(duì)S區(qū)塊的地質(zhì)巖性特點(diǎn)和現(xiàn)有測(cè)井設(shè)備的局限性,進(jìn)行了全面的分析。采集的原始測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)顯示,在特定巖層界面處,電阻率測(cè)井曲線出現(xiàn)了不連續(xù)的跳變現(xiàn)象。這些畸變可能是由井眼大小的變化和泥漿侵入引起的。為了校正這些影響,采用了深度校正、環(huán)境校正和垂直校正的綜合方法。
根據(jù)公式(4),擬合的校正公式如下:
(5)
Ra:校正后的視電阻率,表示經(jīng)過(guò)深度、環(huán)境和垂直校正后得到的地層電阻率值;
Rt:真電阻率,即假設(shè)沒(méi)有受到任何畸變影響時(shí)地層的電阻率;
e:自然對(duì)數(shù)的底數(shù);
k:深度校正系數(shù),與地層的幾何特性和電阻率分布有關(guān),用于調(diào)整電極距對(duì)電阻率測(cè)量的影響;
z:電極距,即測(cè)井儀器中測(cè)量電極之間的距離;
Rmf:泥漿濾液的電阻率,代表了泥漿侵入地層后,泥漿濾液與地層相互作用的電阻率特性;
a和b:環(huán)境校正系數(shù),根據(jù)井眼條件和泥漿特性確定,用于調(diào)整泥漿侵入對(duì)電阻率測(cè)量的影響;
θ:地層與井眼的夾角,即地層的傾角,用于垂直校正以考慮井眼方向?qū)﹄娮杪蕼y(cè)量的影響。
此校正公式的應(yīng)用需要依據(jù)實(shí)際測(cè)井環(huán)境和地質(zhì)條件來(lái)確定各項(xiàng)系數(shù)。通過(guò)精確測(cè)定這些參數(shù),可以有效地從視電阻率測(cè)井曲線中恢復(fù)出真實(shí)的地層電阻率,從而提高油氣勘探的成功率和開發(fā)效率。在校正過(guò)程中,還需考慮到不同校正方法之間的相互作用,以及它們對(duì)最終解釋結(jié)果的累積效應(yīng)。
2.校正結(jié)果與技術(shù)改進(jìn)
校正后的數(shù)據(jù)與地質(zhì)模型的對(duì)比分析顯示了較高的一致性,驗(yàn)證了校正方法的有效性。為了進(jìn)一步提高測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的可靠性,S區(qū)塊引入了新型高分辨率雙側(cè)向測(cè)井儀器。該儀器優(yōu)化了電極配置,提高了測(cè)量的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性,減少了操作誤差和環(huán)境干擾的影響。
3.實(shí)施效果與分析
實(shí)施上述校正措施后,S區(qū)塊的電阻率測(cè)井曲線質(zhì)量得到了顯著提升。曲線顯示出更加平滑和連續(xù)的趨勢(shì),尤其是在巖層界面處的表現(xiàn)更為一致和準(zhǔn)確。在新校正公式應(yīng)用前后的數(shù)據(jù)對(duì)比分析中,校正后的解釋符合率平均提高了約10%,顯著降低了由于畸變導(dǎo)致的誤解率,為鉆井決策提供了更為可靠的依據(jù),為油田的有效開發(fā)和油藏管理提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。
五、結(jié)語(yǔ)
通過(guò)系統(tǒng)分析視電阻率測(cè)井曲線畸變的原因,并結(jié)合大慶油田S區(qū)塊的具體情況,提出了深度校正、環(huán)境校正、垂直校正等多種校正原理與公式,以及地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)與機(jī)器學(xué)習(xí)校正策略、儀器與操作技術(shù)改進(jìn)、環(huán)境條件校正技術(shù)等技術(shù)改進(jìn)措施。通過(guò)在大慶油田S區(qū)塊的實(shí)施與效果分析,證實(shí)了這些方法與策略的有效性,顯著提高了測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)質(zhì)量,降低了數(shù)據(jù)解釋誤差,增強(qiáng)了鉆井決策依據(jù),為復(fù)雜油藏的高效開發(fā)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。這些成果不僅豐富了視電阻率測(cè)井曲線畸變校正理論,也為今后類似復(fù)雜油藏的勘探與開發(fā)提供了實(shí)用的參考與借鑒。隨著科技的進(jìn)步,未來(lái)有望通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化校正方法與技術(shù)改進(jìn)策略,持續(xù)提升視電阻率測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性,為油氣資源的高效、安全開發(fā)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
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作者單位:大慶油田水務(wù)環(huán)保公司水文地質(zhì)公司
責(zé)任編輯:張津平、尚丹