CN105093308A - 一种井轨迹设计方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井轨迹设计方法和系统。该方法包括：根据储层实际的测井曲线合成第一合成地震记录；基于流体替换所引起的储层特性参数的变化，得到流体替换后的测井曲线；根据流体替换后的测井曲线合成第二合成地震记录，并根据所述第一合成地震记录和第二合成地震记录特征的变化，得到储层的地震响应特征与储层特性参数变化的关系；根据实际的地震剖面以及所述地震响应特征与储层特性参数的变化关系进行地震对比追踪，确定储层纵向和横向含油气的展布情况；根据储层纵向和横向含油气的展布情况设计井轨迹。本发明可以利用地震记录分析储层油气横向展布情况与不同方位的变化规律，对储层横向变化进行精确预测，更有效地设计井轨迹。

Description

一种井轨迹设计方法和系统

技术领域

本发明涉及石油勘探开发领域，尤其涉及一种井轨迹的设计方法和系统。

背景技术

由于地质条件复杂，储层油气的展布在不同方位是变化的，造成了油气开发难度增加。为了设计出合理的井轨迹，制定出经济和合理的开发计划，就要准确和细致地了解储层油气的展布状态。

现阶段井轨迹设计时主要通过地质构造方面的研究了解有利于油气的生、储、盖组合，确定油气的有利分布空间，再利用测井资料对储层的油气分布进行预测。测井资料的优势在于能够获得储层的详细信息，其分辨率能达到10-20厘米；不足之处在于，测井资料不能研究储层介质横向的连续变化，只能断断续续的研究工区内的地质剖面和储层。因此，单纯根据测井资料预测储层的油气分布存在很多困难。

地震资料具有横向密度大的优势，目前可采用井震结合的地震反演技术和属性分析来预测储层分布，进行井轨迹设计。但是由于地震反演和属性分析的多解性，对于储层油气分布的预测结果并不能准确反应储层油气横向展布与变化的情况。

因此，亟需一种井轨迹设计方法来精确预测储层油气横向展布的情况，从而确定最佳钻井方位，设计出高效的钻井轨迹。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种井轨迹设计方法，包括以下步骤：

根据储层实际的测井曲线合成第一合成地震记录；

基于流体替换所引起的储层特性参数的变化，得到流体替换后的测井曲线；

根据流体替换后的测井曲线合成第二合成地震记录，并根据所述第一合成地震记录和第二合成地震记录特征的变化，得到储层的地震响应特征与储层特性参数变化的关系；

根据实际的地震剖面以及所述地震响应特征与储层特性参数的变化关系进行地震对比追踪，确定储层纵向和横向含油气的展布情况；

根据储层纵向和横向含油气的展布情况设计井轨迹。

根据本发明的一个实施例，所述根据实际的地震剖面以及所述地震响应特征与储层特性参数的变化关系进行地震对比追踪包括：

基于实际的地震剖面图像的反射波形特征获得实际的地震响应特征；

基于所述实际的地震响应特征，根据所述地震响应特征与储层特性参数的变化关系获得实际储层的储层特性参数的变化。

根据本发明的一个实施例，根据下式进行流体替换：

$K^{*}=K_d+\frac{{(1-K_d/K_m)}^2}{\frac{\mathrm{\φ}}{K_f}+\frac{1-\mathrm{\φ}}{K_m}-\frac{K_d}{K_m^2}},$ 其中，

K_f为混合流体的体积模量，K_d为岩石骨架的体积模量，K_m为基质体积模量，K^*为体积模量为K_f的流体所饱和的岩石的体积模量，φ为岩石孔隙度。

根据本发明的一个实施例，所述地震响应特征包括反射波的振幅、相位、频率。

根据本发明的一个实施例，所述储层特性参数包括储层厚度，含水饱和度，含油气性，裂隙变化，泥质含量。

根据本发明的另一方面，还提供一种井轨迹设计系统，包括：

地震记录合成模块，用于根据储层实际的测井曲线合成第一合成地震记录；

流体替换模块，用于基于流体替换所引起的储层特性参数的变化，得到流体替换后的测井曲线；

地震地质模拟模块，用于根据流体替换后的测井曲线合成第二合成地震记录，并根据所述第一合成地震记录和第二合成地震记录特征的变化，得到储层的地震响应特征与储层特性参数变化的关系；

