CN107622450B - 基于测井资料快速判别水平井具备经济产量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于测井资料快速判别水平井具备经济产量的方法，包括以下步骤：获得水平段测井曲线的峰值，分析高产井和低产井的GR频率直方图的峰值特征；读取全烃最大值QTmax，结合全烃最大值QTmax和频率Fre绘制高产井与低产井的识别图版；结合高产井和低产井的GR峰值特征和高产井与低产井的全烃最大值QTmax识别图版制作交会图，形成判断水平井是否具备经济产量的双参数图版。该方法不仅解决了为了降低成本和风险，水平井测井系列只存在随钻伽马的背景下，如何判断水平井测试产量高低的问题，还可以在水平井测井资料齐全的研究区，作为水平井是否具备经济产量判断的另一种方法，对水平井评价提供佐证。

Description

基于测井资料快速判别水平井具备经济产量的方法

技术领域

本发明涉及油气藏开发技术领域，具体地说，涉及一种针对致密砂岩储层，在水平井开发阶段，基于测井资料快速判别水平井具备经济产量的方法。

背景技术

随着石油工业的迅速发展，勘探开发的油气藏越来越复杂。水平井技术自诞生以来，就在石油钻采行业得到迅速普及。水平井可以大面积贯穿天然裂缝，增加泄油面积，提高单井的控油半径，减少底水锥进和气锥进等，极大限度的开采储层。水平井钻井技术作为提高单井产量和采收率的有效手段之一，在全世界范围内得到了越来越广泛的应用。水平井钻井在国内也得到了迅猛发展。

目前水平井的测井解释主要是围绕井眼轨迹绘制及其与地层关系对比、测井曲线的数值模拟研究和曲线校正等方面开展。根据《水平井测井解释评价技术研究》(武小何，科技信息，2010年22期)可知，中石化集团的胜利油田由于水平井技术起步比较早，每年的完钻井数较多，其水平井的解释技术一直处于较高水准，已开发成功的水平井咨询系统可绘制井轨迹平面投影图、空间投影图、测井曲线垂深校正图、井轨迹测井曲线图、井轨迹测井成果显示图等图件；中石油集团的塔里木油田也是较早开展水平井钻井的几个油田之一，其研制的水平井成图系统软件在井眼轨迹空间展布、井眼轨迹与地层关系对比等方面显示出实用和直观的特点，而在三维非均质地层模型中的电法数值模拟方法及大斜度井测井响应校正等应用上取得相当成效；大庆油田在上世纪90年代中期即已研制出适合大庆低渗透油藏水平井测井资料解释的系统，经过多年来的不断完善，在斜井校直、井眼轨迹绘制、测井资料数字处理方法等方面日趋成熟；中海油的水平井技术基本是引进国外技术，在水平井的测井解释上基本是应用成熟技术；一些科研院所正在进行三维各向异性地层模型中的感应、声波、密度和中子数值模拟方法研究，多年来积累的技术如水平井地层对比、测井曲线异常分析、储层评价等在应用中取得了良好的地质效果。国外在水平井技术发展方面跟国内差距不大。

然而受储层地质条件、环境以及人为因素的一些影响，有相当一部分水平井的测井曲线数量很少，甚至国内外很多油气田的绝大多数水平井只测了随钻伽马曲线。针对这种测井系列单一的水平井，如何用仅有的测井曲线对其进行评价目前还没有一套有效的方法，也基本未见文献报道。因此，在致密砂岩储层范畴，亟需一种利用有限的测井曲线判断水平井是否具备经济产量的分析方法。

发明内容

发明人通过对研究区水平井钻井及测井解释的研究中发现，具体来说，水平井测井解释面临以下几个方面的问题：

一是水平井井型发生巨大变化。水平井井眼轨迹基本沿地层延伸方向，而直井是垂直于地层方向。因此，相对直井来说，水平井最本质的不同在于：介质并不以井眼为对称轴呈径向对称。在水平井测井解释中，各向异性、薄层、倾斜层等情况变得更为复杂。在这种情况下，密度曲线、中子曲线等探测深度相对较浅的测井曲线易受井眼复杂环境影响，测量精度较低，可靠性较差。因此，解释水平井可用的可靠测井资料较少，给测井评价水平井带来非常大的困难。

