CN102042011A - 利用常规测井资料构建伪核磁t2谱的方法 - Google Patents

Abstract

本发明是利用常规测井资料构建伪核磁T₂谱的方法，解决了常规测井技术无法准确评价孔隙结构参数，而核磁测井价格昂贵的技术难题。本发明将反映孔隙结构的核磁T₂谱二维信息按其组成拆分成一维信息，再按一维信息与常规测井资料建立经验关系，然后组装成相应的二维信息，实现了测井资料由一维信息向二维信息的转变即利用一维的常规测井资料构建二维的核磁测井T₂谱。本发明实际应用效果显著，伪核磁测井T₂谱在形态上与实测核磁测井T₂谱极其相似，继承了常规测井技术比核磁共振技术分辨率高的优点，能像实测核磁T₂谱那样评价储层物性，评价储层孔隙结构，进行复杂储层的综合评价，具有较大的推广价值。

Description

利用常规测井资料构建伪核磁T2谱的方法

技术领域

本发明涉及测井领域使用的一种综合评价方法，具体的说是一种利用常规测井资料构建伪核磁T₂谱的方法。

背景技术

核磁共振测井是当代唯一能够直接测量储层(油层、气层、水层)自由流体孔隙度的测井方法。测量结果受泥浆、泥饼及侵入的影响小，也不破坏动态平衡和孔隙结构，能够提供与岩石岩性无关的孔隙度，与地层水流体矿化度无关的含水饱和度、孔径分布、渗透率、可产流体类型、自由流体指数、毛管束缚水饱和度、泥质束缚水饱和度、含烃类型等参数，直观易懂，是一种很有价值的测井方法。核磁共振测井技术实现了岩石物性分析从实验室到钻井现场的前移，并将分析对象延伸至岩屑，具有多参数、分析速度快的特点。核磁共振测井技术不仅能评价储层物性、孔隙结构，还能评价流体饱和度、分布状态，打破了测井长期缺乏及时、可靠物性参数的局面及不能评价流体可动性的瓶颈，在推动测井技术快速发展、弥补地球物理方法不足的同时，为勘探开发决策提供了可靠依据。近几年，核磁共振测井技术在石油界得到了广泛的推广应用。

核磁共振测井T₂谱极大的丰富了对储层的认识，其原始数据是随时间衰减的自旋-回波串，包含了储层物性、孔隙类型、孔径大小、流体类型及其分布等十分丰富的信息，可以表示为多个衰减指数的迭加：

$\mathrm{Echo}\left(t\right)=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\φ}}_i\exp (-t/T_{2i})$

式中：Echo(t)——核磁测井测量得到的随时间t变化的回波幅度；

T_2i——第i个组分的横向驰豫时间，i＝1，…N；

φ_i——对应于T_2i组分的核磁共振幅度，i＝1，…N；

通过对核磁测井仪器测量得到的自旋-回波串进行多指数拟合，可以求出每一测量点的T_2i-φ_i的分布曲线，即所谓的核磁共振测井T₂分布谱。该T₂分布谱的横坐标为T₂值，纵坐标为信号相对幅度，总的信号幅度与岩石孔隙度有关。在单相流体条件下，T₂分布反映孔隙大小分布。即大孔径孔隙对应较大的T₂值，小孔径孔隙对应较小的T₂值。

然而，核磁共振测井的核心技术一直被国外石油公司所垄断，国内技术水平相对落后，在硬件上很难得到发展。对石油开发而言，核磁共振测井有费用昂贵、测井周期长、分辨率低、探测深度浅等缺点，国内许多石油公司为了节约开发成本只在少数重点井进行核磁共振资料的采集。

常规测井资料在储层参数计算精度、孔隙结构评价和流体性质识别等方面存在劣势，远不如核磁测井资料准确可靠，不能满足勘探开发需要。然而，与核磁共振测井技术相比，常规测井资料以其分辨率高、价格低、技术完善、数据资料丰富等优势在测井领域中占有极为重要的地位。因此，常规测井技术无法准确评价孔隙结构参数，而核磁测井价格昂贵是目前测井技术待解决的技术难题。

