CN107402410A - 一种目标层段地层倾角的检测方法 - Google Patents

一种目标层段地层倾角的检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种目标层段地层倾角的检测方法，包括以下步骤：a)在目标层段以水平位移为参照设置多个间隔范围，分别提取每个间隔范围内的Gr值；b)取第一段间隔范围内的Gr值作为参照值，在一定水平位移范围内的其他段间隔中查找与上述参照值数值相同的Gr值作为对比值；c)按照公式(1)进行计算，得到两点间的地层倾角；d)重复步骤b)和步骤c)，得到目标层段对应的连续地层倾角。本发明提供的检测方法计算速度快，在现场随钻过程中具备实时性且精确度高。实验结果表明，本发明提供的检测方法得到的数据与现场实际结果比较偏差范围为±0.3°，同时多井试验偏差范围为±0.3°。

Description

一种目标层段地层倾角的检测方法
技术领域
本发明涉及石油勘探开发技术领域，更具体地说，是涉及一种目标层段地层倾角的检测方法。
背景技术
页岩气是一种资源潜力巨大的非常规新能源，近年来，对页岩气的大规模勘探开发越来越受到世界各国的高度重视。目前，水平井是页岩气开发最主要的方式，也是页岩生产井最有利的完井方式，保持高效的水平井优质层钻遇率，将能大幅提高页岩气的产量；而要实现能够保持在目标层内钻进，需要的是对目标地层顶底界的准确判断及对于地层倾角的分析和测量。
目前，地层倾角数据可以通过地层倾角测井获取。申请号为200720104285.9的中国专利公开了一种六臂地层倾角测井仪，能够探测地层倾斜角和倾斜方向，得到的倾角测井资料时效性强，对于指导一个区块的勘探开发具有重要作用。地层倾角测井技术在地质构造、沉积等多个领域具有很多优点，能准确判断岩层产状、预测构造高部位，为区块构造提供依据，确定岩石沉积韵律、层理类型和古水流方向，对油藏描述和油田注水开发起着重要的指导作用。在地层倾角测井技术中，地层倾角测井的每个矢量是代表每个深度点的地层在井眼面积范围内测到的产状，井内不同深度点的矢量，集中到一个岩层构造面上，就能将该岩层的构造形态恢复出来，通过地层倾角可以判断地层的宏观特征，确定地层产状、识别断层、不整合面、牵引等；当地层资料质量较好、地层成层性较强且储层的产状清楚时，具有较强的规律性。
此外，地层倾角数据也可以通过对地震数据的分析和解释得出。申请号为201310272811.2的中国专利公开了一种高精度地层倾角估计方法，该方法首先计算梯度向量，然后向量场翻转，在进行向量场翻转、计算向量集合距离、计算向量滤波加权、最后进行向量加权滤波处理。该方法能够保持在同相轴单一方向延伸区域的地层倾角估计的空间一致性，提高倾角估计方法在断层、角度不整合以及褶皱形态的地层结构处的地层倾角估计精确度；该技术方案的算法内容易于实现，计算效率高；同时可以灵活调整分析窗口尺寸，满足不同倾角估计效果的需求，对噪声干扰严重的地震数据，可采用大的分析窗提高倾角估计结果的空间一致性，而对高信噪比的地震数据，采用小的分析窗提高断层和角度不整合区域的倾角估计结果的精确度。
但是，上述两种技术方案获取的地层倾角在现场随钻过程中都不具备实时性，其中地震数据计算的结果更是有很大的误差性。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种目标层段地层倾角的检测方法，本发明提供的检测方法计算速度快，在现场随钻过程中具备实时性且精确度高。
本发明提供了一种目标层段地层倾角的检测方法，包括以下步骤：
a)在目标层段以水平位移为参照设置多个间隔范围，分别提取每个间隔范围内的Gr值；
b)取第一段间隔范围内的Gr值作为参照值，在一定水平位移范围内的其他段间隔中查找与上述参照值数值相同的Gr值作为对比值；
c)按照公式(1)进行计算，得到两点间的地层倾角；