二是水平井施工难度增加。地层压力、坍塌压力及破裂压力是钻井工程设计中必不可少的重要数据。这些数据对于确定合理的泥浆密度和井身结构有着非常重要的意义。受井型的影响，用于直井泥浆密度计算的公式将不再适用于水平井，所以必须单独建立水平井井壁力学稳定模型。当水平井井眼环境非常复杂时，所测得测井曲线系列将会减少，一方面可以降低施工风险，另一方面可以降低成本。那么，难以计数的水平井只测极少数的测井曲线，制约了测井技术对水平井的认识。

三是地质认识存在误区。井位设计人员过度轻信储层和地质认识，忽视测井曲线的作用，本身设计的测井曲线数量就比较少。然而，实践证明，这导致了大量的水平井钻井达不到设计要求，甚至出现投资浪费的现象。以鄂尔多斯盆地大98井区为例，大牛地气田从勘探开发至今，人们认为对下石盒子组和山西组的地质认识已经非常成熟，而这两个层组也以发育大套砂岩为主。因此，从成本控制的角度出发，该研究区98％的水平井只测了随钻伽马测井，另外还测了一条全烃气测曲线。然而，水平井的产能差异很大，从日产几百方到三四十万方都有分布。以日产气6万方/天作为水平井的经济界限，则水平井钻遇成功率仅为54.76％。

四是水平井测试中只有一个产量值。该产量值是针对水平井整个水平段的测试数据，但对于测井曲线较少的水平井来说，很难在具体的某水平段评价准确。

因此，针对测井系列少的水平井测井解释面临的以上问题，在致密砂岩储层范畴，发明人提出了一种利用有限的测井曲线判断水平井是否具备经济产量的分析方法。该方法可以从以下几个角度入手：一是弄清测井曲线的地质含义。地质内因从根本上决定了不同地质条件下的测井信息响应特征；二是对测井数据进行宏观分析，在划分经济界限的基础上，推测宏观产能界限，避免用少数测井数据评价水平段不准的弊端；三是尝试研究测井曲线的地质含义和含气量之间的关系，从而利用有限的测井曲线，结合研究区的地质背景尝试分析储层高产的有利条件。

本发明的目的是提出一种直观、快速、可操作性强地，可以利用随钻伽马曲线和气测曲线快速准确判别水平井具备经济产量的方法。

本发明提供了一种基于测井资料快速判别水平井具备经济产量的方法，包括以下步骤：获得水平段测井曲线的峰值，分析高产井和低产井的GR频率直方图的峰值特征；读取全烃最大值QTmax，结合全烃最大值QTmax和频率Fre绘制高产井与低产井的识别图版；结合高产井和低产井的GR峰值特征和高产井与低产井的全烃最大值QTmax识别图版制作交会图，形成判断水平井是否具备经济产量的双参数图版。

进一步地，首先确定水平井测试产量达到经济界限的标准，然后定义达到经济产量的水平井为高产井，未达到经济产量的水平井为低产井。

进一步地，在获得水平段测井曲线的峰值步骤中，选取水平井水平段数据，制作该水平段的GR频率直方图并读取GR频率直方图中的GR峰值：当直方图中只有一个GR峰值时，读取该峰值的值，当直方图中有多个GR峰值时，读取该多个峰值的值；当直方图中没有GR峰值时，读取GR的平均值。

进一步第，该方法还包括分析测井曲线的地质含义，建立测井曲线与矿物含量之间的关系。进一步地，利用GR频率直方图的峰值表征不同地层的矿物含量。基于测井曲线与矿物含量之间的关系，确定不同地层条件下高产井和低产井的GR峰值范围。

进一步地，高产井的GR峰值特征多具有单峰特征，且该峰值与孔、渗发育区间更为重合；低产井GR峰值特征多具有双峰或更多峰或无峰特征，且峰值偏向于高泥质含量或致密岩性区间。

进一步地，根据水平井水平段的气测全烃曲线QT的频率直方图，读取全烃最大值记为QTmax。

本发明提供的依据水平井双参数(GR峰值和全烃最大值QTmax)快速判别水平井是否具备经济产量的方法易于实施，可操作性强、准确性高。该方法在鄂尔多斯盆地大牛地气田大98井区应用效果好，判断准确率达90％以上。

该方法不仅解决了为了降低成本和风险，水平井测井系列只存在随钻伽马的背景下，如何判断水平井测试产量高低的问题，还可以在水平井测井资料齐全的研究区，作为水平井是否具备经济产量判断的另一种方法，对水平井评价提供佐证。