发明内容

本发明针对上述技术难题，提出一种综合核磁共振测井和常规测井技术优势、利用常规测井资料构建伪核磁T₂谱的方法。

本发明的技术方案如下：

伪核磁共振测井T₂谱的构建思路是利用反映孔隙结构的实测核磁T₂谱二维信息按其时间域拆分成相应时刻的一维信息，将此一维信息与常规测井信息通过多元线性拟合建立储层和非储层混合模型和单独储层模型。应用混合模型初步预测，并计算T₂几何平均值，如果T₂几何平均值大于某一经验值(非储层的T₂几何平均值)，则利用储层模型预测，否则保持原预测结果，之后将预测结果进行组合即得到伪核磁共振T₂谱。具体步骤如下：

a.选取样本层：核磁测井直观反映孔隙流体信息，常规测井易受岩性、物性、流体性质等因素影响，对比分析选取核磁共振测井和常规测井能真实反映地层信息的代表性层段，即核磁共振测井所测典型层段，作为标准样本层；

b.选取拟合参数：利用主要反映物性的常规测井曲线包括声波、密度、中子构建拟合参数；

c.实测核磁信息提取：按实测核磁共振T₂谱组分的分布原则，拆分为相应横向弛豫对应的核磁幅度信息，并提取标准样本层对应数据；

d.模型构建：利用提取的常规测井资料和实测核磁幅度信息，通过多元线性拟合，按核磁共振T₂谱组分的分布原则逐点建立伪核磁共振T₂谱模型；

实测核磁幅度信息作为因变量y，常规测井参数信息作为一组自变量x₁，x₂，…，x_m，假定因变量y与多个自变量x₁，x₂，…，x_m之间具有线性关系，是自变量的多元线性函数，称为多元线性回归模型，即

y＝a₁x₁+a₂x₂+……a_mx_m

其中a₁，a₂，…a_m是m个未知参数。对于n组观测值y_i，x_1i，x_2i，…，x_ki(i＝1，2，...n)，其方程组形式为y_i＝a₁x_1i+a₂x_2i+……a_mx_mi(i＝1，2，…，n)，即：

$\left\{\begin{array}{c}{y}_1=a_1{x}_{11}+a_2{x}_{21}+\·\·\·+a_m{x}_{m1}\\ y_2=a_1{x}_{12}+a_2{x}_{22}+\·\·\·+a_m{x}_{m2}\\ \·\·\·\·\·\·\\ y_n=a_1{x}_{1n}+a_2{x}_{2n}+\·\·\·+a_m{x}_{\mathrm{mn}}\end{array}\right.$

由于参数a₁，a₂，…，a_m都是未知的，利用样本观测值(x_1i，x_2i，…，x_mi；y_i)对它们进行回归分析。根据最小二乘原理，为使

达到最小，应满足下列方程： $\left[\begin{array}{c}{y}_1\\ y_2\\ \·\\ \·\\ \·\\ y_n\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}{x}_{11}& x_{21}& \·\·\·& x_{m1}\\ x_{12}& x_{22}& \·\·\·& x_{m2}\\ \·& \·& \·& \·\\ \·& \·& \·& \·\\ \·& \·& \·& \·\\ x_{1n}& x_{2n}& \·\·\·& x_{\mathrm{mn}}\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}{a}_1\\ a_2\\ a_3\\ \·\\ \·\\ \·\\ a_m\end{array}\right]$

从而通过矩阵运算，解出a₁，a₂，…，a_m，得回归系数，即得到构建核磁共振测井T₂谱的数学模型；

e.模型分类：利用非储层段(泥岩段)和储层段(砂砾岩段)共同作为样本层建模，得到混合模型；储层段单独作为样本层建模，得到储层模型；因泥岩段核磁共振测井T₂谱差异明显，因此需要分别建模，即产生了上述两种模型。

所建模型公式形式如下：

A_i＝a₁x₁+a₂x₂+……a_mx_m  i＝1，2，…，200

A_i：核磁时间域分布分量T_2i对应的孔隙度分量，无量纲。x₁，x₂，…，x_m：三孔隙度曲线值及其组合参数。

f.模型选择性预测：应用所建混合模型，计算伪核磁共振T₂谱，并计算T₂几何平均值：

$T_{2\mathrm{GM}}={\left(\mathrm{\Π}{T_{2i}}^{A_i}\right)}^{1.0/\mathrm{\Σ}{A}_i}$

