CN106504319A - 井间储层三维对比图的生成方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明所述的井间储层的三维对比方法是以钻井轨迹的三维坐标和井上分层点为基础，将二维剖面下绘制的井间对比连线转换为三维空间中的三维矢量连线并生成三维栅状图。在全部井间对比完成后，对所有三维对比连线进行分类，将相互连接的井间对比连线分为一类，每类均对应一独立的储层单元。计算各类井间对比线的边界，再通过曲面拟合得到各储层单元界面，则能实现储层单元界面的定量表征。这一方法用来提高井间储层对比精度、提高对比效率，实现储层对比、三维可视化与定量界面表征的一体化。

Description

井间储层三维对比图的生成方法及装置

技术领域

本发明涉及油田开发技术的储层描述与表征领域。

背景技术

储层对比对于认识储层结构、指导油田开发具有重要的作用，是地质人员的一项主要研究工作。随着油田井网逐步加密，储层研究精度逐步提高，井间对比的储层单元由复合砂体细化到单砂体甚至单砂体内部构型，这对储层对比技术提出了更高的要求。

传统井间储层对比是在二维剖面中进行的，在二维剖面下，显示与井相关的测井曲线等地质和地球物理信息，并根据这些信息划分单井地层、沉积单元或构型单元，从而获取各井分层点，最后绘制井间对比连线。但是当储层对比所面对的地质对象越来越小时，在二维剖面中进行井间储层对比遇到了许多问题。首先二维剖面下的井间对比得到的是二维对比线，对于地质人员而言，很难直观观察多井对比后形成的井间对比连线的空间三维形态。对于广泛发育的、横向连续性较差的河流相储层，极容易在对比过程出现串层、不闭合等问题，且对比错误在对比过程中难以发现。一旦有错误，往往需要重新对比，效率低，耗费时间多。此外，二维剖面对比成果无法直接转换为空间中的储层单元界面，难以用于后期储层建模工作，这些限制和现实要求都迫切需要建立一种高效的井间储层对比技术，提高井间储层对比精度和效率，实现快速的储层单元界面定量表征。这对于储层精细描述与表征，油田高效开发而言意义重大。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种井间储层三维对比方法及装置，其能够将传统的二维剖面储层对比拓展为三维空间对比，把二维对比连线转换为三维视窗中的三维连线，从而方便地质人员在对比中实时查看井间对比的空间闭合性，提高对比精度和效率。同时把对比成果便捷地转变为储层单元界面，实现对比与建模的一体化。

本发明所述的井间储层三维对比图的生成方法，包括三维井间栅状图的生成方法和三维储层单元界面图的生成方法。

所述三维井间栅状图的生成方法包括：

采集各个单井的井筒数据以分别按一定组织方式形成井筒集合，以对各个单井进行地质界面识别和层次划分，从而获取各个单井的分层数据；

根据各个单井的分层数据在二维剖面绘制出井间二维对比连线，计算出二维剖面上的井间二维对比连线对应的空间三维坐标，以三维多边线的形式存储和表示，从而得到井间三维对比连线；

对全部井间三维对比连线进行分类，将相互连接的井间三维对比连线分为一类，以形成井间对比线组，每一井间对比线组代表一独立的储层单元；

将各个储层单元表示顶部界面的第一三维对比连线和表示底部界面的第二三维对比连线进行相同段数的等比例划分得到每个分段节点的坐标，依次连接第一三维对比连线和第二三维对比连线上对应的分段节点形成多条多边线作为栅状图的栅栏，所述多条多边线构成三维井间栅状图。