对比追踪模块，用于根据实际的地震剖面以及所述地震响应特征与储层特性参数的变化关系进行地震对比追踪，确定储层纵向和横向含油气的展布情况；

井轨迹设计模块，用于根据储层纵向和横向含油气的展布情况设计井轨迹。

根据本发明的一个实施例，所述对比追踪模块进一步包括：

实际地震响应模块，用于基于实际的地震剖面图像的反射波形特征获得实际的地震响应特征；

物理参数确定模块，基于所述实际的地震响应特征，根据所述地震响应特征与储层特性参数的变化关系获得实际储层的储层特性参数的变化。

根据本发明的一个实施例，根据下式进行流体替换：

$K^{*}=K_d+\frac{{(1-K_d/K_m)}^2}{\frac{\mathrm{\φ}}{K_f}+\frac{1-\mathrm{\φ}}{K_m}-\frac{K_d}{K_m^2}},$ 其中，

K_f为混合流体的体积模量，K_d为岩石骨架的体积模量，K_m为基质体积模量，K^*为体积模量为K_f的流体所饱和的岩石的体积模量，φ为岩石孔隙度。

根据本发明的一个实施例，所述地震响应特征包括反射波的振幅，相位，频率。

根据本发明的一个实施例，所述储层特性参数包括储层厚度，含水饱和度，含油气性，裂隙变化，泥质含量。

本发明通过地震记录分析储层油气横向展布情况与不同方位的变化规律，对储层横向变化进行精确预测；利用实际的测井资料通过GASSMAN方程进行流体替换，并根据流体替换前后合成地震记录特征的变化，得到储层的地震响应特征与储层特性参数变化的关系。由于根据实际的测井资料进行地震地质模拟，使得模拟结果更接近实际地质情况，提高了模型的分辨率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1是本发明井轨迹设计方法的技术思路图；

图2是根据本发明实施例一的井轨迹设计方法的流程示意图；

图3是根据本发明实施例三的井轨迹设计系统的模块示意图；

图4a和图4b分别为利用井1和井2的原始测井曲线合成的第一合成地震记录；

图5a是根据井1实际测井曲线合成的第一合成地震记录；

图5b是对井1提高储层的孔隙度之后计算的第二合成地震记录；

图6a是根据井1实际测井曲线合成的第一合成地震记录；

图6b是将井1泥质含量提高10％之后计算的第二合成地震记录；

图7a是根据井1实际测井曲线合成的第一合成地震记录；

图7b是对井1替代裂缝存在的情况计算的第二合成地震记录；

图8a是根据井1实际测井曲线合成的第一合成地震记录；

图8b是将井1的弹性模量改变为M_fl＝0.8之后计算的第二合成地震记录；

图9a是根据井2实际测井曲线合成的第一合成地震记录；

图9b是将井2的岩性变化使得速度在3000m/s-4000m/s之间变化时，计算的第二合成地震记录；

图10a是根据井2实际测井曲线合成的第一合成地震记录；

图10b是将井2的储层厚度减少50米计算的第二合成地震记录；

图11a是根据井2实际测井曲线合成的第一合成地震记录；

图11b是将井2的储层厚度增加50米计算的第二合成地震记录。

具体实施方式

以下将结合附图来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明各实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

本发明实施例提供一种井轨迹的设计方法，在钻井设计时通过岩石物理方法对储层进行流体置换，包括储层厚度、孔隙度、含水饱和度、含油气性、裂隙变化置换等，再通过地震地质模拟、地震剖面的对比分析，以精确了解储层横向变化情况从而对储层进行更精确的预测和描绘，确定最佳钻井方位，设计出更高效的钻井。

图1所示为本发明井轨迹设计方法的技术思路图，首先通过对构造、地质、储层预测等研究结果进行综合分析确定优化的井口位置；然后，根据地震地质模拟预测储层和油气纵、横向展布情况与不同方位的变化规律从而确定优化的井方位设计。

