一种双侧向测井定量评价方法及装置与流程

本发明涉及石油与地质领域，更具体地，涉及一种双侧向测井定量评价方法及装置。

背景技术：

在油气资源勘探中，碳酸盐岩缝洞型储层占有重要的地位，洞穴型碳酸盐岩储层是碳酸盐岩储层的一类重要储集类型。实践证明该类储集层是碳酸盐岩油气藏稳产和增产的重要保障，对其进行识别和测井评价显得尤为重要。

缝洞型碳酸盐岩，由于岩溶作用导致地下洞穴发育，非均质性极强，洞穴中的充填物类型及流体性质复杂多变，导致对测井响应机理的认识还不够明晰。目前对洞穴型储层的测井评价仍然以定性评价为主。洞穴及其内部充填物质与围岩的岩石物理特性的巨大差异性，在测井曲线上具有明显的响应特征。樊政军(樊政军，柳建华，张卫峰.塔河油田奥陶系碳酸盐岩储层测井识别与评价[j].石油与天然气地质.2008(01):61-65.)，柳建华(柳建华，蔺学旻，张卫锋，等.塔河油田碳酸盐岩储层有效性测井评价实践与思考[j].石油与天然气地质.2014(06):950-958.)，景建恩(景建恩，梅忠武，李舟波.塔河油田碳酸盐岩缝洞型储层的测井识别与评价方法研究[j].地球物理学进展.2003(02):336-341.)统计了不同储集体响应特征，未充填洞穴在钻遇过程中出现明显放空，并出现严重的泥浆漏失和井径扩大现象。在常规测井曲线上，该类型自然伽马曲线值较上下围岩略有增大或保持不变(一般小于15api)，井径曲线有明显增大，深浅双侧向电阻率测井值较低，一般小于200ω.m，甚至低到几欧姆米，且出现正幅度差，即深侧向电阻率值大于浅侧向电阻率值。密度测井曲线值一般较上下围岩有较大降低，声波时差测井值表现为高时差，一般大于50μs/ft，有的甚至大于100μs/ft，中子孔隙度值也表现为高值，一般都在3％以上。砂泥质全充填洞穴与常规砂泥岩剖面响应类似，以自然伽马高异常为显著特点，且伽马测井值在溶洞处常“呈反弓形”，其值大概在30～135api之间，但扩径现象一般不明显，三孔隙度测井曲线都有明显的起伏；而砂泥质部分充填洞穴的电性特征介于这两者之间，同时也表现出一定程度的井径扩大现象。

邓婷(邓婷，赵军，丁奕.轮古地区洞穴型储层测井响应特征分析[j].国外测井技术.2010(6):46-48,58.)分析了轮古地区洞穴型储层测井响应特征，统计了不同充填程度常规测井曲线响应范围，达到半定量评价洞穴充填程度的目的；赵军(赵军，肖承文，虞兵，等.轮古地区碳酸盐岩洞穴型储层充填程度的测井评价[j].石油学报.2011(04):605-610.)针对轮古地区碳酸盐岩洞穴型储层，在交会图和判别分析法建立洞穴型储层充填程度的定性评价图版基础上，探索了利用声波时差和自然伽马资料实现对充填程度定量计算公式；赵军(赵军，李宗杰，虞兵，等.碳酸盐岩洞穴充填物及其充填程度的测井判别方法[j].中国岩溶.2013,32(2):225-230,237.)针对塔里木碳酸盐岩分析了不同充填程度、不同充填物的洞穴在常规测井曲线、电成像和阵列声波图像上的响应特征，通过无铀伽马和密度交会图的办法定量识别洞穴充填程度，将洞穴充填程度分为未充填、半充填及全充填。赵军(赵军，李宗杰，虞兵，等.洞穴充填程度的声波测井数值模拟与定量评价[j].应用基础与工程科学学报.2013(06):1070-1077.)通过对声波数值模拟，建立洞穴充填程度定量评价方法；苏俊磊(苏俊磊，张松扬，王晓畅，等.塔河油田碳酸盐岩洞穴型储层充填性质常规测井表征[j].地球物理学进展.2015(03):1264-1269.)分析了不同洞穴充填类型响应特征，利用无铀伽马实现对塔河油田洞穴充填程度定量评价。

综合分析前人已有的成果，针对洞穴充填程度的评价主要通过对研究区统计不同测井曲线响应特征，总结地区洞穴响应规律，建立相应图版，以定性评价为主；少数成果能够达到定量评价目的，然此类评价并没有考虑到洞穴充填物类型，由于不同充填物物性差别较大，对测井曲线的影响不能忽略；随着大量洞穴型碳酸盐岩的勘探和开发，对洞穴充填程度的评价要求也越来越高。由于对洞穴型储层测井响应机理的理论研究目前仍处于摸索阶段，尤其是对洞穴型储层洞穴充填程度评价，导致了洞穴型储层的测井评价水平不能满足现场生产的需要，进而对油气藏后期的评价与开发造成不良影响。因此，有必要开发一种定量评价洞穴填充程度的方法及装置。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

