CN105735977A - 一种随钻测井曲线实时对比方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种随钻测井曲线实时对比方法，属于水平井钻井技术领域。技术方案为：首先进行从测深到垂深的计算；然后选择目标层为基准面，由目标点垂深和基准面垂深计算得到目标点的RSD深度，从而建立RSD刻度标准；平移或旋转地层剖面，在RSD坐标下，当水平段的RSD曲线形态与导眼井的RSD曲线形态一致时，则地层调整工作完成。该方法在校正过程中与地层形态有关，因而可以用来检验对地层倾角的认识是否正确，用于水平井钻井跟踪过程中的地层识别；利用该方法可将所获得的水平段曲线投影至垂直道上，以RSD刻度为标准，使水平段测井曲线与导眼井测井曲线具有相同形态，实现曲线之间的直接对比，利于提高跟踪工作的实时性和准确性。

Description

一种随钻测井曲线实时对比方法

技术领域

本发明涉及一种随钻测井曲线实时对比方法，属于水平井钻井技术领域。

背景技术

在水平井钻井的过程中，为了保证井眼能够在油层中穿行，需要采用随钻测井等技术手段。因此，对随钻测井曲线的对比分析是钻井跟踪过程中极为重要的一个环节。

传统的测井曲线对比方法是采用深度刻度为MD(MeasurementDepth,测深)或者TVD(TrueVerticalDepth,真实垂直深度、垂深)的分析方法，即以测深或垂深为纵坐标，测井参数为横坐标，绘制测井曲线。将导眼井(或邻井)的测井曲线垂直放置，水平段的测井曲线水平放置。但是这样的放置方法中，同一地层的曲线在导眼井和水平段中具有完全不同的形态，使得分析人员只能利用经验将水平段的曲线倒推出垂直方向的形态，不利于进行地层对比。另外一种处理方式是将水平段曲线在TVD坐标下投影到垂直道上，但是如果地层是倾斜的，则同一地层的测井响应会出现在不同深度上，同样不利于对比。而且，在进行多井对比时，需要将多井的测井曲线并列在一起，对测井曲线进行对比分析。

所以，传统的测井解释方法所绘制的测井曲线图形态因受井眼轨迹的影响，应用在水平井钻井跟踪领域时，由于水平段和导眼井段的井眼轨迹相差很大，导致两者的测井曲线形态完全不同，对比结果可信度不高。

发明内容

本发明目的就是为克服上述现有技术的缺陷而提供的一种实时性强、准确度高的一种随钻测井曲线实时对比方法,主要用于水平井钻井跟踪过程中的地层识别。通过对地层倾角的校正，使得绘制出的测井曲线与井眼轨迹无关，而与地层形态有关，使水平段与导眼井段的测井曲线具有相同的形态，实现直接的曲线对比。

发明内容主要包括测深到垂深的转换、RSD(RelativeStrataDepth，相对地层深度)深度计算、地层调整等。

本发明采用的技术方案为：

一种随钻测井曲线实时对比方法，首先进行从测深到垂深的计算；然后选择目标层为基准面，由目标点垂深和基准面垂深计算得到目标点的RSD深度，从而建立RSD刻度标准；平移或旋转地层剖面，在RSD坐标下，当水平段的RSD曲线形态与导眼井的RSD曲线形态一致时，则地层调整工作完成。

下面，对采用的技术方案进行进一步的说明。

测深到垂深的计算具体包括如下步骤：

1)设井口处的测深和垂深都为零；

2)读取上下两测点处的井斜角α_i、α_i-1，上下两测点处的井斜方位角φ_i、φ_i-1，计算上下两测点间的井斜方位角变化量Δφ_i和上下两测点间的测深差值Δl_i，其中i＝1,2,3,…,n；