在上述三维井间栅状图的生成方法中，所述井筒集合包括井头数据、钻井轨迹数据、分层数据及测井数据。

在上述三维井间栅状图的生成方法中，所述井筒集合能够嵌套包括一个或多个其它井筒集合。

在上述三维井间栅状图的生成方法中，所述井头数据包括井名、井口坐标、补心海拔数据。

在上述三维井间栅状图的生成方法中，所述钻井轨迹数据通过井斜测量获取。

在上述三维井间栅状图的生成方法中，所述钻井轨迹数据通过三维坐标点集合表示，该三维坐标点集合的基本单位元素是三维轨迹点。

在上述三维井间栅状图的生成方法中，当新增、调整或删除井间二维对比连线时，所述井间三维对比连线能够随着井间二维对比连线的变化而变化，从而生成更新后的三维对比结果。

所述三维储层单元界面图的生成方法，包括：

采集各个单井的井筒数据以分别按一定组织方式形成井简集合，以对各个单井进行地质界面识别和层次划分，从而获取各个单井的分层数据；

根据各个单井的分层数据在二维剖面绘制出井间二维对比连线，计算出二维剖面上的井间二维对比连线对应的空间三维坐标，以三维多边线的形式存储和表示，从而得到井间三维对比连线；

对全部井间三维对比连线进行分类，将相互连接的井间三维对比连线分为一类，以形成井间对比线组，每一井间对比线组代表一独立的储层单元；

从每一类井间对比线组中提取点数据形成对比点集合，求取所述对比点集合的凸包作为储层单元的边界，以对比点集合为条件数据，以凸包为边界，通过最小二乘法或克里格插值算法进行曲面拟合得到各个储层单元的三维界面，以实现储层单元的定量刻画。

在上述三维储层单元界面图的生成方法中，所述井筒集合包括井头数据、钻井轨迹数据、分层数据及测井数据。

在上述三维井间栅状图的生成方法中，所述井筒集合能够嵌套包括一个或多个其它井筒集合。

在上述三维储层单元界面图的生成方法中，所述井头数据包括井名、井口坐标、补心海拔数据。

在上述三维储层单元界面图的生成方法中，所述钻井轨迹数据通过井斜测量获取。

在上述三维储层单元界面图的生成方法中，所述钻井轨迹数据通过三维坐标点集合表示，该三维坐标点集合的基本单位元素是三维轨迹点。

在上述三维储层单元界面图的生成方法中，当新增、调整或删除井间二维对比连线时，所述井间三维对比连线能够随着井间二维对比连线的变化而变化，从而生成更新后的三维对比结果。

本发明还提供一种井间储层三维对比图的生成装置，其包括：

单井层位划分模块，用于采集各个单井的井筒数据以分别按一定组织方式形成井筒集合，以对各个单井进行地质界面识别和层次划分，从而获取各个单井的分层数据；

二维剖面井间对比连线绘制模块，用于根据各个单井的分层数据在二维剖面绘制出井间二维对比连线；

三维对比连线生成模块，用于计算出二维剖面上的井间二维对比连线对应的空间三维坐标，以三维多边线的形式存储和表示，从而得到井间三维对比连线；

三维栅状图生成模块，用于对全部井间三维对比连线进行分类，将相互连接的井间三维对比连线分为一类，以形成井间对比线组，每一井间对比线组代表一独立的储层单元；将各个储层单元表示顶部界面的第一三维对比连线和表示底部界面的第二三维对比连线进行相同段数的等比例划分得到每个分段节点的坐标，依次连接第一三维对比连线和第二三维对比连线上对应的分段节点形成多条多边线作为栅状图的栅栏，所述多条多边线构成三维井间栅状图。

进一步地，上述装置还包括二维三维对比连线联动模块，用于当新增、调整或删除井间二维对比连线时，使所述井间三维对比连线随着井间二维对比连线的变化而变化，以生成更新后的三维对比结果。

本发明所述的井间储层三维对比图的生成装置，还可包括：

储层单元三维界面生成模块，用于对全部井间三维对比连线进行分类，将相互连接的井间三维对比连线分为一类，以形成井间对比线组，每一井间对比线组代表一独立的储层单元；从每一类井间对比线组中提取点数据形成对比点集合，求取所述对比点集合的凸包作为储层单元的边界，以对比点集合为条件数据，以凸包为边界，通过最小二乘法或克里格插值算法进行曲面拟合得到各个储层单元的三维界面。