T_2i：核磁离散孔隙度的bin分布。

A_i：核磁时间域分布分量T_2i对应的孔隙度分量，无量纲。

此过程引入T₂几何平均值，目的是将这两种模型预测所得的伪核磁T₂谱有机地组合在一起。根据T₂几何平均值大小，选择混合模型或者储层模型进行伪核磁共振T₂谱的预测。如果T₂几何平均值大于某一经验值(此经验值是非储层的T₂几何平均值，可调，一般在10-20左右)，则应用储层模型预测并将预测结果组合，最终获得包含储层段和非储层段的伪核磁共振T₂谱预测结果，实现了模型选择性预测。

本发明实际应用效果显著，伪核磁共振测井T₂谱在形态、幅度上与实测核磁共振测井T₂谱极其相似，继承了常规测井技术比核磁共振技术分辨率高的优点，像实测核磁T₂谱那样评价储层物性，评价储层类型，进而进行复杂储层的综合评价。其突破了常规测井和核磁测井的界限，应用此方法能够在没有核磁共振测井资料的情况下，开展利用常规测井资料准确计算孔、渗参数，评价孔隙结构等测井储层评价的工作。该方法具有成本低、处理过程方便、分辨率高、应用效果好、适用性强等特点，克服了核磁共振测井成本高、分辨率低、测井周期长等缺陷，达到常规测井技术和核磁共振测井技术优势互助，缺陷互补的作用，具有较高推广价值和社会效益。

附图说明

图1是本发明构建伪核磁共振测井T₂谱的方法流程图；

图2是本发明样本层核磁共振测井T₂谱形态特征图；

图3是本发明实施例胜利油田砂砾岩体典型井构建与实测核磁共振测井T₂谱对比图；

图4-图6是本发明实施例不同区块多口井的伪核磁共振测井T₂谱与实测核磁共振测井T₂谱对比分析效果图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

如图1中的流程所示。

第一步，优选样本层：

样本层的选取依据以下原则：

a.样本层常规测井资料能真实反映地层信息；

b.样本层涵盖不同类型地层；

c.样本层数据不含油气信息。

如图2所示为样本层常规测井曲线与核磁共振测井T₂谱。核磁共振测井T₂谱响应特征明显，泥岩层T₂谱主峰主要集中在30毫秒之前，纯水层T₂谱幅度较大且主峰在30毫秒之后，干层段T₂谱幅度较小，常规测井资料受井眼扩径、泥浆侵入、围岩影响小，主要受物性和岩性影响，其流体性质主要反映水层信息，因此样本层具典型性和全面性。

第二步，构建拟合参数，提取T₂谱信息：

提取样本层段常规测井的声波、密度、补偿中子原始测井资料，并应用差比的思路将其组合，得到包含三孔隙度曲线值和四个构建参数共7个参数作为拟合自变量，拟合自变量形式如下所示：

(x₁，.……x_i)(i＝1，2，…7)

7个拟合参数分别为，x₁＝AC；x₂＝DEN；x₃＝CNL；x₄＝(189-AC)*0.3/(DEN-1)；x₅＝(100-CNL)/(DEN-1)；x₆＝(189-AC)*10/(100-CNL)；x₇＝CNL/DEN。

提取样本层段实测核磁T₂谱按其分布原则，拆分为相应时刻对应的核磁幅度信息A_i(i＝1，…200)，此一系列幅度信息作为因变量；

第三步，构建模型：

应用常规测井资料所构建的拟合参数作为自变量，提取的实测核磁幅度信息作为因变量，利用技术方案中所述的多元线性回归原理，按点拟合求取回归系数a₁，a₂，……a_m(m＝1，2，…，7)，即为所建模型公式系数；

