基于高分辨率阵列感应测井的GA-SVM流体识别方法

苏里格致密砂岩气藏岩性致密,具有非均质性强、微观孔隙结构复杂、低阻气层和高低阻水层并存的特点.其测井响应关系复杂,微电极电阻率曲线在低渗透层上无明显幅度差,常规测井技术系列和解释方法已呈现出新的不适性.本文综合分析苏里格致密砂岩气藏不同层位下高分辨率阵列感应测井(HDIL)电阻率曲线的差异,应用累积法建立电阻率曲线总差异参数.另外,在无阵列感应测井条件下,通过有高分辨率阵列感应测井(HDIL)数据的井点建立与常规测井之间的关系,进而可以使得常规测井也具备高分辨率阵列感应测井的优势.并在此基础上,将基于遗传算法GA优化的SVM算法(GASVM)引入到测井解释当中,建立了流体识别的非线性模型,解决了常规测井技术系列和解释方法在致密砂岩储层上无法准确识别流体的问题.     

测井技术新进展综述

在过去几年里,测井技术受石油勘探开发需要所推动,并借助现代电子和信息技术的新成就,发展十分迅速.三分量感应和正交偶极声波等新型成像测井仪器的出现,使地层各向异性研究成了热点.网络测井作为新一代测井系统,处于研制和完善阶段.新的裸眼井测井仪器,如新型的满贯组合测井系统、三分量阵列感应测井仪、油基泥浆电阻率成像测井仪等得到进一步改进.新的套管井测井仪器,如过套管电阻率测井仪、新型脉冲中子类测井仪等不断出现并得到改进.随钻测井系列不断增加,如随钻核磁共振测井、随钻地层测试,等等.新的测量工艺技术,如过套管地层测试、井下永久传感器工艺技术等正日趋成熟.新的测井概念,如测井-取心联作、套管外取心、动电测井、套管钻井测井等,给人耳目一新的感觉.对国外测井技术现状和水平进行全面而深入的研究,对于我们当前的科研和生产具有指导和借鉴作用.本文综合评述了近几年测井技术六个方面的重大进展：（1）岩石物理性质;（2）测井地面系统;（3）裸眼井测井;（4）套管井测井;（5）随钻测井;（6）射孔、取心和测试.在深入研究的基础上探讨了测井技术的发展方向,主要结论是岩石各向异性仍将是岩石物理研究的一个重点,测井传感器的物理模拟和数值模拟在测井仪器的设计中将扮演越来越重要角色,测井地面系统的发展主要集中在网络化、综合化的方向上,井下仪器的发展主要体现在集成化和阵列化的发展方向上.从长远看,随着井下永久传感器和施工工艺技术不断发展和完善,套管井测井中的许多项目最终会被取而代之.随钻测井技术仍将迅猛发展,随钻测井必将逐步取代电缆式裸眼测井.     

井环境对阵列感应测井响应的影响分析

阵列感应测井资料经常出现与井眼环境有关的质量问题.采用三维矢量有限元法分别在椭圆形井眼、仪器偏心及斜井条件下的阵列感应测井原始响应进行了模拟,并对环境校正和合成聚焦后的数据进行了分析.结果表明,线圈距较短的原始测量信号更易受井眼椭圆度、仪器偏心、泥浆电阻率及与地层电阻率反差的影响;而合成聚焦后的浅探测曲线虽然经过了环境校正和合成聚焦等数据处理,但仍然受这些因素的影响,这反映出阵列感应测井的数据处理是不完善的或采用的校正模型是理想化的;在井斜影响方面,浅探测曲线受井斜角大小影响相对较小,深探测曲线在井斜角为60°以上时受其影响较大而必须进行进一步处理.     

过套管电阻率测井仪器的径向探测特性

为研究过套管电阻率测井仪器的径向探测特性,本文给出了反映地层径向介质变化的几何因子.利用过套管电阻率测井的传输线方程实现了电阻率测井几何因子的数值计算,针对Schlumberger公司的CHFR测井仪和俄罗斯的ЭКОС-31-7测井仪分别计算了几何因子响应曲线,通过曲线分析发现：两种测井仪对低侵剖面（有低阻流体侵入）均有较大的探测半径,但随侵入流体电阻的增大（高侵剖面）仪器的径向探测半径在减小,本文的研究为地层电阻率测井解释和仪器径向探测特性分析提供了理论依据.     

