CN105631753A - 一种基于地层产状的水平井油藏剖面建模方法 - Google Patents

Abstract

一种基于地层产状的水平井油藏剖面建模方法，包括：水平井及其邻井的原始资料获取及预处理；水平井邻井对比，对水平井及其邻井在目标层位深度段的地层进行层位划分；根据目标层位的顶面构造图，确定出水平井轨迹在其最大延伸方向上的地层倾角；将水平井轨迹与邻井轨迹投影至水平井轨迹最大延伸面上；根据水平井的分层数据及水平井轨迹在其最大延伸方向上的地层倾角，建立较为准确的油藏剖面模型；对邻井在垂直方向上进行深度校正；根据水平井地层响应与地层间的关系，对油藏剖面模型进行精细调整，形成精细的油藏剖面模型。本发明解决了传统水平井油藏剖面建模方法未考虑水平井在其轨迹最大延伸面上的地层产状，导致生成地层模型与实际地层误差较大的问题。

Description

一种基于地层产状的水平井油藏剖面建模方法

技术领域：

本发明属于石油开发和工程领域，具体涉及一种基于地层产状的水平井油藏剖面建模方法。

背景技术：

水平井过井剖面分析是水平井测井解释工作中的重要环节，而油藏剖面建模是水平井过井剖面分析中的核心工作。目前，对油藏剖面建模的主要方法是选择若干邻井，将邻井与水平井在水平井最大延伸面进行投影，并将水平井和邻井中相同的层位直接进行连接。

上述建模方法假设地层仅在水平井最大延伸方向上存在倾角，并未完全考虑实际地层产状，而实际地层在各个方向上都有可能存在倾角，将邻井直接投影至水平井最大延伸面后便会在垂直方向产生偏差，通过存在深度误差的邻井建立的油藏剖面模型必然与实际地层差别较大，需要大量额外的人工干预，对模型进行校正。

发明内容：

本发明的目的是针对目前水平井油藏剖面建模中未考虑实际地层产状的问题，提供了一种基于地层产状的水平井油藏剖面建模方法，该建模方法引入地层产状信息，将邻井按地层实际位置进行投影，从而生成更为准确与客观的油藏剖面模型。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案予以实现的：

一种基于地层产状的水平井油藏剖面建模方法，包括以下步骤：

步骤1，获取水平井及其邻井的原始数据资料；

步骤2，对水平井及其邻井的原始数据资料进行数据处理，得到处理后的数据资料；

步骤3，根据水平井及其邻井的原始数据资料及处理后的数据资料进行水平井邻井对比，对水平井及其邻井在目标层位深度段的地层进行层位划分，生成地层分层表；

步骤4，根据目标层位的顶面构造图，确定出水平井轨迹在其最大延伸方向上的地层倾角；

步骤5，将水平井轨迹与邻井轨迹投影至水平井轨迹最大延伸面上；

步骤6，根据地层分层表中水平井的分层数据及水平井轨迹在其最大延伸方向上的地层倾角，建立较为准确的油藏剖面模型；

步骤7，根据邻井轨迹在水平井轨迹最大延伸面上投影的目标层位深度点与水平井目标层位深度点的相对位置关系，对邻井在垂直方向上进行深度校正；

步骤8，根据水平井地层响应与地层间的关系，对油藏剖面模型进行精细调整，形成精细的油藏剖面模型。

本发明进一步的改进在于，步骤1中，水平井及其邻井的原始数据资料包括井信息、录井资料及测井资料，其中井信息包括井口坐标、井口海拔、补心高度及磁偏角MAG，录井资料包括深度DEPTH、井斜角DEVI及方位角AZIM；测井资料包括伽马曲线GR、声波曲线AC及密度曲线DEN。

本发明进一步的改进在于，步骤2中，通过对原始数据资料的处理，得到井的补心海拔KB、垂深曲线TVD、东西位移曲线XE及南北位移曲线YN，计算公式为：

KB＝井口海拔+补心高度

其中，Δd为测量曲线的采样间隔；在计算出垂深曲线后，使用垂深曲线校正其他测井曲线。

本发明进一步的改进在于，通过垂深曲线将深度系统为测深的测井曲线校正为深度系统为垂深的测井曲线，计算公式为：

tvd＝TVD[md]

VDATA[tvd]＝DATA[md]

