一种基于电成像板状体模型的微裂缝缝宽计算方法及系统与流程

1.本发明涉及一种石油地质勘探技术领域，特别是关于一种基于电成像板状体模型的微裂缝缝宽计算方法及系统。


背景技术：

2.裂缝宽度与裂隙型储层的孔隙度和渗透率正相关，准确评价裂缝宽度信息，对于碳酸盐岩储层、潜山变质岩储层的储量估计和产能预测有关键作用。地层中的裂缝宽度通常为微米级，测井对裂缝型储层的主要评价手段为电成像、声成像和阵列声波，其中电成像因其适用性广泛、对裂缝参数的灵敏度高等特性，是现阶段定量评价微裂缝宽度的最佳测井方法。
3.电成像的微裂缝宽度直接计算难度较大，通常采用裂缝视张开度(裂缝走向垂直方向上的裂缝开度)来表征。根据斯伦贝谢公司luthi s.m.等人的有限元法模拟，认为裂缝开度与裂缝处的电导率异常有关，电导率的异常值面积受裂缝的张开度和井壁附近侵入带的电阻率决定，目前最为通用的电成像裂缝开度计算公式：
4.w＝c*a*r
mb
*r
xo1-b
5.上式中c、b为仪器参数，rm为泥浆电阻率，rxo为冲洗带电阻率，a为由裂缝造成的电流异常面积，主要用于裂缝上逐点开度计算。因此，在评价一段地层内的裂缝宽度时，w的主要影响参数是电流异常面积a，而a的计算是通过处理后的电成像图像读取的。
6.常规电成像图像的生成需要先经过信号合成聚焦，将不同位置的纽扣电极信号合成为初始电成像信号；然后经过一系列的数据预处理，如保证极板一致性的图像数据均衡化处理、突出局部地层的细微变化情况的emex电压校正等；还需要经过一系列图像生成过程，如全井地层标准化的静态色度标定、局部地层特征增强的动态色度标定、进一步突出地层细节的图像增强处理、消除异常信号的图像滤波处理、凸显裂缝溶孔的图像细化处理；另外，在实际电成像测井过程中，极板的不同贴壁情况也会对图像上裂缝宽度产生数倍的变化。这些图像处理方法在生成直观的电成像成果图的同时，调整了电流异常区域边界，使得电流异常区域面积a在不同深度处的计算标准不一致，使得即使经过标定也难以得到精确的a，这严重干扰了裂缝宽度的定量评价结果。
7.另外，在潜山变质岩储层的高基质电阻率、低地层水电阻率的极限井况条件下，斯伦贝谢电成像裂缝开度计算公式中的c、b为仪器参数，需要做进一步标定；更为关键的是，通过电成像发射极板上的3～4mm纽扣电极生成的电流异常面积a，来精确评价0.1mm左右的微裂缝，显然存在很大困难。


技术实现要素：

8.针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于电成像板状体模型的微裂缝缝宽计算方法及系统，其能解决利用传统裂缝宽度计算公式对百微米级别的裂缝计算误差较大的问题，弥补了百微米级别的裂缝评定计算不准确的缺陷。
9.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于电成像板状体模型的微裂缝缝宽计算方法，其包括：基于板状体地层模型，获取板状体地层的裂缝宽度、角度、长度和泥浆电阻率、基质电阻率的电信号响应；从电信号响应结果中提取电成像的裂缝参数响应规律，根据裂缝参数响应规律得到基于裂缝位置的电阻率扰动率和电成像提取的裂缝倾角的裂缝宽度表征计算公式；经过电成像仪器标定后，得到最终的电阻率裂缝宽度计算结果。
10.进一步，所述板状体地层模型为紧贴纽扣电极的板状体地层模型。
11.进一步，所述电信号响应的获取，包括：
12.通过非线性共轭梯度下降的有限元正演模拟，获取板状体地层的裂缝宽度、角度、长度和泥浆电阻率、基质电阻率的电信号响应。
13.进一步，所述裂缝参数响应规律为：根据响应结果，得到裂缝宽度、角度、裂缝电阻率三种主要影响参数，以及井壁地层裂缝宽度的计算图版，电阻率扰动率表示裂缝的响应大小。
14.进一步，所述电阻率扰动率为：
15.x＝(r
b-r
t
)/rb，
16.式中，x为电阻率扰动率，rt为裂缝位置上的电阻率观测值，rb为地层的基质响应，(rb-rt)为电阻率的扰动值。
