CN106019378A - 一种时移测井曲线的动态重构方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种时移测井曲线的动态重构方法，包括以下步骤：确定目标工区的基础数据；直接测量生产井井筒沿目的层垂直厚度的压力变化；确定生产井在目的层位置的水进方式；确定井筒位置在纵向上的压力变化；对生产井在目的层位置按时间进行流体替换模拟，得到目的层位置在不同时间点的含油饱和度；对模拟的目的层位置在不同时间点的含油饱和度进行筛选，得到重构后的测井曲线的含油饱和度；对岩石物理模型进行标定；计算动态重构后的测井曲线的纵波速度、横波速度和密度；通过正演合成得到合成地震数据；将合成地震数据与实际井旁道进行对比，如果动态重构结果满足相关性要求，方法结束；否则，修改岩石物理模型中影响最大的参数，返回上一步。

Description

一种时移测井曲线的动态重构方法

技术领域

本发明涉及一种油气田勘探、开发数据的处理方法，尤其涉及一种时移测井曲线的动态重构方法。

背景技术

石油测井是指在油气田勘探开发阶段，用专门的测井仪器测量钻井剖面的各种参数，并对这些参数进行分析处理，用于地层特征和储层状况分析，以确定各种油气层及井内工程参数的一门科学。石油测井是石油勘探开发的眼睛，在油气田勘探开发的不同阶段，石油测井的目的和任务也不同。开发测井的主要对象为裸眼完成的生产井和下套管的生产井，用于分析目前的生产动态及井内技术状况。其中，下套管之前的井称裸眼井，因此下套管之前进行的测井称为裸眼测井，油水井投入生产后进行的测井称为生产测井。一般来说，裸眼测井的主要目的和任务是发现和评价油气层的储集性能及生产能力，而生产测井的主要目的是监视和分析油气层的开发动态及生产情况。

测井得到的数据通常称为测井曲线，详细的记录了地层岩性和物性在纵向上的细微变化，具有较高的纵向分辨率，在井位置处能准确的计算储层参数，正确评价储层，但测井曲线在空间上有很大的局限性。地震资料连续地记录了地层在横向上的变化，具有较好的横向连续性，在空间上的延展性很好，但纵向分辨率不高。因此，在勘探和开发阶段往往是结合测井曲线和地震数据进行综合对比及研究。但是，测井曲线的采集时间点与地震数据的采集时间点很少一致，当地下储层物性变化较大时，如果直接拿来进行综合研究，会因采集时间点的不一致带来很大误差。因此，需要对测井曲线进行历史回归处理，将实际测井曲线校正到地震数据的采集时间点，为更好、更准确地研究储层建立基础。

测井曲线的采集时间点与地震数据的采集时间点不一致所带来的系统误差，是由于在不同采集时间点的动态数据(主要是含水饱和度)不一致所造成。为了修正误差，以往是根据经验，将测井曲线的动态数据整体增加或减少一个值；但由于油藏的非均质性非常强，物性存在较大差异，在进入油藏开发阶段后，各个位置的动态数据变化规律也势必不一样，导致修正效果较差。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种时移测井曲线的动态重构方法，通过将达西渗流定律应用到时移测井曲线的预测中，大大提高对时移测井重构的精度；再通过岩石物理模型将地下油藏的变化转换为声学上的变化，得到地下油藏在开发过程中纵波速度、横波速度和密度的变化；将这种真实的变化应用到实测的纵波速度、横波速度和密度中，可以将实测的测井曲线回归到地震数据采集的时间点上，在进行测井曲线和地震数据综合研究时，二者基本处于同一采集时间点上，为准确预测地下油藏位置及油藏变化建立良好基础。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种时移测井曲线的动态重构方法，包括以下步骤：

1)根据目标工区的时移地震数据和测井数据，确定目标工区的基础数据，基础数据包括：目标工区的原油密度，目标工区的原油粘度，未开发前目标工区的原始含油饱和度曲线、泥质含量曲线，孔隙度曲线，生产井井筒的横截面积，生产井井筒在目的层的垂直厚度和测量厚度，以及目标工区采集地震数据时间点对应的生产井动态信息；

2)直接测量生产井井筒沿目的层垂直厚度的压力变化；结合目标工区的地质和动态信息，确定生产井在目的层位置的水进方式；通过水进方式和井筒沿目的层垂直厚度的压力变化，确定井筒位置在纵向上的压力变化；