地层倾角＝arcsin((H1-H2)/(S2-S1)) (1)；
其中，H1为参照值对应的水平位移所对应的垂深，S1为参照值对应的水平位移所对应的测深，H2为对比值对应的水平位移所对应的垂深，S2为对比值对应的水平位移所对应的测深；
d)重复步骤b)和步骤c)，得到目标层段对应的连续地层倾角。
优选的，步骤a)中所述目标层段为水平井钻进中两点的方位角差值的绝对值≤1°的地层层段。
优选的，步骤a)中所述间隔范围的大小为10m～30m。
优选的，步骤a)中所述间隔范围的大小均为10m。
优选的，步骤a)中所述每个间隔范围内的Gr值为相应间隔范围内的Gr值的最大值和/或最小值。
优选的，步骤b)中所述一定水平位移范围的大小为400m～600m。
优选的，步骤b)中所述对比值与参照值的显著性水平≤0.05。
优选的，步骤c)中所述参照值对应的水平位移所对应的垂深H1和测深S1通过井斜数据拉格朗日差值计算得到。
优选的，步骤c)中所述对比值对应的水平位移所对应的垂深H2和测深S2通过井斜数据拉格朗日差值计算得到。
优选的，步骤d)中所述重复的次数为4次～8次。
本发明提供了一种目标层段地层倾角的检测方法，包括以下步骤：a)在目标层段以水平位移为参照设置多个间隔范围，分别提取每个间隔范围内的Gr值；b)取第一段间隔范围内的Gr值作为参照值，在一定水平位移范围内的其他段间隔中查找与上述参照值数值相同的Gr值作为对比值；c)按照公式(1)进行计算，得到两点间的地层倾角；所述公式(1)为：地层倾角＝arcsin((H1-H2)/(S2-S1))；其中，H1为参照值对应的水平位移所对应的垂深，S1为参照值对应的水平位移所对应的测深，H2为对比值对应的水平位移所对应的垂深，S2为对比值对应的水平位移所对应的测深；d)重复步骤b)和步骤c)，得到目标层段对应的连续地层倾角。与现有技术相比，本发明提供的检测方法计算速度快，在现场随钻过程中具备实时性且精确度高。实验结果表明，本发明提供的目标层段地层倾角的检测方法得到的数据与现场实际结果比较偏差范围为±0.3°，同时多井试验偏差范围为±0.3°。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种目标层段地层倾角的检测方法，包括以下步骤：
a)在目标层段以水平位移为参照设置多个间隔范围，分别提取每个间隔范围内的Gr值；
b)取第一段间隔范围内的Gr值作为参照值，在一定水平位移范围内的其他段间隔中查找与上述参照值数值相同的Gr值作为对比值；
c)按照公式(1)进行计算，得到两点间的地层倾角；
地层倾角＝arcsin((H1-H2)/(S2-S1)) (1)；
其中，H1为参照值对应的水平位移所对应的垂深，S1为参照值对应的水平位移所对应的测深，H2为对比值对应的水平位移所对应的垂深，S2为对比值对应的水平位移所对应的测深；
d)重复步骤b)和步骤c)，得到目标层段对应的连续地层倾角。
在本发明中，在目标层段以水平位移为参照设置多个间隔范围，分别提取每个间隔范围内的Gr值。本发明对所述水平井钻井技术没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的水平井随钻测井技术即可；在水平井目标层钻进中，方位角一般保持在一个范围。在本发明中，所述目标层段优选为水平井钻进中两点的方位角差值的绝对值≤1°的地层层段。
在本发明中，以水平位移为参照，在目标层段设置多个间隔范围。在本发明中，所述间隔范围的大小优选为10m～30m。在本发明一个优选的实施例中，所述间隔范围的大小均为10m；在本发明另一个优选的实施例中，所述间隔范围的大小均为30m。本发明对所述间隔范围的大小进行限定，通过对所述间隔范围大小的优化选择，能够保持数据的有效，使数据具有较强的代表性，而所述间隔范围太大或太小，会使数据的采集有漏失、干扰，不利于检测方法的实现。本发明对所述间隔范围的个数没有特殊限制，可根据目标层段的大小进行分配。