实施例一

图2为本发明实施例一提供的一种井轨迹设计的方法流程图，以下结合图2对本实施例的方法作详细说明。

在步骤S201中，根据储层实际的测井曲线合成第一合成地震记录；图4a和图4b中的第一合成地震记录曲线分别为根据原始测井资料合成的井1和井2的地震记录。

在本发明的实施例中，根据原始的测井资料来计算合成地震记录，可以使地震地质模拟结果更接近实际情况，从而可使建立的预测标准和实际地质情况更接近。并且，测井资料与地震资料相比具有更高的分辨率，因此，在实际测井资料基础上合成实际地震记录具更高分辨率，进而其后的地震地质模拟具有更高分辨率。

在步骤S202中，基于流体替换所引起的储层特性参数的变化，得到流体替换后的测井曲线。

具体的，可以对储层进行流体替换使储层参数变化，引起速度和密度曲线变化，基于变化之后的速度和密度曲线合成地震记录。

所述流体替换依据为GASSMAN方程：

$K^{*}=K_d+\frac{{(1-K_d/K_m)}^2}{\frac{\mathrm{\φ}}{K_f}+\frac{1-\mathrm{\φ}}{K_m}-\frac{K_d}{K_m^2}}$

公式中K_f为混合流体的体积模量，K_d为岩石骨架的体积模量，K_m为基质(颗粒)体积模量，K^*为以体积模量为K_f的流体所饱和的岩石的体积模量，φ为岩石孔隙度；

根据GASSMAN方程进行流体替换，可从一种孔隙流体状态下的岩石物理参数计算出另一种流体状态下的岩石物理参数。

在步骤S203中，根据流体替换后的测井曲线合成第二合成地震记录，并根据第一合成地震记录和第二合成地震记录特征的变化，得到储层的地震响应特征与储层特性参数变化的关系。

其中，第一合成地震记录和第二合成地震记录分别表示流体替换前后的合成地震记录。通过地震地质模拟可以建立储层预测的定性标准，从而可对储层进行定性预测。有关储层的地震响应特征与储层特性参数变化的关系将在下文中通过具体示例进行说明。

在步骤S204中，根据实际的地震剖面以及所述地震响应特征与储层特性参数的变化关系进行地震对比追踪，确定储层纵向和横向含油气的展布情况。

具体的，首先基于实际的地震剖面图像的反射波形特征获得实际的地震响应特征；

然后基于所述实际的地震响应特征，根据所述地震响应特征与储层特性参数的变化关系获得实际储层的储层特性参数的变化。优选的，选择不同方位的地震剖面的地震反射特征变化情况对比分析，可确定在不同方位实际储层的储层特定参数的变化。

在步骤S205中，根据储层纵向和横向含油气的展布情况设计井轨迹。

具体的，可以通过对构造、地质、储层预测等研究结果进行综合分析确定优化的井口位置；然后，根据储层纵向和横向含油气的展布情况进行井方位设计，设计井轨迹。

综上，本发明通过地震记录分析储层油气横向展布情况与不同方位的变化规律，对储层横向变化进行精确预测；利用实际的测井资料通过GASSMAN方程进行地震地质模拟，使得模拟结果更接近实际地质情况，提高了模型的分辨率。通过通过储层的地震响应特征与储层特性参数变化的关系，对比实际地震剖面图来了解储层和油气纵、横向展布情况与不同方位的变化规律，从而使建立的储层油气预测标准和实际地质情况更接近，确定最佳的钻进方位，设计的井轨迹更有效。

实施例二

以下根据具体的流体替换示例对上述步骤进行详细说明。

以下示例是利用GASSMAN岩石物理方程进行流体置换，计算出不同的储层特性参数，包括储层厚度、孔隙度、含水饱和度、含油气性、裂隙变化情况下，从而对应的密度、速度测井曲线变化，得到流体替换之后的速度、密度测井曲线；对用流体替换之后计算出的速度、密度曲线计算出相应的地震合成记录，也就是上文中的第二合成地震记录。

然后对合成的地震响应进行特征分析，对比流体替换前后合成地震响应特征的变化，分析储层岩石物理特性变化所引起的地震响应特征变化趋势，所述的地震响应特征包括反射波的振幅，相位，频率等。

以下结合具体数据进行地震响应特征变化分析。

图5a是根据井1实际测井曲线合成的第一合成地震记录；图5b是对井1提高储层的孔隙度，应用GASSMAN岩石物理方程，计算出孔隙度变化后的速度、密度曲线，之后计算得到的第二合成地震记录。对比图5a和图5b可以看出，提高储层的孔隙度造成与储层相关的正、负反射振幅的明显减少。需要说明的是，本实施例中的正反射、正相位反射是指合成地震记录波峰向右突出，而负反射、负相位反射是指波峰向左突出，并不以此限定本发明的思想。