基于数值模拟的双感应测井裂缝参数定量评价方法

为厘清裂缝性地层双感应测井响应特征,建立裂缝参数评价方法,本文建立了含基岩、裂缝、井眼、双感应测井仪器的裂缝性地层双感应测井正演模型,以Gianzero几何因子理论为基础,结合阿特拉斯公司1503双感应测井仪器开展了高阻背景下低阻裂缝测井响应数值模拟.首先计算了1503双感应测井仪器几何因子,然后根据该几何因子求解不同裂缝开度、裂缝充填流体电导率、基岩电导率条件下双感应测井响应特征,分析了裂缝开度、裂缝充填流体电导率、基岩电导率对双感应测井响应的影响,归纳了裂缝性地层双感应测井响应规律.采用深感应视电阻率及深、中感应视电阻率比值作为横纵坐标,结合裂缝充填流体电阻率绘制了一套双感应裂缝开度评价图版.通过对图版数据进行拟合,建立了裂缝开度评价模型.在采用岩心、成像资料对评价模型刻度以减小几何因子理论计算非均质裂缝产生的误差后该模型可用于求取裂缝参数.最后将该方法应用于镇泾油田致密砂岩裂缝性储层进行裂缝参数定量评价,评价结果与成像测井评价结果吻合较好.     

低电阻率油气层的测井系列研究

根据低电阻率油气层的成因,将低电阻率油气层分为四种主要不同的类型,这四种类型的低电阻率油气层除了需要进行常规测井系列外,不同成因的低电阻率油气层应采用不同的新技术测井项目,对于高不动水含量型低阻油气层,将核磁共振测井作为解决这种类型的针对对性测井项目,而MDT测井作为选择性项目;对于粘土附加导电型低阻油气层,将极化率测井作为解决该类低阻问题的针对性测井项目,核磁共振、双频介电、MDT测井作为选择性测井项目;对于砂泥岩间互型低阻油气层,高分辨率感应测井或者阵列侧向测井是解决此类低阻油气层的关键技术;对于盐水泥浆侵入型低阻油气层,可以有针对性的进行过套管电阻率测井,同时在储层物性条件较好时还可以选测C／O或PND测井替代过套管电阻率测井项目,或者根据地面及地下地质情况,选取随钻测井系列.     

水平层状非均质TI地层中仪器偏心情况下三维感应测井响应高效数值模拟与响应特征分析

本文针对中国石油集团测井有限公司（CPL）三维阵列感应测井仪器（Three Dimensional Induction Tool,TDIT）的真实结构与参数,利用2.5维数值模式匹配技术研究建立水平层状非均质TI地层中仪器偏心情况下三维感应测井响应的高效数值模拟算法.首先,利用2.5维数值模式匹配技术给出水平层状非均质TI模型中偏心磁流源并矢Green函数的半解析解.在此基础上,结合三维阵列感应测井仪器参数以及测量过程中出现的仪器偏心与旋转等实际情况,通过叠加原理推导出该仪器响应的有效计算公式.最后,通过数值模拟结果分析考察仪器偏心、仪器自旋角等参数对测井响应的影响以及变化特征,为多分量感应资料处理与解释提供理论基础.

     

水平井感应测井响应影响因素数值模拟分析

地层电阻率是影响油气或煤层气评价的重要参数,水平井中常利用感应测井确定地层电阻率,由于水平井与直井测量环境有较大差异,响应方式势必与直井不同.水平井测井响应的环境影响复杂,不能使用基于几何因子的信号处理,必须通过三维正演数值模拟方法研究响应特征.本文利用基于有限元方法的COMSOL Multiphysics软件对三层对称地层模型中的水平井感应测井响应进行了数值模拟分析.通过分析比较源距为0.3m、0.6m、0.9m、1.2m的四个水平线圈系的响应特征发现,不同源距的线圈系测得的电导率值受仪器位置、上下围岩电导率、目的层厚度和仪器偏心的影响规律不同.数值模拟结果对水平井的解释工作及仪器研发具有指导性意义.     