其中，md为测深数值，tvd为垂深数值，DATA为测深系统的曲线数据，VDATA为垂深系统的曲线数据。

本发明进一步的改进在于，步骤3中，通过对水平井及其邻井目标层位测井曲线响应的形态特征进行层位的划分，将水平井与邻井中具有相同曲线形态的深度段划分为同一层位。

本发明进一步的改进在于，步骤4中，获取水平井轨迹在其最大延伸方向上的地层倾角的步骤为：

4a)拾取水平井井口与井底在地层顶面构造图中的海拔深度，计算出水平井井口与井底的深度差，计算公式为：

ΔH＝ELEVATION_井口-ELEVATION_井底

其中，ELEVATION为海拔深度；

4b)计算水平井井口与井底的水平位移，计算公式为：

4c)计算水平井轨迹在其最大延伸方向上的地层倾角，计算公式为：

$\mathrm{\θ}=arctan\frac{\mathrm{\Δ}H}{\mathrm{\Δ}PISPLACENT}.$

本发明进一步的改进在于，步骤5中，将水平井轨迹与邻井轨迹投影至水平井轨迹最大延伸面的步骤为：

5a)计算出水平井井底相对于水平井井口的方位角，计算公式为：

ΔXE＝|XE_井口-XE_井底|

ΔYN＝|YN_井口-YN_井底|

5b)以水平井井口坐标为原点，以步骤(5a)计算出的方位角为角度，做垂直于地面的投影面，即为水平井轨迹最大延伸面；

5c)对水平井与邻井轨迹的每一深度点，计算出该点在水平井轨迹最大延伸面的投影点，计算公式为：

设投影面公式为aX+bY+c＝0

当α＝n×π时，n＝0,1,2…

当α≠n×π时，

本发明进一步的改进在于，步骤6中，较为准确的油藏剖面模型的建立方法步骤为：

6a)在水平井轨迹上，拾取出以步骤3中划分的第一个层位顶部深度所对应的深度点，过该点以步骤4中拾取出的地层倾角为角度计算出该层位顶界面，计算公式为：

$X-\frac{1}{\tan \mathrm{\θ}}y-{\mathrm{OFFSET}}_{TOP}+\frac{1}{\tan \mathrm{\θ}}{\mathrm{TVPSS}}_{TOP}=0$

其中，θ为地层倾角，OFFSET_TOP为水平井井眼轨迹与地层顶界面交点的水平偏移量，TVDSS_TOP为水平井井眼轨迹与地层顶界面交点的海拔深度；

6b)在水平井轨迹上，拾取出以步骤3中划分的第一个层位底部深度所对应的深度点，过该点以步骤4中拾取出的地层倾角为角度计算出该层位底界面，计算公式为：

$x-\frac{1}{tan\mathrm{\θ}}y-{\mathrm{OFFSET}}_{BOTTOM}+\frac{1}{\tan \mathrm{\θ}}{\mathrm{TVPSS}}_{BOTTOM}=0$

其中，θ为地层倾角，OFFSET_BOTTOM为水平井井眼轨迹与地层底界面交点的水平偏移量，TVDSS_BOTTOM为水平井井眼轨迹与地层底界面交点的海拔深度；

6c)重复步骤(6a)与步骤(6b)，直至所有层位模型都已生成。

本发明进一步的改进在于，步骤7中，邻井在垂直方向上深度校正的步骤为：

7a)计算邻井层位相对于水平井层位的水平位移，计算公式为：

7b)计算邻井层位相对于水平井层位的垂直位移，计算公式为：

7c)根据垂直位移，将邻井轨迹在z轴方向整体增加偏移量Δz，计算公式为：

Δz＝DISPLACEMENT_垂直-z_邻井层位。

本发明进一步的改进在于，步骤8中，对油藏剖面模型精细调整的方式为，在油藏剖面模型中添加若干调整线，使用调整线对模型进行微调，使其与测井响应所表现出的地层特征一致。

相对于现有技术，本发明具有如下的优点：

本发明引入的测光产状作为建模依据，在水平井油藏剖面建模过程中能够得到更为准确与客观的油藏剖面模型，且相较于传统建模方法，本发明节约了手工建模所需的大量时间，仅需少量人工干预即可得到精细的地层模型，因此能够有效提高解释人员的工作效率。

1、本发明可用于水平井过井剖面分析与解释软件的开发；

2、本发明可用于水平井地质导向软件的开发。

此外，本发明可应用于水平井解释软件及随钻地质导向软件中，根据建立的地层模型，可确定出目标层位在地下的实际走向情况，结合随钻地质导向及正反演技术，可准确定位油气层，为作业人员进行油气开采提供可靠的理论依据。