3)根据目标工区的基础数据和井筒位置在纵向上的压力变化，利用达西渗流定律对生产井在目的层位置按时间进行流体替换模拟，得到目的层位置在不同时间点的含油饱和度；

4)验证利用达西渗流定律模拟的目的层位置在两次地震数据采集时间点的含油饱和度结果与实际目标工区在两次采集地震数据时间点时的生产井动态信息规律是否一致；如一致，使用利用达西渗流定律模拟的目的层位置在地震数据采集时间点的含油饱和度结果对测井曲线中已有的含油饱和度进行替换，得到重构后的测井曲线的含油饱和度，进入步骤5)；否则，调整流体替换模拟中的参数，返回步骤3)；

5)利用目标工区的测井解释数据和油藏模型数据对岩石物理模型进行标定，建立地震响应参数与岩石参数之间的非线性关系；根据重构后的测井曲线的含油饱和度，以及油藏的流体参数和静态参数，利用标定后的岩石物理模型，计算动态重构后的测井曲线的纵波速度、横波速度和密度，纵波速度与密度相乘即得到合成的阻抗；

6)利用动态重构后的测井曲线的纵波速度、横波速度和密度进行正演合成，得到合成地震数据；将合成地震数据与实际井旁道进行对比，如果动态重构结果满足相关性要求，方法结束；否则，修改岩石物理模型中影响最大的参数，返回步骤5)。

所述步骤3)中利用达西渗流定律进行流体替换模拟，是指利用达西渗流定律计算原油在单位时间流过砂层的体积流量，根据计算结果预估目的层在不同时间点的含油饱和度。原油在单位时间流过砂层的体积流量的计算公式为：

$\frac{Q}{A}=\frac{k\mathrm{\ρ}g}{\mathrm{\μ}}*J$

式中，Q为原油在单位时间流过砂层的体积流量；A为生产井井筒的横截面积；J为水力坡度，Δh为井筒位置在纵向上的压力变化；L为原油流过的砂层长度，通过实验室估算得到；k为砂层的渗透率；g为重力加速度；ρ为目标工区的原油密度；μ为目标工区的原油粘度。

所述步骤4)中，在流体替换模拟中可以调整的参数包括：实验室估算的砂体长度、井筒位置在纵向上的压力变化以及砂层的渗透率。

所述步骤5)中建立地震响应参数与岩石参数之间的非线性关系，即建立声波参数、弹性参数与岩石物性、流体参数之间的关系；

其中，岩石体积弹性模量的计算公式为：

式中，K为岩石体积弹性模量；K_s为岩石颗粒弹性模量；K_d为干岩石弹性模量；为孔隙度；K_f为流体弹性模量；

流体弹性模量K_f的计算公式为：

$\frac{1}{K_f}=\frac{S_w}{K_w}+\frac{S_o}{K_o}+\frac{(1-S_w-S_o)}{K_g}$

式中，K_w、K_o、K_g分别是水、油、气的弹性模量，S_w、S_o分别是水、油的饱和度，1-S_w-S_o为含气饱和度；

声波在岩石中的纵波速度和横波速度分别为：

$V_p=\sqrt{\frac{K+4/3\mathrm{\μ}}{\mathrm{\ρ}}};V_s=\sqrt{\frac{\mathrm{\μ}}{\mathrm{\ρ}}}$

式中，V_p为纵波速度；V_s为横波速度；μ为岩石剪切模量；ρ为岩石密度。

岩石密度ρ的计算公式为：

式中，ρ_w、ρ_o、ρ_g分别是水、油、气密度，ρ_ma为岩石骨架密度。。

所述步骤6)中，将合成地震数据与实际井旁道进行对比，如果相关性大于0.8，则说明动态重构结果满足相关性要求。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明的一种时移测井曲线的动态重构方法，通过将达西渗流定律应用到时移测井曲线的预测中，大大提高对时移测井重构的精度；再通过岩石物理模型将地下油藏的变化转换为声学上的变化，得到地下油藏在开发过程中纵波速度、横波速度和密度的变化；将这种真实的变化应用到实测的纵波速度、横波速度和密度中，可以将实测的测井曲线回归到地震数据采集的时间点上，在进行测井曲线和地震数据综合研究时，二者基本处于同一采集时间点上，为准确预测地下油藏位置及油藏变化建立良好基础。2、本发明的一种时移测井曲线的动态重构方法，适用于此类动态数据变化的拟合计算，具有重要的实际意义。

附图说明

图1是本发明方法的流程图；

图2(a)、(b)、(c)、(d)是西江工区某生产井的生产动态信息示意图；

图3是强注强采方式下利用达西定律进行流体替换模拟的示意图；

图4是边水方式下利用达西定律进行流体替换模拟的示意图；

图5是底水方式下利用达西定律进行流体替换模拟的示意图；

图6(a)、(b)分别是岩石物理模型1和岩石物理模型2中纵波速度与孔隙度的关系示意图；

图7是通过正演合成的不同时间点纵波速度和横波速度的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明的一种时移测井曲线的动态重构方法，包括以下步骤：

