CN107229076B - 一种基于测井资料进行温度响应特征分析的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于地球物理勘探领域，提供一种基于测井资料进行温度响应特征分析的方法，所述方法包括：单井测井数据与温度响应特征分析；以及在单井测井数据与温度响应特征综合分析的基础上排除影响因素，进行多井测井数据与温度响应特征分析。本方法运用测井资料的电子数据，在对单井做声波时差、电阻率等测井数据与温度交会分析，明确出每个测井参数的主要影响因素，在此基础上，为确保温度响应分析的可靠性，通过测井综合解释排除岩性、流体等影响因素，然后对多口井进行不同深度、不同岩性声波速度、电阻率与温度测井响应特征的分析，从理论上比单井响应特征更为合理、更加可靠，为下一步温度场反演提供技术支撑。

Description

一种基于测井资料进行温度响应特征分析的方法

技术领域

本发明属于石油地球物理勘探技术，具体是一种利用测井资料实现温度响应分析的方法。针对声波速度、电阻率测井影响因素多，如何排除岩性、地层压力、流体等因素的影响，确保声波速度、电阻率与温度响应关系可靠性的分析方法。

背景技术

地热资源作为储量大、应用广泛的绿色能源，在当今节能环保、能源短缺的国际背景下越来越受到人们的重视。目前地球物理勘探方法由于成本低、对场地没有或很少破坏、勘探深度大、成果直观等优点，表现出极强的生命力。

岩石电阻率、声波速度随温度的响应特征是进行温度场反演的基础，对于解决地热区热源、热储通道等问题具有重要的意义。

目前国内外研究岩石声波速度、电阻率等参数与温度关系主要通过实验来进行。声波速度测量实验岩心主要以砂岩为主，在实验室模拟真实地层温度和压力的条件下，给岩石饱和度不同的油、气、水，进行声波的纵、横波测量，建立储层的声波特性与岩性、含油性及有效压力和温度之间的关系。

对于电阻率温度响应实验分析，前苏联Г.А.切列缅斯基通过大量试验，得出含水岩层电阻率温度关系。2000年Greg Ussher通过实验模拟了常温到高温400度条件下，孔隙度分别为5％，10％，20％条件下，电阻率随温度的变化关系。

很明显这种高温高压条件下的实验对仪器及技术条件要求很高，同时价格昂贵，不可能对地热区所有深度、层位及岩性的样品进行实验，只能采取典型样品分析，由于取样和测试受到实际条件的限制，所测出的岩石物理温度响应特征具有一定的局限性。

因此，本领域亟需一种高效经济的分析方法。

发明内容

本发明目的是提供一种针对地球物理测井数据研究温度响应关系的方法，消除实际测井资料中岩性、压力、流体等因素的影响，提高地球物理温度响应分析精度，为温度场反演提供可靠的技术支撑。

根据本发明的一个方面，提供一种基于测井资料进行温度响应特征分析的方法，所述方法包括：单井测井数据与温度响应特征分析；以及在单井测井数据与温度响应特征综合分析的基础上排除影响因素，进行多井测井数据与温度响应特征分析。

进一步地，所述方法还包括，在进行温度响应特征分析之前，对纸质测井资料的拼接及数字化。

进一步地，所述测井数据包括声波速度、电阻率、自然伽马。

进一步地，单井测井数据与温度响应特征分析的步骤包括，进行声波速度与温度响应特征分析，运用原始的测井数据综合分析声波时差随温度的变化关系。

进一步地，单井测井数据与温度响应特征分析的步骤包括，进行电阻率与温度响应特征分析，运用原始的测井数据综合分析电阻率随温度的变化关系。

进一步地，单井测井数据与温度响应特征分析的步骤还包括，对针对不同层位、不同岩性和/或不同深度的测井数据分别进行温度响应特征分析。

进一步地，在单井测井数据与温度响应特征分析的步骤中分别对单井不同岩性、不同深度的数据进行筛选，然后进行多井测井数据与温度响应特征分析。

进一步地，在单井测井数据与温度响应特征分析的步骤中，根据测井综合解释出每口井的干层与水层，排除岩性、地层中流体对电阻率测井的影响，再进行多井测井数据与温度响应特征分析。