在目标层段设置好多个间隔范围后，本发明分别提取每个间隔范围内的Gr值。在本发明中，所述Gr值为水平井钻井时随钻测井项目中的自然伽马值，Gr值的变化与目标层段岩性变化存在对应关系，具备很强的代表性；本发明对所述Gr值的测量方法没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的测量方法进行测量即可。
在本发明中，所述每个间隔范围内的Gr值优选为相应间隔范围内的Gr值的最大值和/或最小值，更优选为相应间隔范围内的Gr值的最大值和最小值。在本发明中，提取随钻Gr值在间隔范围内的最大值和最小值，有利于后续对数据的对比分析，同时能够进一步将用于对比分析的数据量进行大幅度压缩，保证计算结果的快速、及时。
完成Gr值的提取后，本发明取第一段间隔范围内的Gr值作为参照值，在一定水平位移范围内的其他段间隔中查找与上述参照值数值相同的Gr值作为对比值。在本发明中，所述第一段间隔范围一般为实际检测过程中，以水平位移为参照的第一段间隔范围，也可采用其他段间隔范围作为所述第一段间隔范围，本发明对此没有特殊限制。在本发明中，所述一定水平位移范围的大小优选为400m～600m，更优选为500m。在本发明中，对水平位移范围的大小进行限定，能够在后续对数据的对比分析过程中，保持足够的运行效率。
在本发明中，所述对比值与参照值的显著性水平优选≤0.05。在本发明中，所述对比值不仅要与参照值的Gr值相同，还需要特征明显，从而保证数据对比分析的有效性。本发明优选还包括对参照值和对比值的数据进行对比分析；所述对比分析的过程优选具体为：
(1)取第一段间隔范围内的Gr最大值，循环与后续间隔中最大、最小值进行比较，差值范围为±5时，对查找到的间隔范围进行标注，相同Gr值作为查找到的Gr对应值；
(2)以上述查找到的Gr对应值为基点保存，向前回溯每米Gr值，两值相同舍弃，不同保存，继续回溯，Gr值与前一保存值比较两值相同舍弃，不同保存，直到保存数量达到设定范围n个，设为X(1)(X1 (1)，……Xn1 (1))；
(3)以第一段间隔范围内相同Gr值为基点保存，向前回溯每米Gr值，两值相同舍弃，不同保存，继续回溯，Gr值与前一保存值比较两值相同舍弃，不同保存，直到保存数量达到设定范围n个，设为X(2)(X1 (2)，……Xn1 (2))；
(4)以第一段间隔范围内相同Gr值为基点保存，向前回溯每米Gr值，两值相同舍弃，不同保存，继续回溯，Gr值与前一保存值比较两值相同舍弃，不同保存，直到保存数量达到设定范围n个，设为X(3)(X1 (3)，……Xn1 (3))；
(5)将X(1)数组分别与X(2)数组、X(3)数组进行均值和方差的显著性检验：
t分布的概率分布函数：
其中，t为自变量，v为t分布的自由度，B(Z,W)为贝塔函数，I(a,b)为不完全贝塔函数；
F分布的概率分布函数：
其中F为自变量，(v1,v2)为F分布的自由度。
假定两个分布有相同方差，但可能有不同均值：
零假设H0：两分布有相同的均值；
检验统计量：
若零假设成立，则认为统计量t服从自由度为v＝n1+n2-2的t分布；
对于t的观察值t0，如果：
a0＝P{|t|>|t0|}＝1-A(t0|v)≤a (6)；
其中a为自定义值，则认为均值有显著性差异。
假定两个分布的方差不相等：
零假设H0：两分布有相同的均值；
检验统计量：
若零假设成立，则这时的统计量t当n1，n2很大时近似服从t分布，其自由度为：
配对样本情况的t检验：
零假设H0：两分布有相同的均值；
检验统计量：
SD＝{[Var(x(1))+Var(x(2))-2COV(x(1)，x(2))]/n}1/2 (11)；
若零假设成立，则认为统计量t服从自由度为v＝n-1的t分布。
方差的F检验：