二维三维对比连线联动模块，用于当新增、调整或删除井间二维对比连线时，使所述井间三维对比连线随着井间二维对比连线的变化而变化，以生成更新后的三维对比结果。

本发明的突出优点在于：

1、使得井间对比连线可以在三维视窗显示，建立了二维对比、三维检查的互动对比模式，确保了储层对比的闭合性，提升了对比精度和效率。

2、通过多井井间对比、自动边界划分和曲面拟合，可直观得到空间独立储层单元的边界并实现界面的定量表征，这在传统二维对比中几乎不可能实现。

下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其它的附图。

图1为本发明二维剖面下井上分层点及对比连线。

图2为现有二维对比坐标系z-A1-d。

图3为本发明对比线三维坐标点转换计算方法。

图4为本发明三维视窗中的井间三维对比连线。

图5为本发明三维井间对比栅状图。

图6为本发明井间对比线组的凸包多边形。

图7为本发明曲面拟合得到的储层单元界面。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明实施方式做进一步详细描述。

井间储层三维对比的核心是二维剖面井间对比连线的三维转化以及二维-三维联动对比。应用这一技术可以实现高精度的井间储层对比，准确刻画小尺度地质界面，从而提高储层构型研究精度和质量。井间储层三维对比图的生成方法的实施步骤是：

1、采集每个单井的井筒数据并分别按一定组织方式形成井筒集合。

2、在二维剖面下进行单井地质界面识别和划分。

3、两口临井间储层对比，通过鼠标、数位板等输入工具绘制井间二维对比连线。

4、计算出二维剖面上的井间二维对比连线对应的空间三维坐标，生成井间三维对比连线。

5、对全部井间对比连线分类，将相互连接的井间三维对比连线划归一类，构成井间对比线组，每一井间对比线组即为一独立的储层单元。

6、基于凸包算法计算各井间对比线组的凸包，以通过算法进行曲面拟合得到单一储层单元的三维界面；或根据生成的井间三维对比连线，生成井间对比三维栅状图。

本发明还提供一种生成上述三维井间栅状图和三维储层单元界面图的装置，该装置包括井域数据管理模块和井间对比模块。

其中，井域数据管理模块包括：井头数据I/O模块、钻井轨迹数据I/O模块及测井数据I/O模块。

井域数据管理模块的作用是处理所有与井相关的物理实体，将井数据以层次结构方式组织。其首先定义井筒集合，井筒集合中存储各口井的轨迹数据，并存储与钻井轨迹相关的测井数据和井上分层数据等。对用户而言，这种组织方式可以方便的将井筒按照组织分为不同井筒集合。井筒集合之间的嵌套可以构建复杂的层次结构。一个井筒集合可以包含一个或多个其它井筒集合。

井头数据I/O模块用于井头数据的输入及调取。当地质人员需要添加新的井筒对象到井域中时，首先要指定存储井筒数据的井筒集合，该人机交互的动作由井域数据管理模块完成。然后通过井头数据I/O模块向井筒内添加地质人员定义的井头数据，该井头数据包括井名、井口坐标、定义补心海拔数据。

钻井轨迹数据I/O模块用于添加或调取钻井轨迹数据，钻井轨迹数据定义了钻井轨迹的几何形态。在实际油田中，钻井轨迹是通过井斜测量获取的，其可以通过多种方法定义。

第一种方法包括斜深、倾角和方位角三类数据。当使用这类数据时，将其转换为笛卡尔坐标系中的三维坐标点需要进行数学变化，这类变化在当前石油工业已十分成熟，在此不再赘述。