1)根据目标工区的时移地震数据和测井数据，确定目标工区的基础数据，主要包括：目标工区的原油密度，目标工区的原油粘度，未开发前目标工区的原始含油饱和度曲线、泥质含量曲线，孔隙度曲线，生产井井筒的横截面积，生产井井筒在目的层的垂直厚度和测量厚度，以及目标工区采集地震数据时间点对应的生产井动态信息，包括含水饱和度、年产油、累产水、累产油。

其中，原油密度是指原油在地下单位体积内的质量；原油粘度是指原油内部某一部分相对于另一部分流动时摩擦阻力的度量，对于油气运移、聚集和油气田开发是一个很重要的参数。生产井井筒在目的层的垂直厚度是指当所钻井为斜井时从目的层顶端到底端的垂直距离，井筒在目的层的测量厚度是指从目的层顶端沿井筒到底端的测量距离，当所钻井为直井时两个数值相等。

2)直接测量生产井井筒沿目的层垂直厚度的压力变化；结合目标工区的地质和动态信息，确定生产井在目的层位置的水进方式；通过水进方式和井筒沿目的层垂直厚度的压力变化，即可确定井筒位置在纵向上的压力变化。

水进方式又称水驱方式，是指油田在生产开发中油被水替代的方式；通常水进方式有天然能量开发和强注强采两大类，天然能量开发又可细分为底水和边水两种方式。

3)利用达西渗流定律对生产井在目的层位置按时间进行流体替换模拟，得到目的层位置在不同时间点的含油饱和度。

达西渗流定律是流体在多孔介质内运动的基本规律，也是从宏观角度描述渗流过程的统计规律。达西渗流定律可以表示为：

$v=\frac{k\mathrm{\ρ}g}{\mathrm{\μ}}*J---\left(1\right)$

式中，v为流体的渗流速度，Q为流体在单位时间流过介质的体积流量；A为介质的横截面积；J为水力坡度，Δh为测压管水头差；L为流过的介质长度；k为介质的渗透率；g为重力加速度；ρ为流体的密度；μ为流体的动力粘性系数。

可以看出，流体在多孔介质内的渗流速度与水力坡度呈线性关系，所以又称达西线性渗流定律。达西定律作为水在孔隙介质中流动的线性规律，是油藏数值模拟的基础理论，是通过大量的实验总结出的渗流能量损失与渗流速度之间的关系。

流体替换模拟是指利用达西渗流定律计算原油在单位时间流过砂层的体积流量，根据计算结果预估目的层位置在不同时间点的含油饱和度。在本发明方法中，Q为原油在单位时间流过砂层的体积流量；A为生产井井筒的横截面积；L为原油流过的砂层长度，通过实验室估算得到；井筒位置在纵向上的压力变化即为测压管水头差Δh；k为砂层的渗透率；g为重力加速度；ρ为目标工区的原油密度；μ为目标工区的原油粘度。

4)根据目标工区在两次采集地震数据时间点时的生产井动态信息，对利用达西渗流定律模拟的目的层位置在不同时间点的含油饱和度进行筛选，验证利用达西渗流定律模拟的目的层位置在两次地震数据采集时间点的含油饱和度结果与实际的生产井动态信息规律是否一致；如一致，利用最终的达西渗流定律模拟的目的层位置在地震数据采集时间点的含油饱和度结果对测井曲线已有的含油饱和度进行替换，得到重构后的测井曲线的含油饱和度，作为最终的流体替换模拟结果，进入步骤5)；否则，调整流体替换模拟中的参数，返回步骤3)。

其中，生产井动态信息是指生产井进入生产开发阶段后，井筒中在目的层位置随生产开发变化的各动态参数，如压力、日产油、日产水、含油饱和度等，本发明选用含油饱和度。在流体替换模拟中可以调整的参数包括：实验室估算的砂体长度、井筒位置在纵向上的压力变化以及砂层的渗透率。

5)利用目标工区的测井解释数据和油藏模型数据对岩石物理模型进行标定，建立地震响应参数与岩石参数之间的非线性关系，即建立声波参数、弹性参数与岩石物性、流体参数之间的关系；根据重构后的测井曲线的含油饱和度，以及油藏的流体参数和静态参数，利用标定后的岩石物理模型，计算动态重构后的测井曲线的纵波速度、横波速度和密度，纵波速度与密度相乘即得到合成的阻抗。