零假设H0：两分布有相同的方差；
检验统计量：
F＝Var(x(1))/Var(x(2)) (13)；
若零假设成立，则认为统计量t服从自由度为(n1-1,n2-1)的t分布，分布函数为：
Q(F|n1-1,n2-1)(14)；
对统计量F的观察值F0，如果Q(F0|n1-1，n2-1)+1-Q(F0|n2-1，n1-1)为最小值，则认为方差有显著性差异。
完成参照值和对比值数据的对比分析后，本发明按照公式(1)进行计算，得到两点间的地层倾角；
地层倾角＝arcsin((H1-H2)/(S2-S1)) (1)；
其中，H1为参照值对应的水平位移所对应的垂深，S1为参照值对应的水平位移所对应的测深，H2为对比值对应的水平位移所对应的垂深，S2为对比值对应的水平位移所对应的测深。在本发明中，所述参照值对应的水平位移所对应的垂深H1和测深S1优选通过井斜数据拉格朗日差值计算得到；所述对比值对应的水平位移所对应的垂深H2和测深S2优选通过井斜数据拉格朗日差值计算得到。在本发明中，所述井斜数据拉格朗日差值计算方法为本领域技术人员熟知的用于计算垂深和测深的方法，本发明对此没有特殊限制。在本发明中，所述两点间的地层倾角即为参照值和对比值这两点间的地层倾角。
得到上述两点间的地层倾角后，本发明分别取其他段间隔范围内的Gr值作为参照值，重复上述技术方案，得到目标层段对应的连续地层倾角。在本发明中，所述重复的次数优选为4次～8次，更优选为5～6次。在本发明中，所述其他段间隔范围是为了区别所述第一段间隔范围，本发明对此没有特殊限制。
本发明提供了一种目标层段地层倾角的检测方法，包括以下步骤：a)在目标层段以水平位移为参照设置多个间隔范围，分别提取每个间隔范围内的Gr值；b)取第一段间隔范围内的Gr值作为参照值，在一定水平位移范围内的其他段间隔中查找与上述参照值数值相同的Gr值作为对比值；c)按照公式(1)进行计算，得到两点间的地层倾角；所述公式(1)为：地层倾角＝arcsin((H1-H2)/(S2-S1))；其中，H1为参照值对应的水平位移所对应的垂深，S1为参照值对应的水平位移所对应的测深，H2为对比值对应的水平位移所对应的垂深，S2为对比值对应的水平位移所对应的测深；d)重复步骤b)和步骤c)，得到目标层段对应的连续地层倾角。与现有技术相比，本发明提供的检测方法计算速度快，在现场随钻过程中具备实时性且精确度高。实验结果表明，本发明提供的目标层段地层倾角的检测方法得到的数据与现场实际结果比较偏差范围为±0.3°，同时多井试验偏差范围为±0.3°。
为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。以下实施例1～3所用数据均取自长宁H9-2井；实施例4所用的数据取自H10-3井；实施例5所用的数据取自YS108H11-3井。
实施例1
(1)在水平井钻进入目标层段后，即钻进中方位角变化不大，两点的方位角差值的绝对值≤1°的情况下，以水平位移为参照，水平位移每隔10m提取上述10m间隔范围内的Gr值的最大值；
(2)取第一段10m间隔范围内的Gr值的最大值作为参照值，在水平位移500m范围内的其他段10m间隔中查找与上述Gr值相同且特征明显(显著性水平设为0.05)的Gr值作为对比值；
(3)通过井斜数据拉格朗日差值计算，分别得到参照值对应的水平位移所对应的垂深H1和测深S1，以及对比值对应的水平位移所对应的垂深H2和测深S2；
按照公式：
地层倾角＝arcsin((H1-H2)/(S2-S1)) (1)
进行计算，得到两点间的地层倾角；
(4)分别取其他段10m间隔范围内的Gr值的最大值为参照值，重复步骤(2)和步骤(3)进行循环分析，得到目标层段对应的连续地层倾角，分析结果如表1所示。
表1实施例1中目标层段的地层倾角数据
对实施例1中目标层段的地层倾角数据进行验证，结果如表2所示。