附图说明：

图1是水平井地层空间示意图。

图2是未考虑地层产状建立的油藏剖面模型示意图。

图3是基于地层产状建立的油藏剖面模型示意图。

图4是一种基于地层产状的水平井油藏剖面建模方法流程图。

图5(a)和(b)是地层倾角求取示意图。

图6是邻井投影空间示意图。

图7是邻井投影俯视示意图。

图8是本发明用于某油井解释后的综合成图。

图9是本发明用于某煤层气井解释后的综合成图。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，图中水平井及邻井的目标层位在空间各方向均存在倾角，由图2可知，未考虑地层产状建立的油藏剖面模型与实际地层有着明显的误差，由图3可知，本发明所述的一种基于地层产状的水平井油藏剖面建模方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤1，获取水平井及其邻井的原始数据资料，包括井信息、录井资料及测井资料，其中井信息包括井口坐标、井口海拔、补心高度及磁偏角MAG，录井资料包括深度DEPTH、井斜角DEVI及方位角AZIM；测井资料包括伽马曲线GR、声波曲线AC及密度曲线DEN等；

步骤2，对水平井及其邻井的原始数据资料进行数据处理，得到井的补心海拔(KB)、垂深曲线TVD、东西位移曲线XE及南北位移曲线YN，计算公式为：

KB＝井口海拔+补心高度

其中，Δd为测量曲线的采样间隔。在计算出垂深曲线后，可使用垂深曲线将深度系统为测深的测井曲线校正为深度系统为垂深的测井曲线，计算公式为：

tvd＝TVD[md]

VDATA[tvd]＝DATA[md]

其中，md为测深数值，tvd为垂深数值，DATA为测深系统的曲线数据，VDATA为垂深系统的曲线数据；

步骤3，根据水平井及其邻井的原始数据资料及处理后的数据资料进行水平井邻井对比，通过对水平井及其邻井目标层位测井曲线响应的形态特征对进行层位划分，将水平井与邻井中具有相同曲线形态的深度段划分为同一层位，生成地层分层表(如表1)；

表1××井区××井地层分层表

起始深度	结束深度	层位名称
			3567.12	3570.13	层1
3570.13	3572.70	层2
			3572.70	3574.66	层3
3574.66	3583.96	层4

步骤4，根据目标层位的顶面构造图，确定出水平井轨迹在其最大延伸方向上的地层倾角(如图5所示)，地层倾角通过下述步骤得到：

4a)拾取水平井井口与井底在地层顶面构造图中的海拔深度，计算出水平井井口与井底的深度差，计算公式为：

ΔH＝ELEVATION_井口-ELEVATION_井底

其中，ELEVATION为海拔深度。

4b)计算水平井井口与井底的水平位移，计算公式为：

4c)计算水平井轨迹在其最大延伸方向上的地层倾角，计算公式为：

$\mathrm{\θ}=arctan\frac{\mathrm{\Δ}H}{\mathrm{\Δ}DISPLACEMENT}$

步骤5，将水平井轨迹与邻井轨迹投影至水平井轨迹最大延伸面上(如图6及图7所示)，投影步骤如下：

5a)计算出水平井井底相对于水平井井口的方位角，计算公式为：

ΔXE＝|XE_井口-XE_井底|

ΔYN＝|YN_井口-YN_井底|

5b)以水平井井口坐标为原点，以步骤(5a)计算出的方位角为角度，做垂直于地面的投影面，即为水平井轨迹最大延伸面；

5c)对水平井与邻井轨迹的每一深度点，计算出该点在水平井轨迹最大延伸面的投影点，计算公式为：

设投影面公式为aX+bY+c＝0

当α＝n×π(n＝0,1,2…)时，

当α≠n×π(n＝0,1,2…)时，

步骤6，根据水平井的分层数据及水平井轨迹在其最大延伸方向上的地层倾角，建立较为准确的油藏剖面模型，较为准确的油藏剖面模型通过下述步骤得到：

6a)在水平井轨迹上，拾取出以步骤3中划分的第一个层位顶部深度所对应的深度点，过该点以步骤4中拾取出的地层倾角为角度计算出该层位顶界面，计算公式为：

$x-\frac{1}{tan\mathrm{\θ}}y-{\mathrm{OFFSET}}_{TOP}+\frac{1}{\tan \mathrm{\θ}}{\mathrm{TVPSS}}_{TOP}=0$