利用测井数据解释结果以及生产动态或油藏模型对应的测井位置的一些动态参数确定岩石物理模型中的一些常数，这样一个过程称为标定。利用标定后的岩石物理模型进行纵、横波密度正演计算、从而研究岩石岩性、孔隙度、孔隙类型、孔隙流体、流体饱和度等对岩石中弹性参数(如纵波速度、横波速度及衰减)的影响，并提出利用地震响应预测岩石物理性质的理论和方法，是地震响应与储层岩石参数之间联系的桥梁，是进行定量储层预测的基本前提。

本发明所采用的岩石物理模型是Gassmann理论模型，计算时采用Gassmann模型。其中，岩石体积弹性模量的计算公式为：

式中，K为岩石体积弹性模量；K_s为岩石颗粒弹性模量；K_d为干岩石弹性模量；为孔隙度；K_f为流体弹性模量。

流体弹性模量K_f的计算公式为：

$\frac{1}{K_f}=\frac{S_w}{K_w}+\frac{S_o}{K_o}+\frac{(1-S_w-S_o)}{K_g}---\left(3\right)$

式中，K_w、K_o、K_g分别是水、油、气的弹性模量，S_w、S_o分别是水、油的饱和度，1-S_w-S_o为含气饱和度。

声波在岩石中的纵波速度和横波速度分别为：

$V_p=\sqrt{\frac{K+4/3\mathrm{\μ}}{\mathrm{\ρ}}};V_s=\sqrt{\frac{\mathrm{\μ}}{\mathrm{\ρ}}}---\left(4\right)$

式中，V_p为纵波速度；V_s为横波速度；μ为岩石剪切模量；ρ为岩石密度。

岩石密度ρ的计算公式为：

式中，ρ_w、ρ_o、ρ_g分别是水、油、气密度，ρ_ma为岩石骨架密度。

6)利用动态重构后的测井曲线的纵波速度、横波速度和密度，通过iloop软件进行正演合成，得到合成地震数据；将合成地震数据与实际井旁道进行对比，如果相关性大于0.8，则说明动态重构结果满足要求，方法结束；否则，修改岩石物理模型中影响最大的参数，返回步骤5)。

井旁道是指沿生产井井筒的地震道，是从采集的地震数据中抽取出来的，是离生产井最近的地震数据。

下面以应用于西江工区的一个较佳具体实施例，详细说明本发明的一种时移测井曲线的动态重构方法，包括以下步骤：

1)根据西江工区的实际情况，确定目标工区的基础数据，包括：目标工区的原油密度，目标工区的原油粘度，未开发前目标工区的原始含油饱和度曲线、泥质含量曲线，采集测井曲线的测井的孔隙度曲线，生产井井筒的横截面积，生产井井筒在目的层的垂直厚度和测量厚度，和目标工区在2003年和2013年两次采集地震数据时间点对应的生产井动态信息，包括含水饱和度、年产油、累产水、累产油等，如图2(a)、(b)、(c)、(d)所示。

2)直接测量生产井井筒沿目的层垂直厚度的压力变化；结合目标工区的地质和动态信息，由于西江工区是油水两相的管流，确定生产井在目的层位置的水进方式为底水方式；通过水进方式和井筒沿目的层垂直厚度的压力变化，即可确定井筒位置在纵向上的压力变化。

3)利用达西渗流定律对生产井在目的层位置按时间进行流体替换模拟，得到目的层位置在不同时间点的含油饱和度。如图3～图5所示，为了研究需要，分别模拟不同方式的水进模式对流体替换的影响，并进行对比，包括强采强注方式、边水方式和底水方式。

4)根据西江工区在2013年的地震数据采集时间点在目的层的生产井动态信息，对利用达西渗流定律模拟的目的层位置在不同时间点的含油饱和度进行筛选，确定最终的流体替换模拟结果。

5)利用目标工区的测井解释数据和油藏模型数据对岩石物理模型标定，建立地震响应参数与岩石参数之间的非线性关系，即建立声波参数、弹性参数与岩石物性、流体参数之间的关系。根据重构后的测井曲线的含油饱和度，以及油藏的流体参数及弹性参数，利用标定后的岩石物理模型，计算历史回归处理后的测井曲线的纵波速度、横波速度和密度，纵波速度与密度相乘即得到合成的阻抗。如图6(a)、(b)所示，在西江工区中，根据实际情况，选用两组岩石物理模型参数，以补心海拔深度2680m为界限，2680m以上用岩石物理模型1的参数，2680m以下使用岩石物理模型2的参数。