第二类钻井轨迹的定义方法是通过三维多边线表示。

第三类钻井轨迹定义方法是通过三维坐标点集合(即三维轨迹点集合)表示，集合中的元素为三维坐标点(即一个三维轨迹点)。

本发明即是采用上述第三类钻井轨迹定义方法。钻井轨迹数据I/O模块首先定义一个三维坐标点集合，然后往其内部增加三维坐标点。

测井数据I/O模块用于测井数据的输入与调取。测井数据包含沿钻井轨迹测量的属性值。测井曲线在计算机中通过一维数组存储。对于一般常用的电阻率曲线而言，可以通过单精度浮点数类型数组存储。对于沉积相类型曲线，可以通过整型数组存储。

本发明所述井间对比模块包括：单井层位划分模块、二维剖面井间对比连线绘制模块、三维对比连线生成模块、二维三维对比连线联动模块、三维栅状图生成模块及储层单元三维界面生成模块。

在完成井头数据、钻井轨迹数据的添加后，单井层位划分模块对各井筒(即单井)进行地质界面识别和层次划分，以获取各井简的分层数据。一个分层数据是钻井轨迹上的一个点，其一般与一些可识别事件相关，如地质界面或地球物理层位。许多不同的学科需要使用井分层数据。因此，分层数据可以看为钻井轨迹与一个空间曲面(如地质层位、断层面)的交点。如果多口井穿过同一地质层位，那么这些交点将被视为地层分层数据。这些交点在计算机中可以通过具有x、y、z三个坐标表示。

单井层位划分模块还用于建立对比层位模型并在各井筒上添加实际分层数据。地质人员在划分层位的时候只需要指定地质界面在钻井轨迹上对应的斜深，想要获取该分层点的三维坐标，需要进行匹配查询，这是因为每一个斜深数据部有与之对应的倾角、方位角、X坐标、Y坐标等数据。因此，分层数据I/O模块还会从存储轨迹的类中查找所有轨迹记录，以获取用户指定分层点的三维坐标。

如图1至图4所示，在获得各井分层界面后，对于某一地质界面而言，二维剖面井间对比连线绘制模块可以获得井A1的地质界面分层点坐标(X1，Y1，Z1)和井A2的地质界面分层点坐标(X2，Y2，Z2)。通过A1和A2两点作铅垂剖面形成二维坐标系d-A1-z，二维剖面井间对比连线绘制模块通过记录鼠标或绘图极在坐标系中的轨迹坐标实现，即可得到该坐标系下的一系列坐标(d，Z(d))，d表示A1、A2两点在水平面投影点形成的连线上的任一点距点A1的距离，Z(d)表示该点对应的海拔深度值。当二维剖面井间对比连线绘制模块在该二维剖面绘制出连井对比曲线后，即完成二维剖面下的井间储层对比和二维剖面井间对比连线坐标点记录。井间二维对比连线通过二维多边线记录，其坐标点在计算机中通过二维数组表示。

如图3所示，三维对比连线生成模块根据下述公式将坐标系d-A1-z下的坐标(d，Z(d))转化为三维点坐标(X(d)，Y(d)，Z(d))。随后建立多边线，在其中存储三维点坐标，这一多边线就是三维空间中的井间对比连线，即井间三维对比连线。

井间三维对比连线的各三维坐标在计算机中通过三维数组存储。

二维三维对比连线联动模块用于实时侦测二维对比连线的变化并在三维窗口实时更新三维对比连线，以达到二维三维对比连线的联动。

具体地讲，当二维剖面井间对比连线绘制模块在二维剖面上绘制新的井间对比连线，二维三维对比连线联动模块便根据三维对比连线生成模块计算出的三维坐标序列在三维窗口渲染显示井间三维对比连线；当用户在二维剖面上删除已有的井间二维对比连线时，二维三维对比连线联动模块便删除与之相对应的井间三维对比连线，以保持二维剖面与三维窗口所表达内容的一致性。当任意两口井间的二维对比连线发生变化时，更新多边线，根据二维对比连线的三维坐标序列在三维窗口渲染显示更新后的井间三维对比连线。通过这一步骤，可以实现二维三维连动对比，如图4所示，每当用户在二维窗口完成新增井、调整或删除已有的井间二维对比连线等操作后，在三维窗口会立即生成更新后的对比结果。