随着大量洞穴型碳酸盐岩的勘探和开发，对洞穴充填程度的评价要求将越来越高。本发明通过对洞穴型储层电测井响应数值模拟，尤其是对洞穴型储层洞穴充填程度的定量模拟，为现场提供一种便捷定量评价洞穴充填程度的方法及装置。

根据本发明的一方面，提出一种双侧向测井定量评价方法。所述方法包括以下步骤：

1)建立洞穴模型，以模拟井筒双测向测井仪器的真实环境；

2)进行洞穴地层双侧向数值模拟计算，以得到洞穴地层双侧向测井响应规律；

3)基于步骤2)所得到的响应规律，建立洞穴充填物电阻率计算模型，并计算不同充填程度的洞穴充填物电阻率值；

4)建立洞穴充填程度的计算模型，结合实际双侧向测井资料以及步骤3)所计算的电阻率值来计算洞穴充填程度。

优选地，步骤2)包括进行在不同洞穴大小、不同充填物类型以及不同充填程度下的洞穴地层双侧向数值模拟计算。

优选地，步骤3)中所建立的洞穴充填物电阻率计算模型为：

rlld-rlls＝m1+n1·p1^rtd+(m2+n2·p2^rtd)·x+(m3+n3·p3^rtd)·x²+(m4+n4·p4^rtd)·x³(1)

其中，rlld为深侧向电阻率，rlls为浅侧向电阻率，rtd为洞穴充填物电阻率，x为洞穴半径，m1、m2、m3、m4、n1、n2、n3、n4、p1、p2、p3、p4为充填物电阻相关的系数。

优选地，洞穴充填程度的计算模型为：

其中，rlld为深侧向视电阻率，rwq为未充填电阻率，rqq为全充填电阻率。

优选地，所述洞穴模型包括地层、井眼、溶洞，井眼穿过所述溶洞，所述溶洞中具有充填物。

优选地，所述充填物包括泥质、砂质、灰质。

根据本发明的另一方面，提出一种双侧向测井定量评价装置。所述装置包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：

1)建立洞穴模型，以模拟井筒双测向测井仪器的真实环境；

2)进行洞穴地层双侧向数值模拟计算，以得到洞穴地层双侧向测井响应规律；

3)基于步骤2)所得到的响应规律，建立洞穴充填物电阻率计算模型，并计算不同充填程度的洞穴充填物电阻率值；

4)建立洞穴充填程度的计算模型，结合实际双侧向测井资料以及步骤3)所计算的电阻率值来计算洞穴充填程度。

优选地，步骤2)包括进行在不同洞穴大小、不同充填物类型以及不同充填程度下的洞穴地层双侧向数值模拟计算。

优选地，步骤3)中所建立的洞穴充填物电阻率计算模型为：

rlld-rlls＝m1+n1·p1^rtd+(m2+n2·p2^rtd)·x+(m3+n3·p3^rtd)·x²+(m4+n4·p4^rtd)·x³(1)

其中，rlld为深侧向电阻率，rlls为浅侧向电阻率，rtd为洞穴充填物电阻率，x为洞穴半径，m1、m2、m3、m4、n1、n2、n3、n4、p1、p2、p3、p4为充填物电阻相关的系数。

优选地，洞穴充填程度的计算模型为：

其中，rlld为深侧向视电阻率，rwq为未充填电阻率，rqq为全充填电阻率。

根据本发明的双侧向测井定量评价方法及装置通过对裸眼井井筒电场的数值模拟，分析了双侧向与洞穴不同充填程度的定量关系，基于此建立不同洞穴充填物类型的充填程度计算模型，理论依据强，操作简单，精度较高，能用于定量评价洞穴型储层的充填程度，实用性较强。

本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1为根据本发明的示例性实施方案的双侧向测井定量评价方法的流程图；

图2为洞穴模型的示意图；

图3为不同洞穴大小、不同洞穴充填物类型与深侧向测井响应示意图；

图4为不同洞穴大小、不同洞穴充填物类型与浅侧向测井响应示意图；

图5为不同充填程度的双侧向测井响应示意图；

图6为充填程度双侧向测井定量评价实例成果图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本发明通过对裸眼井井筒内电场的数值模拟，建立洞穴不同充填程度的计算模型，达到定量评价洞穴不同充填程度的目的，有利于解决油气勘探中洞穴型碳酸盐岩储层洞穴充填程度的定量评价问题。

以下参考图1详细描述根据本发明示例性实施方案的双侧向测井定量评价方法，其主要包括以下步骤：

步骤1：建立洞穴模型，以模拟井筒双测向测井仪器的真实环境。

所建立的洞穴模型例如如图2所示，其中，地层1可以是灰岩，地层电阻率值一般设为1000ω.m，地层中包含溶洞，；井眼2穿过溶洞，井筒中泥浆电阻为1ω.m；溶洞中充填泥质、砂质、灰质(角砾)。

步骤2：进行洞穴地层双侧向数值模拟计算，以得到洞穴地层双侧向测井响应规律。

为得到不同充填程度的双侧向测井响应信息，利用三维有限元素法，洞穴地层双侧向测井满足有限元泛函方程为：

φ＝φ1(u)-φ2(u)(3)

φ2＝ieue(5)