进一步地，多井测井数据与温度响应特征分析的步骤还包括，对针对不同层位、不同岩性和/或不同深度的测井数据分别进行温度响应特征分析。

本发明的基于测井资料进行温度响应特征分析的方法，通过运用地球物理测井资料进行分析，具有高效、经济的优点。此外，与选择典型样品进行实验相比，本发明的方法不受取样和测试等实际条件的限制，具有一定普遍性。而且，本发明的方法可以运用多口井的测井资料，排除岩性、地层压力、流体等因素的影响后，综合分析不同层位、不同岩性的温度响应特征，降低了单口井分析的误差，提高了温度响应特征分析的可靠性，具有速度快、普遍性强的特点。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1是HT2号井的测井响应特征。

图2是NFH1井Nm热储AC与温度的测井响应。

图3是BY1井Jxw热储AC与温度的测井响应。

图4是雄县地热井蓟县系白云岩测井曲线。

图5是不同深度范围内(每隔100m)多井声波时差与温度的响应关系。

图6是不同深度范围内(每隔300m)多井声波时差与温度的响应关系。

图7是蓟县系地层综合因素下单井电阻率与温度的响应关系。

图8是蓟县系白云岩多井电阻率与温度的关系图。

图9是本发明方法的步骤框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本发明提供一种基于测井资料进行温度响应特征分析的方法，所述方法包括：单井测井数据与温度响应特征分析；以及在单井测井数据与温度响应特征综合分析的基础上排除影响因素，进行多井测井数据与温度响应特征分析。

可选地，测井数据可以包括声波速度、电阻率、自然伽马等数据。

地球物理测井是地热勘探开发的重要技术手段，利用测井资料发现和评价含水层及温度变化是一种高效、经济的方法，与昂贵的钻井成本和低效且不低廉的取心试验相比，测井可以快速而准确地从钻孔中直接获取地层的多种物理性质，并通过一定的解释理论和技术，高效地对地层做出精细评价。在地热勘探阶段，测井可以用来识别地层的岩性、地层中流体及矿物成分，分析与温度有关的敏感物性参数，进而对后期的电阻率、温度反演奠定基础。

声波测井是利用岩石的声学性质来研究钻井地质剖面的一种测井方法。声波测井利用声波在岩层中传播，通过检测纵波初至时间来测量岩层声波传播特性，得到的值是滑行波的波速。声波在岩石中的传播速度与岩石的性质、岩层的埋藏深度、地层温度以及孔隙中所充填的流体性质等有关。

电阻率测井是在钻孔中采用布置在不同部位的供电电极和测量电极来测定岩石(包括其中的流体)电阻率的方法。通常所用的有普通电阻率及三电阻率测井系列(深侧向、浅侧向和微侧向电阻率测井)。在地壳和上地幔范围内，岩石电阻率由浅至深由于不同地质构造单元中岩石的组分和结构，以及温度和压力分布情况都有很大差别。

岩石物理参数电阻率受温度的影响比较明显，电阻率与温度的关系与岩石的性质、岩石孔隙度、含水饱和度等有关。岩石速度与温度的关系与岩石岩性、压力及深度等有关。由于电阻率及声波速度随温度变化受到的影响因素较多，如果盲目的运用测井数据直接做出温度响应关系不可能反映出正确的结论。因此，本发明的方法，在对单井做声波时差、电阻率等测井数据与温度交会分析，明确出每个测井参数的主要影响因素，在此基础上，为确保温度响应分析的可靠性，通过测井综合解释排除岩性、流体等影响因素，然后对多口井进行不同深度、不同岩性声波速度、电阻率与温度测井响应特征的分析，从理论上比单井响应特征更为合理、更加可靠，为下一步温度场反演提供技术支撑。

本发明根据测井资料得到与温度相关的测井电子资料。

对于老的纸质测井数据资料，首先进行拍照或扫描，然后运用Coredraw软件对图件拼接、校正，形成整口井完整的资料图件，然后运用NeuraLog软件对图件进行测井曲线数字化，输出las文件。对于有电子数据的测井资料该步骤省略。