3)由2)读取和计算出的两侧点处的井斜角、方位角、方位角变化量、侧身差值，计算测量点i(i＝1,2,3,…,n)处的中间参数γ_i和λ_i；

4)计算两点间垂深增量ΔD_i；

5)计算测量点垂深D_i。

因此，由以上步骤获得测量点垂直深度D_i。

测点处RSD深度求取包括以下步骤：

1)选择一个钻进目标层作为RSD(相对地层深度)的基准面。沿着该层面，RSD值为零；

2)确定测井曲线上某测点相对于该目标层的相对地层深度为RSD(h)；

3)建立以RSD深度数值作为绘制测井曲线的纵坐标。

地层剖面调整包括以下步骤：

1)建立以RSD深度为纵坐标、以测井参数(伽马、电阻率等)为横坐标的测井曲线绘制方式；

2)在RSD坐标下，绘制导眼井的测井曲线，并将目标井水平段的测井曲线投影至垂直道上，这样实现了曲线形态的直接对比；

3)调整地层剖面，或平移地层或旋转地层，根据每口井的地质情况以及操作者的经验来设置平移或旋转地层的量值，直到导眼井和目标井水平段的两条测井曲线在RSD深度坐标下的形态接近吻合，说明地层调整成功。

本发明的有益效果是：

1)该方法在校正过程中与地层形态有关，因而可以用来检验对地层倾角的认识是否正确，用于水平井钻井跟踪过程中的地层识别；

2)利用该方法，可将所获得的水平段曲线投影至垂直道上，以RSD刻度为标准，使水平段测井曲线与导眼井测井曲线具有相同形态，实现曲线之间的直接对比，利于提高跟踪工作的实时性和准确性。

附图说明

图1为一组RSD方法计算示例图；其中图1a)为在导眼井和水平段测井曲线GR(伽马)曲线在RSD坐标下的对比，图1b)为水平段GR(伽马)曲线在水平方向显示，图1c)为地层剖面和井轨迹显示。

图2a)、图2b)分别为调整前的RSD曲线图和地层剖面图；

图3a)、图3b)分别为调整后的RSD曲线图和地层剖面图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对该随钻测井曲线实时对比方法进行详细说明。

本发明的一种随钻测井曲线实时对比方法的总体方案是，首先进行从测深到垂深的计算；然后选择目标层为基准面，设定基准面的RSD深度刻度为零，由目标点垂深和基准面垂深计算得到目标点的RSD深度，从而建立RSD刻度标准，这样就可以将水平段测井曲线投影至垂直道上，使导眼井和水平段测井曲线在RSD刻度下直接对比；平移或旋转地层剖面，当水平段的RSD曲线形态与导眼井的RSD曲线形态一致时，则调整工作完成，这时的地层剖面就代表了真实的地层剖面。

测深到垂深的计算：

1)设井口处的测深和垂深为零；

2)读取上下两测点处的井斜角α_i、α_i-1，上下两测点处的井斜方位角φ_i、φ_i-1，计算上下两测点间的井斜方位角变化量Δφ_i和上下两测点间的测深差值Δl_i，其中i＝1,2,3,…,n；

3)利用由2)读取和计算出的两侧点处的井斜角、方位角、方位角变化量、侧身差值，计算测量点i(i＝1,2,3,…,n)处的中间参数γ_i和λ_i；具体计算公式为：

γ_i＝arccos(cosα_i-1cosα_i+sinα_i-1sinα_icosΔφ_i)(1)

${\mathrm{\λ}}_i=\frac{180}{\mathrm{\π}}\frac{\mathrm{\Δ}{L}_i}{{\mathrm{\γ}}_i}\tan \frac{{\mathrm{\γ}}_i}{2}---\left(2\right)$

4)计算两点间垂深增量ΔD_i(i＝1,2,3,…,n)，具体公式为：

ΔD_i＝λ_i(cosα_i-1+cosα_i)(3)

5)计算测量点垂深D_i，具体公式为：

$D_i=\underset{j=0}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{AD}}_j---\left(4\right)$

由以上步骤确定了垂直深度。

RSD刻度建立：

传统的测井曲线通常采用MD-数据点(以测深为纵坐标，测井参数为横坐标)或者TVD-数据点(以垂深为纵坐标，测井参数为横坐标)的方式绘图。RSD方法是采用RSD-数据点(以RSD深度为纵坐标，测井参数为横坐标)的方式绘图。从MD(测深)-数据点方式转换为RSD-数据点方式，测井曲线形态发生了改变。因此，RSD方法具有独特的对比特征。