其中，θ为地层倾角，OFFSET_TOP为水平井井眼轨迹与地层顶界面交点的水平偏移量，TVDSS_TOP为水平井井眼轨迹与地层顶界面交点的海拔深度；

6b)在水平井轨迹上，拾取出以步骤3中划分的第一个层位底部深度所对应的深度点，过该点以步骤4中拾取出的地层倾角为角度计算出该层位底界面，计算公式为：

$x-\frac{1}{tan\mathrm{\θ}}y-{\mathrm{OFFSET}}_{BOTTOM}+\frac{1}{\tan \mathrm{\θ}}{\mathrm{TVDSS}}_{BOTTOM}=0$

其中，θ为地层倾角，OFFSET_BOTTOM为水平井井眼轨迹与地层底界面交点的水平偏移量，TVDSS_BOTTOM为水平井井眼轨迹与地层底界面交点的海拔深度；

6c)重复步骤(6a)与步骤(6b)，直至所有层位模型都已生成；

步骤7，根据邻井轨迹在水平井轨迹最大延伸面上投影的目标层位深度点与水平井目标层位深度点的相对位置关系，对邻井在垂直方向上进行深度校正，邻井校正的步骤如下：

7a)计算邻井层位相对于水平井层位的水平位移，计算公式为：

7b)计算邻井层位相对于水平井层位的垂直位移，计算公式为：

7c)根据垂直位移，将邻井轨迹在z轴方向整体增加偏移量Δz，计算公式为：

Δz＝DISPLACEMENT_垂直-z_邻井层位

步骤8，根据水平井地层响应与地层间的关系，在油藏剖面模型中添加若干调整线，使用调整线对模型进行精细调整，使其与测井响应所表现出的地层特征一致，形成精细的油藏剖面模型。

图8和图9为应用本建模方法生成的地层模型，通过对本发明实际应用的效果进行分析可知，相较于传统建模方法，本发明生成的地层模型更符合实际地层特征，且缩短了整个建模流程的工作时间，有效提高了工作效率。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种基于地层产状的水平井油藏剖面建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，获取水平井及其邻井的原始数据资料；

步骤2，对水平井及其邻井的原始数据资料进行数据处理，得到处理后的数据资料；

步骤3，根据水平井及其邻井的原始数据资料及处理后的数据资料进行水平井邻井对比，对水平井及其邻井在目标层位深度段的地层进行层位划分，生成地层分层表；

步骤4，根据目标层位的顶面构造图，确定出水平井轨迹在其最大延伸方向上的地层倾角；

步骤5，将水平井轨迹与邻井轨迹投影至水平井轨迹最大延伸面上；

步骤6，根据地层分层表中水平井的分层数据及水平井轨迹在其最大延伸方向上的地层倾角，建立较为准确的油藏剖面模型；

步骤7，根据邻井轨迹在水平井轨迹最大延伸面上投影的目标层位深度点与水平井目标层位深度点的相对位置关系，对邻井在垂直方向上进行深度校正；

步骤8，根据水平井地层响应与地层间的关系，对油藏剖面模型进行精细调整，形成精细的油藏剖面模型。

2.根据权利要求1所述的一种基于地层产状的水平井油藏剖面建模方法，其特征在于，步骤1中，水平井及其邻井的原始数据资料包括井信息、录井资料及测井资料，其中井信息包括井口坐标、井口海拔、补心高度及磁偏角MAG，录井资料包括深度DEPTH、井斜角DEVI及方位角AZIM；测井资料包括伽马曲线GR、声波曲线AC及密度曲线DEN。

3.根据权利要求2所述的一种基于地层产状的水平井油藏剖面建模方法，其特征在于，步骤2中，通过对原始数据资料的处理，得到井的补心海拔KB、垂深曲线TVD、东西位移曲线XE及南北位移曲线YN，计算公式为：

KB＝井口海拔+补心高度

其中，Δd为测量曲线的采样间隔；在计算出垂深曲线后，使用垂深曲线校正其他测井曲线。

4.根据权利要求3所述的一种基于地层产状的水平井油藏剖面建模方法，其特征在于，通过垂深曲线将深度系统为测深的测井曲线校正为深度系统为垂深的测井曲线，计算公式为：

tvd＝TVD[md]