图6a是根据井1实际测井曲线合成的第一合成地震记录；图6b是将井1泥质含量提高10％之后，应用GASSMAN岩石物理方程，计算出泥质含量变化后的速度、密度曲线，计算得到的第二合成地震记录。对比图6a和图6b可以看出，把泥质含量提高到10％，造成与储层相关的反射振幅的进一步减少。

图7a是根据井1实际测井曲线合成的第一合成地震记录；图7b是对井1替代裂缝存在的情况，应用GASSMAN岩石物理方程，计算出变化后的速度、密度曲线，并计算得到的第二合成地震记录；对比图7a和图7b可以看出，在裂缝存在的情况下，可看到反射负振幅增大，并引起频率变化造成内部形态的变化，内部多出一个正反射。

图8a是根据井1实际测井曲线合成的第一合成地震记录；图8b是将井1的弹性模量改变为M_fl＝0.8之后，应用GASSMAN岩石物理方程，计算出变化后的速度、密度曲线，计算得到的第二合成地震记录；对比图8a和图8b可以看出，将井1的弹性模量改变为M_fl＝0.8之后，正、负反射振幅减少，并造成气油界面、油水界面反射时间变化。

图9a是根据井2实际测井曲线合成的第一合成地震记录；图9b是将井2的岩性变化使得速度在3000m/s-4000m/s之间变化时，计算出变化后的速度、密度曲线，计算得到的第二合成地震记录；对比图9a和图9b可以看出，岩性变化造成速度在3000m/s-4000m/s之间变化，可造成负反射上气油界面反射时间的变化而负反射振幅无变化。

图10a是根据井2实际测井曲线合成的第一合成地震记录；图10b是将井2的储层厚度减少50米，应用GASSMAN岩石物理方程，计算出变化后的速度、密度曲线，计算得到的第二合成地震记录；对比图10a和图10b可以看出，将储层厚度减少50米，气油界面反射时间改变，小的正相位反射出现在汽油接触面，大的负相位反射出现在油水接触面。

图11a是根据井2实际测井曲线合成的第一合成地震记录；图11b是将井2的储层厚度增加50米，应用GASSMAN岩石物理方程，计算出变化后的速度、密度曲线，计算得到的第二合成地震记录；对比图11a和图11b可以看出，储层厚度增加50米，在盖层部位出现多出的小的正相位反射，负相位形态上有一些小的变化。

综上所述，本发明实施例的方法具有很强的可操作性，根据本发明实施例的地震响应特征变化分析，可以精确确定地震响应特征与储层特性参数的变化关系，建立储层油气横向分布变化同地震记录之间的关系。从而可以提供储层更多的信息，包括油气横向展布和不同方位的变化规律，有利于确定最佳的钻井方位，设计更高效的钻井轨迹。

实施例三

图3所示为本发明实施例三的井轨迹设计系统300模块示意图，以下结合图3详细说明该系统的组成。

井轨迹设计系统300包括：

实际地震记录合成模块301，用于根据储层实际的测井曲线合成第一合成地震记录；

流体替换模块302与实际地震记录合成模块301连接，用于接收第一合成地震记录；流体替换模块302用于基于流体替换所引起的储层特性参数的变化，得到流体替换后的测井曲线；

地震地质模拟模块303与流体替换模块302连接，用于接收所述流体替换之后的测井曲线数据；地震地质模拟模块303用于根据流体替换后的测井曲线合成第二合成地震记录，并根据第一合成地震记录和第二合成地震记录特征的变化，得到储层的地震响应特征与储层特性参数变化的关系；

对比追踪模块304与地震地质模拟模块303连接，接收所述储层的地震响应特征与储层特性参数变化的关系；对比追踪模块304用于根据实际的地震剖面以及所述地震响应特征与储层特性参数的变化关系进行地震对比追踪，确定储层纵向和横向含油气的展布情况；