为了让三维空间中的显示更为直观清晰，本发明提出了一种三维栅状图构建方法，该方法通过三维栅状图生成模块实现。三维栅状图构建方法以待研究目标地质体的顶、底两条三维对比线分别作为顶、底框架，在其间插入近似垂直的线段。这些线段将通过三维多边线表示，组成多边线的一系列点可以存储属性值(如相代码)，可以作为后期相插值计算的条件数据。

为了实现这一目标，以某一待对比地质对象为例，三维栅状图生成模块首先将各个储层单元表示顶部界面的第一三维对比连线和表示底部界面的第二三维对比连线进行相同段数的等比例划分并得到每个分段节点的坐标。如将第一三维对比连线等比例分为10段，得到每个10个分段节点的坐标，将第二三维对比连线等比例分为10段，得到10个分段节点的坐标。然后依次连接第一三维对比连线和第二三维对比连线上对应的分段节点，则可形成一系列多边线，这些多边线就是栅状图的栅栏，如图5所示，其在计算机中通过集合表示，集合的元素是多边线。通过三维井间栅状图，可以把二维剖面对比结果进行三维展示，得到有关砂体空间结构的直观清晰认识，方便对井间储层连通性等进行定量评估。

对二维剖面对比结果进行三维展示，除了将二维剖面对比结果转化为三维栅状图外，还可以通过曲面拟合得到三维界面来进行直观的展示。该三维界面的生成是通过储层单元三维界面生成模块实现的。

储层单元三维界面生成模块对全部井间三维对比连线进行分类，将相互连接的井间三维对比连线分为一类，形成井间对比线组，每一井间对比线组代表一个独立的储层单元。由于每一条井间三维对比线均是由点组成的，因此，从每一类的井间对比线组中提取点数据，形成对比点集合，求取对比点集合的凸集的交集S，即求取对比点集合的凸包(凸多边形)，即如图6所示。如图7所示，以凸包(凸多边形)作为储层单元的边界，以对比点集合为条件数据，基于最小二乘法或克里格等插值算法进行曲面拟合，即可得到储层单元三维界面，完成对构型界面的定量刻画。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改、等同替换、改进，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种井间储层三维对比图的生成方法，其特征在于，包括：

采集各个单井的井筒数据以分别按一定组织方式形成井筒集合，以对各个单井进行地质界面识别和层次划分，从而获取各个单井的分层数据；

根据各个单井的分层数据在二维剖面绘制出井间二维对比连线，计算出二维剖面上的井间二维对比连线对应的空间三维坐标，以三维多边线的形式存储和表示，从而得到井间三维对比连线；

对全部井间三维对比连线进行分类，将相互连接的井间三维对比连线分为一类，以形成井间对比线组，每一井间对比线组代表一独立的储层单元；

将各个储层单元表示顶部界面的第一三维对比连线和表示底部界面的第二三维对比连线进行相同段数的等比例划分得到每个分段节点的坐标，依次连接第一三维对比连线和第二三维对比连线上对应的分段节点形成多条多边线作为栅状图的栅栏，所述多条多边线构成三维井间栅状图。

2.如权利要求1所述的生成方法，其特征在于，所述井筒集合包括井头数据、钻井轨迹数据、分层数据及测井数据；所述井头数据包括井名、井口坐标、补心海拔数据；所述钻井轨迹数据通过井斜测量获取；所述钻井轨迹数据通过三维坐标点集合表示，该三维坐标点集合的基本单位元素是三维轨迹点。

3.如权利要求1所述的生成方法，其特征在于，所述井筒集合能够嵌套包括一个或多个其它井筒集合。

4.如权利要求1所述的生成方法，其特征在于，当新增、调整或删除井间二维对比连线时，所述井间三维对比连线能够随着井间二维对比连线的变化而变化，从而生成更新后的三维对比结果。