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为本发明实施例的水平井双参数法识别产能的流程图。

图2(a)、(b)、(c)为本发明实施例的高产井常具备的GR峰值特征。

图3(a)、(b)、(c)为本发明实施例的低产井常具备的GR峰值特征。

图4(a)、(b)为本发明实施例的水平段GR峰值与水平井测试产量之间的关系。

图5(a)、(b)为本发明实施例的直井岩心分析孔隙度与相应深度下GR值的交会图。

图6(a)、(b)为本发明实施例的依据全烃频率直方图中读取的全烃最大值QTmax和相应的频率Fre研制的高产井与低产井(下石盒子组和山西组)的识别图版。

图7(a)、(b)为本发明实施例的水平井双参数法(下石盒子组和山西组)的识别图版。

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。

本公开提出了一种基于测井资料快速判别水平井具备经济产量的方法，包括以下步骤：获得水平段测井曲线的峰值，分析高产井和低产井的GR频率直方图的峰值特征；读取全烃最大值QTmax，结合全烃最大值QTmax和频率Fre绘制高产井与低产井的识别图版；结合高产井和低产井的GR峰值特征和高产井与低产井的全烃最大值QTmax识别图版制作交会图，形成判断水平井是否具备经济产量的双参数图版。

首先，可以结合气藏工程专业、地质专业，经济评价专业确定水平井测试产量达到经济界限的标准。为了研究的方便，定义达到经济产量的水平井取名为高产井，未达到经济产量的水平井取名为低产井。

在水平段测井曲线的峰值读取过程中，选取水平井水平段数据，制作该水平段的GR频率直方图并读取GR频率直方图中的GR峰值：当直方图中只有一个GR峰值时，读取该峰值的值，当直方图中有两个GR峰值时，读取这两个峰值的值；当直方图中没有GR峰值时，读取GR的平均值。

分析不同地层高产井和低产井的GR频率直方图的峰值特征。一般而言，高产井的GR峰值特征多具有单峰特征，且该峰值与孔、渗发育区间更为重合；低产井GR峰值特征多具有双峰(或更多峰)或无峰特征，且峰值多偏向于高泥质含量或致密岩性区间。另外，不同地层的GR峰值特征也会因岩性或次生孔隙发育特点而有所不同，需系统分析。如大98井区的下石盒子组岩性主要为岩屑石英砂岩，高产井GR峰值范围主要在40～78API之间；但山西组岩性主要为岩屑石英砂岩和石英砂岩，高产井GR峰值范围主要在30～70API之间。

制作水平井水平段的气测全烃曲线QT的频率直方图，读取全烃最大值记为QTmax；结合全烃最大值QTmax和频率Fre研制初步的高产井与低产井识别图版。这一步骤的研究目的在于，判断水平井段的含气状态。

在高产井与低产井分类的基础上，结合GR峰值和全烃最大值QTmax制作交会图，最终形成判断水平井是否具备经济产量的双参数图版。

优选地，本发明的方法还可以分析测井曲线的地质含义，建立矿物特征与储层物性的关系。致密储层的孔渗发育多与次生孔隙有关，而次生孔隙的形成又与矿物特征有密切关系。因此，对于致密储层而言，是有可能找到测井曲线与矿物含量之间内在关系的，且这种关系与石英、长石及岩屑的含量关系紧密相联。即：石英、长石与岩屑的相对比例与储层物性的大小有密不可分的关系，而GR值是这三种矿物含量的间接反映。众多统计表明，储层物性最好的地方常对应于长石溶蚀的高渗带，即GR的范围对应在40-50API之间。这一步骤的研究目的在于，寻找水平井段的孔渗发育有利区。

经过研究发现，通常水平段GR峰值的大小及分布特征与水平井测试高产还是低产的关系是有测井原理和地质背景依据的。GR峰值是单峰、双峰还是没有峰值可以指示水平井钻遇的砂体是否稳定，而GR峰值的大小可以指示水平段储层岩性的变化。

因此，优选地本发明方法通过分析测井曲线的地质含义，建立测井曲线与矿物含量之间的关系。并利用GR频率直方图的峰值表征不同地层的矿物含量。从而基于测井曲线与矿物含量之间的关系，确定不同地层条件下高产井和低产井的GR峰值范围。