17.进一步，所述裂缝宽度表征计算公式为：
18.y＝(-0.1029*θ+8.7924)*(1-x)
0.0022*θ-1.0145
，
19.其中，y为裂缝宽度，x为电阻率扰动率，θ为裂缝倾角。
20.一种基于电成像板状体模型的微裂缝缝宽计算系统，其包括：第一处理模块，基于板状体地层模型，获取板状体地层的裂缝宽度、角度、长度和泥浆电阻率、基质电阻率的电信号响应；计算模块，从电信号响应结果中提取电成像的裂缝参数响应规律，根据裂缝参数响应规律得到基于裂缝位置的电阻率扰动率和电成像提取的裂缝倾角的裂缝宽度表征计算公式；标定模块，经过电成像仪器标定后，得到最终的电阻率裂缝宽度计算结果。
21.进一步，所述裂缝宽度表征计算公式为：
22.y＝(-0.1029*θ+8.7924)*(1-x)
0.0022*θ-1.0145
，
23.其中，y为裂缝宽度，x为电阻率扰动率，θ为裂缝倾角。
24.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行上述方法中的任一方法。
25.一种计算设备，其包括：一个或多个处理器、存储器及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行上述方法中的任一方法的指令。
26.本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
27.本发明通过大量的有限元模拟，得到简化井壁地层的各种裂缝参数响应数据库，通过裂缝宽度、角度、长度、泥浆电阻率的响应规律，得到基于裂缝扰动率和裂缝角度的裂缝宽度表征公式，经过电成像仪器标定后，可以计算出微裂缝的高精度裂缝宽度。
附图说明
28.图1是本发明一实施例中基于电成像板状体模型的微裂缝缝宽计算方法流程图；
29.图2是本发明一实施例中利用紧贴纽扣电极的板状体地层，来简化表征整个三维电成像空间的电成像裂缝模型的板状体简化示意图；
30.图3是本发明一实施例中板状体地层的裂缝宽度、裂缝角度、裂缝长度、泥浆电阻率的正演电阻率响应示意图；
31.图4是本发明一实施例中电阻率扰动率与裂缝宽度之间对应关系的示意图；
32.图5是本发明一实施例中经过电成像裂缝宽度的标定，得到的电阻率裂缝宽度计算结果示意图。
具体实施方式
33.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
35.为了解决传统裂缝宽度计算公式对百微米级别的裂缝计算误差较大的问题，本发明提供一种基于电成像板状体模型的微裂缝缝宽计算方法及系统，包括：通过紧贴纽扣电极的板状体地层模型，简化表征整个三维电成像空间；通过非线性共轭梯度下降的有限元正演模拟，得到板状体地层的裂缝宽度、角度、长度和泥浆电阻率、基质电阻率的电信号响应；从大量响应结果中提取电成像的裂缝参数影响规律；根据响应规律得到基于裂缝扰动率和裂缝角度的裂缝宽度表征公式；经过电成像仪器标定后，确定该公式可以用于微裂缝的高精度裂缝宽度计算。本发明可以用于百微米级微裂缝的高精度裂缝宽度计算。
36.在本发明的一个实施例中，提供一种基于电成像板状体模型的微裂缝缝宽计算方法。本实施例中，该方法可用于碳酸盐或花岗岩储层的微裂缝缝宽表征，实现裂缝型储层参数评价和产能预测。具体的，如图1所示，该方法包括以下步骤：
37.1)基于板状体地层模型，获取板状体地层的裂缝宽度、角度、长度和泥浆电阻率、基质电阻率的电信号响应；
38.2)从电信号响应结果中提取电成像的裂缝参数响应规律，根据裂缝参数响应规律得到基于裂缝位置的电阻率扰动率和电成像提取的裂缝倾角的裂缝宽度表征计算公式；
39.3)经过电成像仪器标定后，得到最终的电阻率裂缝宽度计算结果。
40.上述步骤1)中，板状体地层模型为紧贴纽扣电极的板状体地层模型，可以简化表征整个三维电成像模型，如图2所示。