所述对比追踪模块304进一步包括：

实际地震响应模块3041，用于基于实际的地震剖面图像的反射波形特征获得实际的地震响应特征；

物理参数确定模块3042，用于基于所述实际的地震响应特征，根据所述地震响应特征与储层特性参数的变化关系获得实际储层的储层特性参数的变化。

井轨迹设计模块305与对比追踪模块304连接，得到实际储层的储层特性参数的变化情况；井轨迹设计模块305用于根据储层纵向和横向含油气的展布情况设计井轨迹。

其中，实际地震记录合成模块301，流体替换模块302，地震地质模拟模块303，对比追踪模块304，井轨迹设计模块305，分别执行步骤S201，步骤S202，步骤S203，步骤S204，步骤S205中的操作流程，不再赘述。

通过本实施例的井轨迹设计系统，可以利用地震记录分析储层油气横向展布情况与不同方位的变化规律，对储层横向变化进行精确预测，从而确定最佳的钻进方位，使设计的井轨迹更有效。

本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种井轨迹设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据储层实际的测井曲线合成第一合成地震记录；

基于流体替换所引起的储层特性参数的变化，得到流体替换后的测井曲线；

根据流体替换后的测井曲线合成第二合成地震记录，并根据所述第一合成地震记录和第二合成地震记录特征的变化，得到储层的地震响应特征与储层特性参数变化的关系；

根据实际的地震剖面以及所述地震响应特征与储层特性参数的变化关系进行地震对比追踪，确定储层纵向和横向含油气的展布情况；

根据储层纵向和横向含油气的展布情况设计井轨迹。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据实际的地震剖面以及所述地震响应特征与储层特性参数的变化关系进行地震对比追踪包括：

基于实际的地震剖面图像的反射波形特征获得实际的地震响应特征；

基于所述实际的地震响应特征，根据所述地震响应特征与储层特性参数的变化关系获得实际储层的储层特性参数的变化。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据下式进行流体替换：

$K^{*}=K_d+\frac{{(1-K_d/K_m)}^2}{\frac{\mathrm{\φ}}{K_f}+\frac{1-\mathrm{\φ}}{K_m}-\frac{K_d}{K_m^2}},$ 其中，

K_f为混合流体的体积模量，K_d为岩石骨架的体积模量，K_m为基质体积模量，K^*为体积模量为K_f的流体所饱和的岩石的体积模量，φ为岩石孔隙度。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述地震响应特征包括反射波的振幅、相位、频率。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述储层特性参数包括储层厚度、含水饱和度、含油气性、裂隙变化、泥质含量。

6.一种井轨迹设计系统，其特征在于，包括：

地震记录合成模块，用于根据储层实际的测井曲线合成第一合成地震记录；

流体替换模块，用于基于流体替换所引起的储层特性参数的变化，得到流体替换后的测井曲线；

地震地质模拟模块，用于根据流体替换后的测井曲线合成第二合成地震记录，并根据所述第一合成地震记录和第二合成地震记录特征的变化，得到储层的地震响应特征与储层特性参数变化的关系；

对比追踪模块，用于根据实际的地震剖面以及所述地震响应特征与储层特性参数的变化关系进行地震对比追踪，确定储层纵向和横向含油气的展布情况；

井轨迹设计模块，用于根据储层纵向和横向含油气的展布情况设计井轨迹。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述对比追踪模块进一步包括：

实际地震响应模块，用于基于实际的地震剖面图像的反射波形特征获得实际的地震响应特征；

物理参数确定模块，基于所述实际的地震响应特征，根据所述地震响应特征与储层特性参数的变化关系获得实际储层的储层特性参数的变化。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，根据下式进行流体替换：

$K^{*}=K_d+\frac{{(1-K_d/K_m)}^2}{\frac{\mathrm{\φ}}{K_f}+\frac{1-\mathrm{\φ}}{K_m}-\frac{K_d}{K_m^2}},$ 其中，

K_f为混合流体的体积模量，K_d为岩石骨架的体积模量，K_m为基质体积模量，K^*为体积模量为K_f的流体所饱和的岩石的体积模量，φ为岩石孔隙度。

9.根据权利要求6-8中任一项所述的系统，其特征在于，所述地震响应特征包括反射波的振幅，相位，频率。

10.根据权利要求6-8中任一项所述的系统，其特征在于，所述储层特性参数包括储层厚度、含水饱和度、含油气性、裂隙变化、泥质含量。