1)选择水平井的一个钻进目标层作为RSD(相对地层深度)的基准面。沿着该层面，RSD坐标值为零；

2)若选择基准面的垂直深度为TVD₀，测井曲线上某测点对应的垂深为TVD(h)，则该测点相对于该目标层的相对地层深度为：RSD(h)＝TVD₀-TVD(h)；

3)基准面之上的RSD坐标为正，基准面之下的RSD坐标为负，则此距离的数值就是RSD坐标，建立以RSD数值作为绘制测井曲线的纵坐标；

4)在RSD坐标下，绘制导眼井的测井曲线，并将水平井水平段的测井曲线投影至垂直道上，这样实现了曲线形态的直接对比。

地层剖面调整：

考虑到地质模型的复杂性，在调整时必须要依靠专业人员的知识及经验，自动调整很难满足要求。本发明采用了手工调整的方式，认为在二维剖面上，对地质模型的调整操作可以归结为两类，即地层剖面的平移和旋转。根据每口井所在位置的地质情况以及操作者的经验来设置平移或旋转地层的量值，直到导眼井和本井水平段的测井曲线在RSD深度坐标下的形态接近吻合，证明地层调整成功。采用RSD方法后，可以采取曲线拟合的方式来进行测井曲线对比。

1)首先，用鼠标选择需要调整的点，点击调整图标+，在钻井跟踪图中，出现十字交叉线；

2)在弹出的“调整地层模型”对话框中，当选择平移时，是所选的地层剖面整体进行平移操作；当选择旋转的时候，则是以调整点为中心，右侧的地层剖面进行旋转，形成“铰链”式的结果；

3)根据左侧基于RSD刻度的水平段和导眼井的测井曲线形态的吻合度，选择“平移”或者“旋转”地层，进行调整，达到两条曲线形态尽可能一致，点击“确定”则地层剖面调整操作完成。

随钻测井曲线实时对比方法验证：

根据对哈得油田某井的数据进行了随钻测井曲线实时对比方法的分析和验证。

RSD(相对地层深度)方法的计算过程示例如图1所示。其中图1a)为在导眼井和水平段测井曲线GR(伽马)曲线在RSD坐标下的对比，图1b)为水平段GR(伽马)曲线在水平方向显示，图1c)为地层剖面和井轨迹显示。在图1c)中，RSD(相对地层深度)方法首先选择选择“Layer1”标记为的地层作为基准面。沿着“Layer1”层面，RSD值为0。因此，在“Layer1”地层的顶面，RSD等于0，在该地层上方RSD值为正，在该地层下方RSD值为负，如图1a)垂直道测井曲线GR所示。在图1c)中，根据图1a)中左侧曲线导眼井(或邻井)GR曲线，在地层Layer1上方6m处有一个小薄层的显示，该处对应的TVD深度为5035m。由于地层向上倾斜，因此水平段的轨迹会在稍高的地方钻遇此薄层，即5034.3m。由于RSD(相对地层深度)方法计算的是轨迹与地层的距离，因此在水平段轨迹上此薄层与地层“Layer1”的距离仍然是6m。如果直接用TVD(垂直深度)绘图，导眼井和水平段的薄层显示会出现在不同的深度。而用RSD刻度绘图，这2条轨迹的薄层显示则会出现在同一个深度，如图1a)中虚线所示。因此，RSD方法的优点是能够将同一地层的测井响应放在同一个深度显示，并且形态相同，非常有利于地层对比。

地层剖面调整及方法实现中，确定地层剖面需要调整的点后，点击左键，弹出调整地层对话框，在地层剖面调整对话框中，勾选调整的地层顶底(建议全选)，勾选“自动应用”，根据左侧基于RSD刻度的水平段和导眼井的测井曲线GR数值和GR曲线形态的吻合度，选择“平移”或者“旋转”地层，进行调整，达到两条曲线形态尽可能一致，点击“确定”则地层剖面调整操作完成。

调整前的RSD曲线图和地层剖面图如图2a)、图2b)所示。在图2a)中，以导眼井的GR曲线为基准线，将水平段的GR曲线投影至RSD坐标刻度的垂直道上。可以看出，两条曲线相差很大，这说明目前的地层剖面是不正确的。图2b)中地层剖面为均匀向上方倾斜，我们的调整工作就是通过调整地层剖面的倾角，使得图2a)中水平段的RSD曲线能够拟合上导眼井GR曲线。

调整后的RSD曲线图和地层剖面图如图3a)、图3b)所示。从图3a)可以看到，在RSD坐标下，水平段的GR曲线与导眼井的GR曲线形态和数值已经比较相似。图3b)中地层剖面的形态与调整前相比已经有了较大的变化。最主要的区别是在水平距离600～700m之间，地层出现了褶皱。通过与图上方水平道600～700m的测井曲线对比，地层与井轨迹的接触关系完全符合测井曲线的显示。这说明对地层剖面的调整是正确的。从这个例子可以看出，RSD曲线能够将水平段的测井曲线按照地层关系投影到垂直道上，从而实现与垂直道曲线的直接对比，极大的方便了钻井跟踪工作中对地层的解释。