式中在柱坐标系(r,φ,z)，其中u表示电位，σ为介质电导率(与电阻率rt成倒数关系)，ie为发射电极电流。具体方法可参考《李大潜，郑宋穆，谭永基.有限元素法在电法测井中的应用[m].北京:石油工业出版社，1980年》。

考虑充填程度分别为0％、30％、60％、80％和100％等5种情况的洞穴、不同洞穴半径、不同充填物类型情况下的双侧向测井响应规律

步骤3：基于步骤2)所得到的响应规律，建立洞穴充填物电阻率计算模型，并计算不同充填程度的洞穴充填物电阻率值。

基于不同充填程度的双侧向相应规律分析，建立确定不同充填物电阻率计算模型。具体地，根据步骤2)的模拟结果分析不同充填物、不同洞穴半径情况时双侧向测井响应规律，建立洞穴半径、充填物类型与双侧向响应关系；洞穴充填不同充填物时，双侧向深浅侧向电阻率差值存在差别，且充填物电阻率越小，深浅侧向电阻率差值越大；根据响应特征，可以得到洞穴充填物电阻率计算模型，也即不同充填物电阻率与洞穴半径和深浅侧向差值之间的关系图或者关系式：

rlld-rlls＝m1+n1·p1^rtd+(m2+n2·p2^rtd)·x+(m3+n3·p3^rtd)·x²+(m4+n4·p4^rtd)·x³(1)

其中，rlld为深侧向电阻率，rlls为浅侧向电阻率，rtd为洞穴充填物电阻率，x为洞穴半径，m1、m2、m3、m4、n1、n2、n3、n4、p1、p2、p3、p4为充填物电阻相关的系数。

rlld，rlls为实际测量资料，系数m1、m2、m3、m4、n1、n2、n3、n4、p1、p2、p3、p4可以通过模拟得到，x根据实际井段异常层段读取，因此在公式(1)中待求解的参数只有rtd。

步骤4：建立洞穴充填程度的计算模型，结合实际双侧向测井资料以及步骤3)所计算的电阻率值来计算洞穴充填程度。

洞穴充填程度的计算模型为：

其中，rlld为深侧向视电阻率，实际操作中取层段几何平均值，rwq为未充填电阻率，rqq为全充填电阻率。

可以根据双侧向数值模拟与洞穴充填程度响应规律，结合实际双侧向测井资料，对不同充填程度的双侧向测井曲线，提取双侧向异常段厚度，定义此厚度为洞穴直径。基于该洞穴直径，可以得到不同充电程度下的充填电阻率。未充填电阻率rwq为充填程度分别为0％时的充填电阻率，通常与井筒中泥浆电阻率有关，因此知道泥浆电阻率即可知道rwq；全充填电阻率为充填程度为100％时的充填物的电阻率，可以由模型(1)的计算结果确定。

应用示例

为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。

步骤1：建立充填物为泥质、砂质、灰质的洞穴模型；

步骤2：进行双侧向数值模拟，得到不同洞穴大小、不同充填物及不同充填程度洞穴地层的双侧向测井响应规律；

其中，图3是在8in井眼条件、泥浆电阻率为1ω.m情况下，深侧向电阻率随不同充填物电阻率(充填物电阻率为20ω.m、50ω.m、100ω.m、150ω.m、200ω.m)、不同洞穴大小的变化规律；图4是相同情况下，浅侧向电阻率随不同充填物电阻率(充填物电阻率为20ω.m、50ω.m、100ω.m、150ω.m、200ω.m)、不同洞穴大小的变化规律；图5模拟了不同洞穴充填程度时双侧向测井响应规律。

步骤3：根据步骤2中深浅侧向与不同充填物类型和洞穴大小的变化规律，建立不同洞穴大小及其与洞穴充填物电阻率和双侧向响应差值的关系式：

即：

rlld-rlls＝m1+n1·p1^rtd+(m2+n2·p2^rtd)·x+(m3+n3·p3^rtd)·x²+(m4+n4·p4^rtd)·x³(1)

其中，rlld为深侧向电阻率，rlls为浅侧向电阻率，rtd为洞穴充填物电阻率，x为洞穴半径，m1、m2、m3、m4、n1、n2、n3、n4、p1、p2、p3、p4为充填物电阻相关的系数。

实际测井资料如图6所示，第一道自然伽马(gr)，井径cal，第二道深侧向rd，浅侧向rs，第三道声波时差ac，cnl中子，den密度，确定洞穴发育异常段，图6右边第一道a和b所示，此异常为洞穴大小的直径分别为1.6米和1.3米，根据式(6)可以计算出洞穴充填物电阻率分别为40.3ω.m和61.5ω.m。

步骤4：建立洞穴充填程度双侧向测井定量计算模型：

其中，rlld为深侧向视电阻率，rwq为未充填电阻率，rqq为全充填电阻率。

在本应用示例中，由于本井钻井过程中，所用泥浆电阻率为0.38ω.m，由此确定rwq为0.38，将该数据以及根据式(6)计算得到的洞穴充填物电阻率带入公式(2)，即可得到该井段充填程度分别为91％和94％。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。