41.上述步骤1)中，电信号响应的获取，具体为：通过非线性共轭梯度下降的有限元正演模拟，获取板状体地层的裂缝宽度、角度、长度和泥浆电阻率、基质电阻率的电信号响应，如图3所示。
42.上述步骤2)中，裂缝参数响应规律为：根据响应结果，得到裂缝宽度、角度、裂缝电阻率三种主要影响参数，以及井壁地层裂缝宽度的计算图版，电阻率扰动率x表示裂缝的响
应大小，如图4所示。
43.2.1)电阻率扰动率x为：
44.x＝(r
b-r
t
)/rb，
45.式中，x为电阻率扰动率，rt为裂缝位置上的电阻率观测值(电成像动态图的裂缝位置色标值)，rb为地层的基质响应(电成像动态图的裂缝附近位置的色标值)，(rb-rt)为电阻率的扰动值。
46.2.2)基于裂缝位置的电阻率扰动率x和电成像提取的裂缝倾角θ，裂缝宽度y表征计算公式为：
47.y＝(-0.1029*θ+8.7924)*(1-x)
0.0022*θ-1.0145
，
48.其中，y为裂缝宽度，x为电阻率扰动率，θ为裂缝倾角。
49.上述步骤3)中，如图5所示，经过不同电成像设备的裂缝宽度的标定，得到最终的电阻率裂缝宽度计算结果，获取的裂缝宽度y计算结果与斯伦贝谢裂缝宽度计算结果、岩心裂缝宽度测量结果相比差距小，且裂缝宽度表征公式可用于百微米级的微裂缝缝宽计算。
50.上述步骤2)中，电阻率扰动率x和裂缝宽度y的公式，都是以测试的电信号响应为基础，通过电成像裂缝宽度标定，最终确定该公式适合微裂缝的高精度裂缝宽度计算。
51.综上，本发明使用时，通过将纽扣电极紧贴板状体地层，可以将整个三维电成像空间简化表征，并且通过大量的非线性共轭梯度下降的有限元正演模拟，对板状体地层裂缝宽度、角度、长度和泥浆电阻率吧、基质电阻率的电信号响应进行研究，并得出裂缝宽度与电阻率之间规律，且这一规律随裂缝角度变换而更加明显。根据响应以及规律研究，得到基于裂缝扰动率和裂缝角度的裂缝宽度表征公式。并经过岩心裂缝宽度的标定，得到裂缝宽度计算结果电阻率裂缝宽度计算结果与斯伦贝谢裂缝宽度计算结果的一致性较好，且结果差距非常小，且最灵敏的区间在百微米级别，确定该公式可以用于微裂缝的高精度裂缝宽度计算。本发明可以用于百微米级微裂缝的高精度裂缝宽度计算。
52.本发明具有以下有益效果：有效的解决了利用传统裂缝宽度计算公式对百微米级别的裂缝计算误差较大的问题。本发明既考虑了简化表征整个三维电成像空间，也研究板状体地层的裂缝宽度、角度、长度和泥浆电阻率、基质电阻率各参数的规律，又有着较高的精度，弥补了百微米级别的裂缝评定计算不准确的缺陷。
53.在本发明的一个实施例中，提供一种基于电成像板状体模型的微裂缝缝宽计算系统，其包括：
54.第一处理模块，基于板状体地层模型，获取板状体地层的裂缝宽度、角度、长度和泥浆电阻率、基质电阻率的电信号响应；
55.计算模块，从电信号响应结果中提取电成像的裂缝参数响应规律，根据裂缝参数响应规律得到基于裂缝位置的电阻率扰动率和电成像提取的裂缝倾角的裂缝宽度表征计算公式；
56.标定模块，经过电成像仪器标定后，得到最终的电阻率裂缝宽度计算结果。
57.上述实施例中，板状体地层模型为紧贴纽扣电极的板状体地层模型。
58.上述实施例中，电信号响应的获取，具体为：通过非线性共轭梯度下降的有限元正演模拟，获取板状体地层的裂缝宽度、角度、长度和泥浆电阻率、基质电阻率的电信号响应。
59.上述实施例中，裂缝参数响应规律为：根据响应结果，得到裂缝宽度、角度、裂缝电
阻率三种主要影响参数，以及井壁地层裂缝宽度的计算图版，电阻率扰动率表示裂缝的响应大小。
60.上述实施例中，电阻率扰动率为：
61.x＝(r
b-r
t
)/rb，
62.式中，x为电阻率扰动率，rt为裂缝位置上的电阻率观测值，rb为地层的基质响应，(rb-rt)为电阻率的扰动值。
63.上述实施例中，裂缝宽度表征计算公式为：
64.y＝(-0.1029*θ+8.7924)*(1-x)
0.0022*θ-1.0145
，
65.其中，y为裂缝宽度，x为电阻率扰动率，θ为裂缝倾角。