高频感应测井磁偶极子校正研究

高频感应测井是一种阵列型感应测井仪,采用单发双收线圈结构,测量感应电动势的相位差,仪器线圈是具有一定大小的螺线管.在传统资料处理中,一般将螺线管简化为成磁偶极子模型,但两者产生的电磁场空间分布是否存在差异需要进一步研究.本文首先利积分公式法(IFM)计算了螺线管高频感应电磁场分布,利用数值模式匹配法(NMM)计算了磁偶...     

双极供电型过套管电阻率测井仪的薄层校正方法与实现

过套管电阻率测井仪能在金属套管井中测量地层的电阻率,在油气勘探和开发中具有重要的应用,但对厚度小于仪器电极距的薄目的层进行测量时,将受到上下围岩的影响.而我国许多油气储集层的厚度较薄(厚度小于1 m),严重影响了这种测井新技术的地质应用效果.双极供电型过套管电阻率测井仪在国内使用广泛,针对这类仪器,利用修正的传输线理论,采用数值模拟方法,全面分析了地层厚度和电阻率对测量值的影响.为电极距分别为1.0 m和1.1 m的双极供电型过套管电阻率测井仪建立了一套完善的薄层校正图版.编制了相应的计算机处理程序,挂接到常用的测井资料处理与解释平台上,可自动查找所建立的校正图版,方便、快捷地进行薄层校正.油田实际测井资料处理结果表明该方法可行、有效.     

基于阵列感应与自然电位联合反演地层水电阻率

原状地层水电阻率是重要的储层参数,也是进行精细储层评价的基础.基于泥浆侵入数值模拟与侵入过程中井周岩石物理特征分析,确定了薄膜电位的产生位置,针对储层高、低侵等不同侵入特征,提出了可适用于包括存在"低阻环"等不同侵入特征时储层电阻率分布的"五参数"地层模型,基于几何因子理论与有限元方法,建立了阵列感应与自然电位测井联合反演算法,实现了地层电阻率参数反演,重构了地层径向电阻率剖面,进而精确求取了地层水电阻率.通过对实际资料处理表明:反演算法稳定可靠,"五参数"模型能很好地表征储层电阻率分布形态,重构储层电阻率剖面,确定薄膜电位产生位置;基于阵列感应与自然电位的联合反演,能精确计算原状地层水电阻率,为储层评价与流体性质识别提供依据.     

Two triaxial induction tools: sensitivity to radial invasion profile‡

I study the responses of two different triaxial induction tools to invaded dipping anisotropic formations. I show that the triaxial measurements have generally higher sensitivity to the radial invasion profile, compared to the conventional induction measurements. This enables accurate interpretation of both the anisotropic formation properties and the invasion parameters. Multi‐spacing and single‐spacing multi‐frequency triaxial induction tools can both be used for this purpose. Failure to take the invasion properties into account may lead to misinterpretation of the vertical formation resistivity. Symmetrization of the apparent conductivity matrix opens ways for a visual interpretation of triaxial induction logs for the formation and the invasion zone properties. This technique enables simpler and faster inversion algorithms. I study how the effect of a conductive annulus forming around the invasion zone couples with effects of the dipping anisotropy and the dipping boundaries and show when these effects are additive. Thus, a visual detection of log parts affected by a conductive annulus becomes possible. The key tool for interpretation in complex 3D scenarios is efficient modelling software. I use a 3D finite‐difference modelling approach to simulate responses of induction logging tools of the new generation. Its high efficiency enables simultaneous multi‐spacing and multi‐frequency computing of the tool responses to arbitrary 3D anisotropic formations that made the study possible.     

含裂缝地层的过套管电阻率测井响应特征研究

由于石油压裂开采等开发措施的实施,会使在套管周围存在着许多被油气等高阻流体填充的微裂缝.尽管这些裂缝或孔隙可能很小,但对套管井电阻率测量会有非常大的影响,甚至会改变原地层的电阻率测井特征,因此裂缝测井响应的计算及考察对过套管电阻率测井十分重要.为解决裂缝测井响应的计算问题,本文提出了计算等效电阻的电流通量管模型,利用该电流通量管模型给出了含垂直裂缝地层横向电阻的计算方法,基于传输线方程法及地层电阻的过套管测量方法实现了含裂缝地层的过套管电阻率测井响应的数值计算,通过计算实例考察了地层裂缝对过套管电阻率测井响应的影响.算例表明：裂缝中的高阻流体对地层视电阻率测量结果会有较大的影响;环形裂隙比垂直裂缝有更大的电阻率测井响应.本文的研究为解决微裂缝过套管电阻率测井响应的计算这一关键技术问题提供了一种可行的计算与考察方法.