5.一种井间储层三维对比图的生成方法，其特征在于，包括：

采集各个单井的井筒数据以分别按一定组织方式形成井筒集合，以对各个单井进行地质界面识别和层次划分，从而获取各个单井的分层数据；

根据各个单井的分层数据在二维剖面绘制出井间二维对比连线，计算出二维剖面上的井间二维对比连线对应的空间三维坐标，以三维多边线的形式存储和表示，从而得到井间三维对比连线；

对全部井间三维对比连线进行分类，将相互连接的井间三维对比连线分为一类，以形成井间对比线组，每一井间对比线组代表一独立的储层单元；

从每一类井间对比线组中提取点数据形成对比点集合，求取所述对比点集合的凸包作为储层单元的边界，以对比点集合为条件数据，以凸包为边界，通过最小二乘法或克里格插值算法进行曲面拟合得到各个储层单元的三维界面。

6.如权利要求5所述的生成方法，其特征在于，所述井筒集合包括井头数据、钻井轨迹数据、分层数据及测井数据；所述井头数据包括井名、井口坐标、补心海拔数据；所述钻井轨迹数据通过井斜测量获取；所述钻井轨迹数据通过三维坐标点集合表示，该三维坐标点集合的基本单位元素是三维轨迹点。

7.如权利要求5所述的生成方法，其特征在于，所述井筒集合能够嵌套包括一个或多个其它井筒集合。

8.如权利要求5所述的生成方法，其特征在于，当新增、调整或删除井间二维对比连线时，所述井间三维对比连线能够随着井间二维对比连线的变化而变化，从而生成更新后的三维对比结果。

9.一种井间储层三维对比图的生成装置，其特征在于，包括：

单井层位划分模块，用于采集各个单井的井筒数据以分别按一定组织方式形成井筒集合，以对各个单井进行地质界面识别和层次划分，从而获取各个单井的分层数据；

二维剖面井间对比连线绘制模块，用于根据各个单井的分层数据在二维剖面绘制出井间二维对比连线；

三维对比连线生成模块，用于计算出二维剖面上的井间二维对比连线对应的空间三维坐标，以三维多边线的形式存储和表示，从而得到井间三维对比连线；

三维栅状图生成模块，用于对全部井间三维对比连线进行分类，将相互连接的井间三维对比连线分为一类，以形成井间对比线组，每一井间对比线组代表一独立的储层单元；将各个储层单元表示顶部界面的第一三维对比连线和表示底部界面的第二三维对比连线进行相同段数的等比例划分得到每个分段节点的坐标，依次连接第一三维对比连线和第二三维对比连线上对应的分段节点形成多条多边线作为栅状图的栅栏，所述多条多边线构成三维井间栅状图；

二维三维对比连线联动模块，用于当新增、调整或删除井间二维对比连线时，使所述井间三维对比连线随着井间二维对比连线的变化而变化，以生成更新后的三维对比结果。

10.一种井间储层三维对比图的生成装置，其特征在于，包括：

单井层位划分模块，用于采集各个单井的井筒数据以分别按一定组织方式形成井筒集合，以对各个单井进行地质界面识别和层次划分，从而获取各个单井的分层数据；

二维剖面井间对比连线绘制模块，用于根据各个单井的分层数据在二维剖面绘制出井间二维对比连线；

三维对比连线生成模块，用于计算出二维剖面上的井间二维对比连线对应的空间三维坐标，以三维多边线的形式存储和表示，从而得到井间三维对比连线；

储层单元三维界面生成模块，用于对全部井间三维对比连线进行分类，将相互连接的井间三维对比连线分为一类，以形成井间对比线组，每一井间对比线组代表一独立的储层单元；从每一类井间对比线组中提取点数据形成对比点集合，求取所述对比点集合的凸包作为储层单元的边界，以对比点集合为条件数据，以凸包为边界，通过最小二乘法或克里格插值算法进行曲面拟合得到各个储层单元的三维界面；

二维三维对比连线联动模块，用于当新增、调整或删除井间二维对比连线时，使所述井间三维对比连线随着井间二维对比连线的变化而变化，以生成更新后的三维对比结果。