此次分别建立非储层和储层共同作为样本层建模所得混合模型和储层单独作为样本层建模所得储层模型，所建模型公式形式如下：

A_i＝a₁x₁+a₂x₂+……a_mx_m，i＝1，2，…，200，m＝1，2，…，7

A_i：核磁共振bin分布分量T_2i对应的幅度，无量纲。

x₁，.……x_m：应用常规测井信息所构建的参数作为一组自变量。

a₁，a₂，……a_m：所建模型系数；

本发明为了真实完整再现核磁共振T₂谱，共对核磁横向弛豫分布的200个点做了回归系数求取(其中前11个点和后9个点核磁幅度值均为0)，因此共有180个经验公式(其它20个经验公式系数均为0)。储层和非储层共同建模所得系数表为

储层段单独建模所得经验系数表为：

第四步，模型选择性预测：

将储层和非储层共同建模所得混合模型公式系数代入，进行初步预测，并利用预测结果计算T₂几何平均值，根据T₂几何平均值的大小，控制在储层段选择储层模型进行预测。当T₂几何平均值大于设定值(此设定值是非储层的T₂几何平均值，可调，一般在10-20左右，为经验值)时，代入储层模型公式系数，预测得到储层段伪核磁共振T₂谱；否则保留原预测结果。最后将不同井段的预测结果进行组合，即获得包含储层段和非储层段的伪核磁共振测井T₂谱。由此通过T₂几何平均值的选择作用，实现了非储层和储层选择性预测。

实施例胜利油田砂砾岩体典型井，本井岩性多样，孔隙结构复杂，非均质性较强。应用上述方法，由常规测井资料构建伪核磁共振测井T₂谱。图3左图是本井上部泥岩段实测核磁与伪核磁对比效果图，右图是本井下部砂砾岩储层段实测核磁与伪核磁对比图，无论各种储层段，还是泥岩段，应用本方法处理所得伪核磁共振T₂谱与实测核磁共振T₂谱相似度相当高。

图4-图6是胜利油田不同区块多口井的伪核磁共振T₂谱与实测核磁共振T₂谱对比分析效果图，通过多井应用效果分析看到，多口井的伪核磁共振T₂谱的形态，幅度都能较好模仿实测核磁共振T₂谱。通过构建使伪核磁共振T₂谱达到了实测核磁共振T₂谱的应用效果，进而能够利用伪核磁共振T₂谱开展储层评价研究。

Claims (3)

1.利用常规测井资料构建伪核磁T₂谱的方法，其特征在于采用下述步骤：

a.选取样本层：选取核磁共振测井所测典型层段，作为标准样本层；

b.选取和构建拟合参数：利用主要反映物性的常规测井曲线构建拟合参数；

c.实测核磁信息提取：按实测核磁共振T₂谱的时间分布，拆分为相应时刻对应的核磁幅度信息；

d.模型构建：利用多元线性拟合的方法，如下式所示：

y＝a₁x₁+a₂x₂+……a_mx_m，

y：随机变量，即核磁共振T₂谱幅度信息；

x₁……x_m：因变量，即常规测井参数信息；

利用提取的常规测井参数和实测核磁信息，通过多元线性拟合，按核磁T₂谱组分的分布原则逐点建立伪核磁共振T₂谱模型；

e.模型分类：所建模型包括选取非储层段和储层段共同作为样本层建模，得到混合模型；储层段单独作为样本层建模，得到储层模型；

f.模型选择性预测：应用所建混合模型，计算伪核磁共振T₂谱，并计算T₂几何平均值：

$T_{2\mathrm{GM}}={\left(\mathrm{\Π}{T_{2i}}^{A_i}\right)}^{1.0/\mathrm{\Σ}{A}_i}$

T_2i：核磁离散孔隙度的bin分布；

A_i：核磁bin分布分量T_2i对应的幅度，无量纲；

如果T₂几何平均值大于非储层的T₂几何平均值，则应用储层模型预测，否则保留原预测结果，之后将预测结果组合，最终获得包含储层段和非储层段的伪核磁共振测井T₂谱预测结果。

2.根据权利要求1所述利用常规测井资料构建伪核磁T₂谱的方法，其特征在于选取泥岩、水层和干层作为样本层，应用声波、密度、补偿中子及其组合式作为拟合参数。

3.根据权利要求1所述利用常规测井资料构建伪核磁T₂谱的方法，其特征在于所建模型公式形式如下：

A_i＝f(AC，CNL，DEN....)i＝1，…n

A_i：核磁bin分布分量T_2i对应的幅度，无量纲。

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