6)如图7所示，利用历史回归处理后的测井曲线的纵波速度、横波速度和密度，以及标定后的岩石物理模型，进行正演地震模拟，得到模拟地震数据；将得到的地震数据与井旁道进行对比，如果相关性大于0.8，则说明历史回归处理结果满足要求，方法结束；否则，修改岩石物理模型中影响最大的参数，返回步骤5)。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、设置位置及其连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (5)

1.一种时移测井曲线的动态重构方法，包括以下步骤：

1)根据目标工区的时移地震数据和测井数据，确定目标工区的基础数据，基础数据包括：目标工区的原油密度，目标工区的原油粘度，未开发前目标工区的原始含油饱和度曲线、泥质含量曲线，孔隙度曲线，生产井井筒的横截面积，生产井井筒在目的层的垂直厚度和测量厚度，以及目标工区采集地震数据时间点对应的生产井动态信息；

2)直接测量生产井井筒沿目的层垂直厚度的压力变化；结合目标工区的地质和动态信息，确定生产井在目的层位置的水进方式；通过水进方式和井筒沿目的层垂直厚度的压力变化，确定井筒位置在纵向上的压力变化；

3)根据目标工区的基础数据和井筒位置在纵向上的压力变化，利用达西渗流定律对生产井在目的层位置按时间进行流体替换模拟，得到目的层位置在不同时间点的含油饱和度；

4)验证利用达西渗流定律模拟的目的层位置在两次地震数据采集时间点的含油饱和度结果与实际目标工区在两次采集地震数据时间点时的生产井动态信息规律是否一致；如一致，使用利用达西渗流定律模拟的目的层位置在地震数据采集时间点的含油饱和度结果对测井曲线中已有的含油饱和度进行替换，得到重构后的测井曲线的含油饱和度，进入步骤5)；否则，调整流体替换模拟中的参数，返回步骤3)；

5)利用目标工区的测井解释数据和油藏模型数据对岩石物理模型进行标定，建立地震响应参数与岩石参数之间的非线性关系；根据重构后的测井曲线的含油饱和度，以及油藏的流体参数和静态参数，利用标定后的岩石物理模型，计算动态重构后的测井曲线的纵波速度、横波速度和密度，纵波速度与密度相乘即得到合成的阻抗；

6)利用动态重构后的测井曲线的纵波速度、横波速度和密度进行正演合成，得到合成地震数据；将合成地震数据与实际井旁道进行对比，如果动态重构结果满足相关性要求，方法结束；否则，修改岩石物理模型中影响最大的参数，返回步骤5)。

2.如权利要求1所述的一种时移测井曲线的动态重构方法，其特征在于，所述步骤3)中利用达西渗流定律进行流体替换模拟，是指利用达西渗流定律计算原油在单位时间流过砂层的体积流量，根据计算结果预估目的层在不同时间点的含油饱和度。原油在单位时间流过砂层的体积流量的计算公式为：

式中，为原油在单位时间流过砂层的体积流量；A为生产井井筒的横截面积；J为 水力坡度，Δh为井筒位置在纵向上的压力变化；L为原油流过的砂层长度，通过实验室估算得到；k为砂层的渗透率；g为重力加速度；ρ为目标工区的原油密度；μ为目标工区的原油粘度。

3.如权利要求1所述的一种时移测井曲线的动态重构方法，其特征在于，所述步骤4)中，在流体替换模拟中可以调整的参数包括：实验室估算的砂体长度、井筒位置在纵向上的压力变化以及砂层的渗透率。

4.如权利要求1所述的一种时移测井曲线的动态重构方法，其特征在于，所述步骤5)中建立地震响应参数与岩石参数之间的非线性关系，即建立声波参数、弹性参数与岩石物性、流体参数之间的关系；

其中，岩石体积弹性模量的计算公式为：

式中，K为岩石体积弹性模量；K_s为岩石颗粒弹性模量；K_d为干岩石弹性模量；为孔隙度；K_f为流体弹性模量；

流体弹性模量K_f的计算公式为：

式中，K_w、K_o、K_g分别是水、油、气的弹性模量，S_w、S_o分别是水、油的饱和度，1-S_w-S_o为含气饱和度；

声波在岩石中的纵波速度和横波速度分别为：

式中，V_p为纵波速度；V_s为横波速度；μ为岩石剪切模量；ρ为岩石密度。

岩石密度ρ的计算公式为：

式中，ρ_w、ρ_o、ρ_g分别是水、油、气密度，ρ_ma为岩石骨架密度。

5.如权利要求1所述的一种时移测井曲线的动态重构方法，其特征在于，所述步骤6)中，将合成地震数据与实际井旁道进行对比，如果相关性大于0.8，则说明动态重构结果满足相关性要求。