VDATA[tvd]＝DATA[md]

其中，md为测深数值，tvd为垂深数值，DATA为测深系统的曲线数据，VDATA为垂深系统的曲线数据。

5.根据权利要求1所述的一种基于地层产状的水平井油藏剖面建模方法，其特征在于，步骤3中，通过对水平井及其邻井目标层位测井曲线响应的形态特征进行层位的划分，将水平井与邻井中具有相同曲线形态的深度段划分为同一层位。

6.根据权利要求1所述的一种基于地层产状的水平井油藏剖面建模方法，其特征在于，步骤4中，获取水平井轨迹在其最大延伸方向上的地层倾角的步骤为：

4a)拾取水平井井口与井底在地层顶面构造图中的海拔深度，计算出水平井井口与井底的深度差，计算公式为：

ΔH＝ELEVATION_井口-ELEVATION_井底

其中，ELEVATION为海拔深度；

4b)计算水平井井口与井底的水平位移，计算公式为：

4c)计算水平井轨迹在其最大延伸方向上的地层倾角，计算公式为：

$\mathrm{\θ}=\arctan \frac{\mathrm{\ΔH}}{\mathrm{\ΔDISPLACEMENT}}.$

7.根据权利要求1所述的一种基于地层产状的水平井油藏剖面建模方法，其特征在于，步骤5中，将水平井轨迹与邻井轨迹投影至水平井轨迹最大延伸面的步骤为：

5a)计算出水平井井底相对于水平井井口的方位角，计算公式为：

ΔXE＝|XE_井口-XE_井底|

ΔYN＝|YN_井口-YN_井底|

5b)以水平井井口坐标为原点，以步骤(5a)计算出的方位角为角度，做垂直于地面的投影面，即为水平井轨迹最大延伸面；

5c)对水平井与邻井轨迹的每一深度点，计算出该点在水平井轨迹最大延伸面的投影点，计算公式为：

设投影面公式为aX+bY+c＝0

当α＝n×π时，n＝0,1,2…

当α≠n×π时，

8.根据权利要求1所述的一种基于地层产状的水平井油藏剖面建模方法，其特征在于，步骤6中，较为准确的油藏剖面模型的建立方法步骤为：

6a)在水平井轨迹上，拾取出以步骤3中划分的第一个层位顶部深度所对应的深度点，过该点以步骤4中拾取出的地层倾角为角度计算出该层位顶界面，计算公式为：

$x-\frac{1}{tan\mathrm{\θ}}y-{\mathrm{OFFSET}}_{TOP}+\frac{1}{\tan \mathrm{\θ}}{\mathrm{TVDSS}}_{TOP}=0$

其中，θ为地层倾角，OFFSET_TOP为水平井井眼轨迹与地层顶界面交点的水平偏移量，TVDSS_TOP为水平井井眼轨迹与地层顶界面交点的海拔深度；

6b)在水平井轨迹上，拾取出以步骤3中划分的第一个层位底部深度所对应的深度点，过该点以步骤4中拾取出的地层倾角为角度计算出该层位底界面，计算公式为：

$x-\frac{1}{tan\mathrm{\θ}}y-{\mathrm{OFFSET}}_{BOTTOM}+\frac{1}{\tan \mathrm{\θ}}{\mathrm{TVDSS}}_{BOTTOM}=0$

其中，θ为地层倾角，OFFSET_BOTTOM为水平井井眼轨迹与地层底界面交点的水平偏移量，TVDSS_BOTTOM为水平井井眼轨迹与地层底界面交点的海拔深度；

6c)重复步骤(6a)与步骤(6b)，直至所有层位模型都已生成。

9.根据权利要求1所述的一种基于地层产状的水平井油藏剖面建模方法，其特征在于，步骤7中，邻井在垂直方向上深度校正的步骤为：

7a)计算邻井层位相对于水平井层位的水平位移，计算公式为：

7b)计算邻井层位相对于水平井层位的垂直位移，计算公式为：

7c)根据垂直位移，将邻井轨迹在z轴方向整体增加偏移量Δz，计算公式为：

Δz＝DISPLACEMENT_垂直-z_邻井层位。

10.根据权利要求1所述的一种基于地层产状的水平井油藏剖面建模方法，其特征在于，步骤8中，对油藏剖面模型精细调整的方式为，在油藏剖面模型中添加若干调整线，使用调整线对模型进行微调，使其与测井响应所表现出的地层特征一致。