     

用有限差分法计算各向异性介质中多分量感应测井的响应

感应测井电阻率是砂泥岩储层中定量评价含油气性的主要参数之一,然而由于储层电各向异性的存在,传统的感应测井仪得到的电阻率主要响应地层的水平电阻率,比地层的垂直电阻率小,由此计算的含水饱和度偏高．多分量感应测井则可以通过不同方向的发射和接收,测量多个分量,弥补上述缺陷,为储层的含油气性评价提供准确信息．本文用交错网格有限差分法导出了主轴各向异性介质中Maxwell方程的离散化关系式,计算了三维各向异性介质中多分量感应测井的电磁响应．利用三层模型的数值模拟,分析了不同磁场分量对各向异性介质的响应特性,用多层模型和倾斜各向异性地层的响应计算检验了所编制的交错网格有限差分法程序．     

核磁共振测井技术在桩海地区及其它油田中的应用

阐明核磁共振测井（NMR）在储层评价中的作用。利用NMR测井资料对桩海地区长堤油田的储层特性及产能、复杂岩性储层的孔隙度作出评价，并在电阻率测井资料显示不好的复杂储层条件下进行油气水层识别，以及指导完井和钻井方案的实施等。不阐明了核磁共振测井技术具有常规测井技术所不具备的特点，特别是定量的评价孔隙流体流动特性、准确划分产层、直接识别油气水等优点，从而有利于解复杂的地质问题。     

利用2.5维数值模式匹配算法高效高精度建立垂直井眼中多分量阵列感应井眼校正库

本文将应用2.5维数值模式匹配算法研究建立柱状横向同性地层中偏心条件下磁流源并矢Green函数的高效算法,并利用该算法高效计算多分量阵列感应井眼校正库.首先,通过Fourier展开技术将偏心条件下磁流源并矢Green函数的数值模拟转化为一系列的轴对称问题;然后利用模式匹配算法求解轴对称问题,得到柱状介质中偏心条件下磁流源并矢Green函数的半解析解;最后,结合中国石油集团测井有限公司开发的三维感应测井仪器（TDIT）的结构参数,推导出复合线圈系视电导率张量的计算公式.在此基础上,根据井场实际地层资料归纳出理论地层模型相应参数的变化范围,高效高精度建立一套直接应用于工业生产的多分量阵列感应井眼校正库,并利用井眼校正库详细地分析考察各模型参数对TDIT响应的影响.

     

碳酸盐岩裂缝性储层测井识别及评价技术综述与展望

由于碳酸盐岩裂缝发育机制的复杂性,开展碳酸盐岩裂缝性储层的识别与评价一直是测井分析的热点和难点.本文基于大量文献调研,梳理了碳酸盐岩裂缝的定义、成因和分类,系统归纳了碳酸盐岩裂缝性储层的测井响应特征及评价方法,并进行了实例分析.研究表明,常规测井方法对碳酸盐岩裂缝均有不同程度的揭示,基于不同原理的常规测井方法对碳酸岩盐裂缝的响应程度差异显著,利用常规测井方法对碳酸岩盐储层裂缝识别应遵循综合识别原则;碳酸盐岩裂缝成像测井识别方法中,电阻率成像测井、偶极声波测井和核磁共振测井反映裂缝较为直观,但成本高;基于常规测井资料的灰色关联识别方法、神经网络识别方法、小波多尺度识别方法等非线性数学方法,弥补了常规测井和成像测井识别碳酸盐岩裂缝的不足,并且取得较好的应用效果.     

三分量感应测井仪及其对各向异性地层的识别

已发现的油藏中,各向异性油藏占总油藏的20%～30%,但常规电磁测井仪只能测量水平方向的电阻率,很容易低估和漏测产层.三分量感应测井仪通过布置三组相互正交的发射-接收线圈对可直接测量地层的水平电阻率和垂直电阻率,通过测量两个交叉分量还可得出地层的倾角和方位.避免了对产层的低估和漏测.本文介绍了各向异性地层的主要类型, 各向异性电阻率的计算公式,三分量感应测井仪的线圈系结构,多频聚焦方法以及包含围岩校正的反演方案.