表2实施例1中目标层段的地层倾角数据与现场实际数据对比结果
结果表明，本发明实施例1提供的目标层段地层倾角的检测方法得到的数据具有可靠性，且精确度高，与现场实际结果比较偏差范围为±0.3°。
实施例2
(1)在水平井钻进入目标层段后，即钻进中方位角变化不大，两点的方位角差值的绝对值≤1°的情况下，以水平位移为参照，水平位移每隔30m提取上述30m间隔范围内的Gr值的最大值；
(2)取第一段30m间隔范围内的Gr值的最大值作为参照值，在水平位移500m范围内的其他段30m间隔中查找与上述Gr值相同且特征明显(显著性水平设为0.05)的Gr值作为对比值；
(3)通过井斜数据拉格朗日差值计算，分别得到参照值对应的水平位移所对应的垂深H1和测深S1，以及对比值对应的水平位移所对应的垂深H2和测深S2；
按照公式：
地层倾角＝arcsin((H1-H2)/(S2-S1)) (1)
进行计算，得到两点间的地层倾角；
(4)分别取其他段30m间隔范围内的Gr值的最大值为参照值，重复步骤(2)和步骤(3)进行循环分析，得到目标层段对应的连续地层倾角，分析结果如表3所示。
表3实施例2中目标层段的地层倾角数据
实施例3
(1)在水平井钻进入目标层段后，即钻进中方位角变化不大，两点的方位角差值的绝对值≤1°的情况下，以水平位移为参照，水平位移每隔10m提取上述10m间隔范围内的Gr值的最小值；
(2)取第一段10m间隔范围内的Gr值的最小值作为参照值，在水平位移500m范围内的其他段10m间隔中查找与上述Gr值相同且特征明显(显著性水平设为0.05)的Gr值作为对比值；
(3)通过井斜数据拉格朗日差值计算，分别得到参照值对应的水平位移所对应的垂深H1和测深S1，以及对比值对应的水平位移所对应的垂深H2和测深S2；
按照公式：
地层倾角＝arcsin((H1-H2)/(S2-S1)) (1)
进行计算，得到两点间的地层倾角；
(4)分别取其他段10m间隔范围内的Gr值的最小值为参照值，重复步骤(2)和步骤(3)进行循环分析，得到目标层段对应的连续地层倾角，分析结果如表4所示。
表4实施例3中目标层段的地层倾角数据
实施例4
(1)在水平井钻进入目标层段后，即钻进中方位角变化不大，两点的方位角差值的绝对值≤1°的情况下，以水平位移为参照，水平位移每隔10m提取上述10m间隔范围内的Gr值的最大值；
(2)取第一段10m间隔范围内的Gr值的最大值作为参照值，在水平位移500m范围内的其他段10m间隔中查找与上述Gr值相同且特征明显(显著性水平设为0.05)的Gr值作为对比值；
(3)通过井斜数据拉格朗日差值计算，分别得到参照值对应的水平位移所对应的垂深H1和测深S1，以及对比值对应的水平位移所对应的垂深H2和测深S2；
按照公式：
地层倾角＝arcsin((H1-H2)/(S2-S1)) (1)
进行计算，得到两点间的地层倾角；
(4)分别取其他段10m间隔范围内的Gr值的最大值为参照值，重复步骤(2)和步骤(3)进行循环分析，得到目标层段对应的连续地层倾角，分析结果如表5所示。
表5实施例4中目标层段的地层倾角数据
对实施例4中目标层段的地层倾角数据进行验证，结果如表6所示。
表6实施例4中目标层段的地层倾角数据与现场实际数据对比结果
结果表明，本发明实施例4提供的目标层段地层倾角的检测方法得到的数据具有可靠性，且精确度高，与现场实际结果比较偏差范围为±0.2°。
实施例5
(1)在水平井钻进入目标层段后，即钻进中方位角变化不大，两点的方位角差值的绝对值≤1°的情况下，以水平位移为参照，水平位移每隔10m提取上述10m间隔范围内的Gr值的最大值；
(2)取第一段10m间隔范围内的Gr值的最大值作为参照值，在水平位移500m范围内的其他段10m间隔中查找与上述Gr值相同且特征明显(显著性水平设为0.05)的Gr值作为对比值；