首先进行单井温度响应特征综合分析。将每口井的声波速度、电阻率、自然伽马等测井数据与温度进行交会，整体分析其响应特征，由于不同层位、不同岩性的岩石温度响应特征不同，可以对针对不同层位的数据分别进行分析，判析其温度响应的主要影响因素。

具体地，首先进行单井测井数据与温度响应特征分析。运用原始的测井数据综合分析声波时差随温度的变化关系，分析其主要影响因素。为了排除岩性、地层压力、流体等影响因素，分别对每口井不同岩性、不同深度的数据进行筛选，并通过测井解释排除含水层，然后进行多井测井数据与温度响应特征分析，运用多口井的数据整体分析其温度响应特征，确保声波速度与温度响应特征的可靠性。

具体地，进行电阻率与温度响应特征分析，分析电阻率主要的影响因素，根据测井综合解释出每口井的干层与水层，通过岩性划分、干层和含水层的独立交会排除岩性、地层中流体对电阻率测井的影响，再进行多口井的电阻率与温度响应特征的分析。

优选地，单井测井数据与温度响应特征分析的步骤还包括，对针对不同层位、不同岩性和/或不同深度的测井数据分别进行温度响应特征分析。

为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。

参照图9，描述根据本发明一个实施例的测井资料进行温度响应特征分析的方法，所述方法包括：

测井资料的拼接及数字化。在该步骤中，收集纸质测井数据资料，首先进行拍照或扫描，然后运用Coredraw软件对图件拼接、校正，形成整口井完整的资料图件，然后运用NeuraLog软件对图件进行测井曲线数字化，输出las文件。

单井声波速度与温度交会。排除岩性、压力等影响因素后，进行多井不同岩性、不同深度的温度响应分析。

单井电阻率与温度交会。排除岩性、流体等影响因素后，进行多井电阻率与温度响应分析。

获得声波速度、电阻率与温度的整体响应特征。通过地层分段、岩性划分以及干层和含水层的多井数据的交会，定性分析声波速度、电阻率在不同深度、不同岩性及干层、水层情况下随温度变化的整体变化规律。

在根据本发明的方法基于测井资料进行温度响应特征分析之后，可以在本发明的分析基础上进行温度场反演。通过上述测井响应定性分析建立理论基础及目标参数，在此基础上结合地球物理等方法建立热储体与电阻率的定量关系，建立温度反演函数，通过压制温度以外的其他因素，进行方法测试、关键参数修正等分析，最后在测井测温、含水带以及地温梯度纵向约束下进行热储体温度的非线性反演。

应用例

测井资料的交会分析

以雄县地热区为例，收集到该区8口井纸质测井资料，包括声波速度、井温、深浅电阻率、自然伽马、自然电位、孔隙度、渗透率等测井数据，首先对测井资料数字化。

为了研究地热井测井参数与温度的关系，对以上测井数据与温度进行交会分析，主要分析了声波速度、电阻率与温度的响应特征。

分别对明化镇组砂岩及蓟县系白云岩两套热储层进行测井响应分析，整体来看明化镇组砂岩储层电阻率明显低于蓟县系白云岩储层，明化镇组声波时差明显高于蓟县系地层(图1)。从单一层位及岩性来看，明化镇砂岩及蓟县系白云岩声波时差随温度升高有下降趋势(图2、图3)。由于岩性、地层深度、流体等因素都会对声波速度产生影响，如随地层深度的增大，地层压力增加，岩石孔隙变小，同时地温升高。因此，图1-3中所示的声波时差随温度的响应关系是上述综合因素的反映。而要确保声波速度与温度单一因素响应特征的可靠性，须排除其他因素的影响。

雄县地热井声波时差与温度响应特征

为排除岩性、地层压力、流体等因素对声波速度与温度响应关系的影响，需确保在相同的岩性、压力等条件下，分析声波时差与温度的响应关系，为此通过地层分段、岩性划分、干层及含水层解释后进行独立交会、逐一研究。