66.本实施例提供的系统是用于执行上述各方法实施例的，具体流程和详细内容请参照上述实施例，此处不再赘述。
67.在本发明一实施例中提供的计算设备结构示意图，该计算设备可以是终端，其可以包括：处理器(processor)、通信接口(communications interface)、存储器(memory)、显示屏和输入装置。其中，处理器、通信接口、存储器通过通信总线完成相互间的通信。该处理器用于提供计算和控制能力。该存储器包括非易失性存储介质、内存储器，该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序，该计算机程序被处理器执行时以实现一种基于电成像板状体模型的微裂缝缝宽计算方法；该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过wifi、管理商网络、nfc(近场通信)或其他技术实现。该显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。处理器可以调用存储器中的逻辑指令，以执行如下方法：基于板状体地层模型，获取板状体地层的裂缝宽度、角度、长度和泥浆电阻率、基质电阻率的电信号响应；从电信号响应结果中提取电成像的裂缝参数响应规律，根据裂缝参数响应规律得到基于裂缝位置的电阻率扰动率和电成像提取的裂缝倾角的裂缝宽度表征计算公式；经过电成像仪器标定后，得到最终的电阻率裂缝宽度计算结果。
68.此外，上述的存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
69.本领域技术人员可以理解，上述计算设备示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构，并不构成对本技术方案所应用于其上的计算设备的限定，具体的计算设备可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
70.在本发明的一个实施例中，提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所
述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：基于板状体地层模型，获取板状体地层的裂缝宽度、角度、长度和泥浆电阻率、基质电阻率的电信号响应；从电信号响应结果中提取电成像的裂缝参数响应规律，根据裂缝参数响应规律得到基于裂缝位置的电阻率扰动率和电成像提取的裂缝倾角的裂缝宽度表征计算公式；经过电成像仪器标定后，得到最终的电阻率裂缝宽度计算结果。
71.在本发明的一个实施例中，提供一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储服务器指令，该计算机指令使计算机执行上述各实施例提供的方法，例如包括：基于板状体地层模型，获取板状体地层的裂缝宽度、角度、长度和泥浆电阻率、基质电阻率的电信号响应；从电信号响应结果中提取电成像的裂缝参数响应规律，根据裂缝参数响应规律得到基于裂缝位置的电阻率扰动率和电成像提取的裂缝倾角的裂缝宽度表征计算公式；经过电成像仪器标定后，得到最终的电阻率裂缝宽度计算结果。
72.上述实施例提供的一种计算机可读存储介质，其实现原理和技术效果与上述方法实施例类似，在此不再赘述。
73.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
74.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
75.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
76.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。