综上所述，认为本专利方法在进行随钻测井曲线实时对比上是一种可行的方法。

Claims (4)

1.一种随钻测井曲线实时对比方法，其特征是:

(一)、进行从测深到垂深的计算；

(二)、选择目标层为基准面，由目标点垂深和基准面垂深计算得到目标点的相对地层深度即RSD，从而建立RSD刻度标准；

(三)、平移或旋转地层剖面，在RSD坐标下，当水平段的RSD曲线形态与导眼井的RSD曲线形态一致时，则地层调整工作完成。

2.根据权利要求1所述的随钻测井曲线实时对比方法，其特征是：

步骤(一)中从测深到垂深的计算具体包括如下步骤：

1)设井口处的测深和垂深都为零；

2)读取上下两测点处的井斜角α_i、α_i-1，上下两测点处的井斜方位角φ_i、φ_i-1，计算上下两测点间的井斜方位角变化量△φ_i和上下两测点间的测深差值△l_i，其中i＝1,2,3,…,n；

3)由2)读取和计算出的两侧点处的井斜角、方位角、方位角变化量、侧身差值，计算测量点i(i＝1,2,3,…,n)处的中间参数γ_i和λ_i；

4)计算两点间垂深增量△D_i；

5)计算测量点垂深D_i；

步骤(二)中建立RSD刻度标准包括以下步骤：

1)选择一个钻进目标层作为RSD深度的基准面，沿着该层面，RSD值为零；

2)确定测井曲线上某测点相对于该目标层的相对地层深度为RSD(h)；

3)建立以RSD深度数值作为绘制测井曲线的纵坐标；

步骤(三)中包括以下步骤：

1)建立以RSD深度为纵坐标、以测井参数为横坐标的测井曲线绘制方式，其中测井参数包括伽马和电阻率；

2)在RSD坐标下，绘制导眼井的测井曲线，并将目标井水平段的测井曲线投影至垂直道上，这样实现了曲线形态的直接对比；

3)调整地层剖面，或平移地层或旋转地层，根据每口井的地质情况以及操作者的经验来设置平移或旋转地层的量值，直到导眼井和目标井水平段的两条测井曲线在RSD深度坐标下的形态接近吻合，表明地层调整成功。

3.根据权利要求2所述的随钻测井曲线实时对比方法，其特征是步骤(一)中的：

3)利用由2)读取和计算出的两侧点处的井斜角、方位角、方位角变化量、侧身差值，计算测量点i(i＝1,2,3,…,n)处的中间参数γ_i和λ_i；具体计算公式为：

γ_i＝arccos(cosα_i-1cosα_i+sinα_i-1sinα_icos△φ_i)(1)

${\mathrm{\λ}}_i=\frac{180}{\mathrm{\π}}\frac{\mathrm{\Δ}{L}_i}{{\mathrm{\γ}}_i}\tan \frac{{\mathrm{\γ}}_i}{2}---\left(2\right)$

4)计算两点间垂深增量△D_i(i＝1,2,3,…,n)，具体公式为：

△D_i＝λ_i(cosα_i-1+cosα_i)(3)

5)计算测量点垂深D_i，具体公式为：

$D_i=\underset{j=0}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{D}_j---\left(4\right).$

4.根据权利要求2所述的随钻测井曲线实时对比方法，其特征是步骤(二)中的RSD刻度建立包括：

1)选择一个钻进目标层作为RSD深度的基准面，沿着该层面，RSD值为零；

2)若选择基准面的垂直深度为TVD₀，测井曲线上某测点对应的垂深为TVD(h)，则该测点相对于该目标层的相对地层深度为：RSD(h)＝TVD₀-TVD(h)；

3)基准面之上的RSD坐标为正，基准面之下的RSD坐标为负，则此距离的数值就是RSD坐标，建立以RSD数值作为绘制测井曲线的纵坐标；

4)在RSD坐标下，绘制导眼井的测井曲线，并将水平井水平段的测井曲线投影至垂直道上，这样实现了曲线形态的直接对比。