首先，对研究区8口地热井根据电阻率、伽马、自然电位等测井曲线解释出蓟县系储层的岩性(图4)，排除少量夹杂的泥岩，保证白云岩地层，同时通过测井解释排除地层含水层的影响，然后做蓟县系白云岩不同深度段(排除地层压力的影响)声波速度与温度的交会。图5是地层埋深1000～1600m，每隔100m不同深度的声波速度与温度的关系。可以看出，不同深度范围内，声波时差随温度的升高存在上行趋势。图6是地层埋深1000～1600m深度范围内，每隔300m做得声波速度与温度的交会图，更为直观的展示了声波时差与温度的响应关系。

在同一深度范围(排除地层压力、岩性及流体等因素的影响)内，声波时差受温度影响，随温度的升高存在上行趋势，即声波速度随温度升高存在下降趋势。

雄县地热井电阻率测井响应特征

通过前面的明化镇组砂岩、蓟县系白云岩地层的电阻率与温度测井响应特征可以看出，不同岩性地层电阻率的差异以及与温度的关系(见图1)。单从蓟县系地层电阻率与温度的交会图(图7)来看，电阻率随温度的变化趋势并不明显，这是因为电阻率与温度的关系与岩石的性质、岩石的含水性、岩石孔隙度、水的矿化度等有关，是上述因素的综合反映。由于蓟县系白云岩储层孔隙度、矿化度变化很小(地热田勘查一般是在较小范围内进行的)，分析主要是地层中流体及岩性对电阻率有着重要的影响。因此，通过测井综合解释将蓟县系白云岩储层分出干层与水层，然后分别对白云岩干层、水层进行电阻率与温度的响应特征分析。

排除地层流体及岩性的影响后，从8口井的蓟县系白云岩电阻率与温度关系(图8)看出，中低温电阻率受温度影响，电阻率随温度升高存在明显的下行趋势，且水层电阻率比干层电阻率低。电阻率呈现出水层低、高温低的“双低”现象，对于电法识别热储体提供了理论依据。

总之，通过地球物理测井响应特征的分析，明确并排除温度响应的主要影响因素，建立了电阻率、声波速度与温度的定性响应关系。为下一步的温度场反演奠定基础。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (5)

1.一种基于测井资料进行温度响应特征分析的方法，其特征在于，所述方法包括：

单井测井数据与温度响应特征分析，所述测井数据包括声波速度、电阻率、自然伽马；以及

在单井测井数据与温度响应特征综合分析的基础上排除包括岩性、地层中流体的影响因素，进行多井测井数据与温度响应特征分析，以进行温度场反演；

其中，单井测井数据与温度响应特征分析的步骤包括：

进行电阻率与温度响应特征分析，运用原始的测井数据综合分析电阻率随温度的变化关系；

对针对不同层位、不同岩性和/或不同深度的测井数据分别进行温度响应特征分析；

在单井测井数据与温度响应特征分析的步骤中，根据测井综合解释出每口井的干层与水层，通过岩性划分、干层和含水层的独立交会，排除岩性、地层中流体对电阻率测井的影响，再进行多井测井数据与温度响应特征分析；

在进行温度响应特征分析之后，进行温度场反演，通过测井响应定性分析建立理论基础及目标参数，在此基础上结合地球物理方法建立热储体与电阻率的定量关系，建立温度反演函数，通过压制温度以外的其他因素，进行方法测试、关键参数修正分析，最后在测井测温、含水带以及地温梯度纵向约束下进行热储体温度的非线性反演。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括，在进行温度响应特征分析之前，对纸质测井资料的拼接及数字化。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，单井测井数据与温度响应特征分析的步骤包括，进行声波速度与温度响应特征分析，运用原始的测井数据综合分析声波时差随温度的变化关系。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在单井测井数据与温度响应特征分析的步骤中分别对单井不同岩性、不同深度的数据进行筛选，然后进行多井测井数据与温度响应特征分析。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，多井测井数据与温度响应特征分析的步骤还包括，对针对不同层位、不同岩性和/或不同深度的测井数据分别进行温度响应特征分析。