(3)通过井斜数据拉格朗日差值计算，分别得到参照值对应的水平位移所对应的垂深H1和测深S1，以及对比值对应的水平位移所对应的垂深H2和测深S2；
按照公式：
地层倾角＝arcsin((H1-H2)/(S2-S1)) (1)
进行计算，得到两点间的地层倾角；
(4)分别取其他段10m间隔范围内的Gr值的最大值为参照值，重复步骤(2)和步骤(3)进行循环分析，得到目标层段对应的连续地层倾角，分析结果如表7所示。
表7实施例5中目标层段的地层倾角数据
对实施例5中目标层段的地层倾角数据进行验证，结果如表8所示。
表8实施例5中目标层段的地层倾角数据与现场实际数据对比结果
结果表明，本发明实施例5提供的目标层段地层倾角的检测方法得到的数据具有可靠性，且精确度高，与现场实际结果比较偏差范围为±0.3°。
同时，通过实施例1，实施例4～5的多井重复试验可知，多井试验偏差范围为±0.3°，试验结果表明，本发明提供的目标层段地层倾角的检测方法得到的数据具有可靠性，且精确度高。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种目标层段地层倾角的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)在目标层段以水平位移为参照设置多个间隔范围，分别提取每个间隔范围内的Gr值；
b)取第一段间隔范围内的Gr值作为参照值，在一定水平位移范围内的其他段间隔中查找与上述参照值数值相同的Gr值作为对比值；
c)按照公式(1)进行计算，得到两点间的地层倾角；
地层倾角＝arcsin((H1-H2)/(S2-S1)) (1)；
其中，H1为参照值对应的水平位移所对应的垂深，S1为参照值对应的水平位移所对应的测深，H2为对比值对应的水平位移所对应的垂深，S2为对比值对应的水平位移所对应的测深；
d)重复步骤b)和步骤c)，得到目标层段对应的连续地层倾角。
2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤a)中所述目标层段为水平井钻进中两点的方位角差值的绝对值≤1°的地层层段。
3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤a)中所述间隔范围的大小为10m～30m。
4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，步骤a)中所述间隔范围的大小均为10m。
5.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤a)中所述每个间隔范围内的Gr值为相应间隔范围内的Gr值的最大值和/或最小值。
6.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤b)中所述一定水平位移范围的大小为400m～600m。
7.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤b)中所述对比值与参照值的显著性水平≤0.05。
8.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤c)中所述参照值对应的水平位移所对应的垂深H1和测深S1通过井斜数据拉格朗日差值计算得到。
9.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤c)中所述对比值对应的水平位移所对应的垂深H2和测深S2通过井斜数据拉格朗日差值计算得到。
10.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤d)中所述重复的次数为4次～8次。
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