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。

如图1所示，本发明实施例提供一种基于测井资料快速判别水平井具备经济产量的方法，包括如下步骤；

首先结合气藏工程专业、地质专业，经济评价专业确定水平井测试产量达到经济界限的标准。定义达到经济产量的水平井取名为高产井，未达到经济产量的水平井取名为低产井。

接下来，读取水平井水平段数据。主要包括两类参数数据：随钻伽马数据和气测全烃数据分析。

在随钻伽马数据分析中，首先研制GR频率直方图。具体地，选取水平井水平段数据，制作该水平段的GR频率直方图并读取GR频率直方图中的GR峰值。

接下来，选取GR峰值，分析GR频率直方图的峰值与水平井产量之间的关系。一般而言，高产井的GR峰值特征多具有单峰特征，且该峰值与孔、渗发育区间更为重合；低产井GR峰值特征多具有双峰(或更多峰)或无峰特征，且峰值多偏向于高泥质含量或致密岩性区间。通常，GR的频率直方图中单峰、双峰和无峰为常见的情况。如果直方图中有多于两个GR的峰值，可以视为无峰的情况进行处理。

接下来，对GR曲线的地质含义进行分析，建立矿物特征与储层物性的关系。致密储层的孔渗发育多与次生孔隙有关，而次生孔隙的形成又与矿物特征有密切关系。因此，对于致密储层而已，是有可能找到测井曲线与矿物含量之间内在关系的，且这种关系与石英、长石及岩屑的含量关系紧密相联。即：石英、长石与岩屑的相对比例与储层物性的大小有密不可分的关系，而GR值是这三种矿物含量的间接反映。

在气测全烃数据分析过程中，首先研制全烃曲线QT的频率直方图。读取全烃最大值记为QTmax；结合全烃最大值QTmax和频率Fre研制初步的高产井与低产井识别图版。

最后，在高产井与低产井分类的基础上，结合GR峰值和全烃最大值QTmax制作交会图，最终形成判断水平井是否具备经济产量的双参数图版。

图2为利用本技术得到的高产井常具备的GR峰值特征。图2(a)是DPH-5井的GR频率直方图，目的层位是下石盒子组，GR峰值为46API，测试无阻流量为13.582万方/天；图2(b)是DPS-25井的GR频率直方图，目的层位是山西组，GR峰值为30API，测试无阻流量为23.273万方/天；图2(c)是DPS-38井的GR频率直方图，目的层位是山西组，GR峰值为42API，测试无阻流量为55.693万方/天。经总结归纳得到，高产井常具备的GR峰值具有以下几个特征：一是峰值图版中，GR多具有单峰特征；二是下石盒子组岩性主要为岩屑石英砂岩，高产井GR峰值范围为40～78API；三是山西组岩性主要为岩屑石英砂岩和石英砂岩，高产井GR峰值范围为30～70API。

图3为利用本技术得到的低产井常具备的GR峰值特征。图3(a)是DP56H井的GR频率直方图，目的层位是下石盒子组，GR峰值为26API和86API，测试无阻流量为0.063万方/天；图3(b)是DPH-52井的GR频率直方图，目的层位是山西组，GR峰值为90API，测试无阻流量为3.125万方/天；图3(c)是DPS-10井的GR频率直方图，目的层位是山西组，没有明显的GR峰值，测试无阻流量为3.971万方/天。经总结归纳得到，低产井常具备的GR峰值具有以下几个特征：一是峰值图版中，GR多具有双峰特征，且峰值多在40-78API范围外；二是峰值图版中，GR有单峰特征，峰值往往大于78API；三是峰值图版中，GR没有明显的峰值特征。

图4为利用本技术得到的水平段GR峰值与水平井测试产量之间的关系。经过研究发现，鄂尔多斯盆地水平段GR峰值的大小及分布特征与水平井测试高产还是低产的关系是有测井原理和地质背景依据的。GR峰值是单峰、双峰还是没有峰值指示的是水平井钻遇的砂体是否稳定，而GR峰值的大小指示的是水平段储层岩性的变化。图4(a)表示，在下石盒子组，当GR峰值<40API时，岩石成分中石英含量增加，岩屑含量减少；硅质胶结物主要以石英次生加大边的形式存在,它是砂岩致密化的重要成岩因素。因此，当GR峰值小于40API时，水平井钻遇效果差的可能性大。当40<GR峰值<78API时，储层岩性主要为岩屑石英砂岩，原生孔隙和次生孔隙共同决定了储层的储集能力。有关本地区的大量的岩相学证据和物性特征表明，次生孔隙主要是长石尤其是钾长石的溶蚀造成的。钾长石的大规模溶蚀会造成钾含量的减少，GR值相对降低。因此，当GR峰值位于40-78API时，特别是GR峰值在50API附近时，有可能会钻到高产水平井。当GR峰值>78API时，储层岩性主要为岩屑砂岩，岩屑的可塑性降低了储层的有效孔隙度，储层整体物性条件偏差。因此，当GR峰值大于78API时，水平井钻遇效果差的可能性大。山西组的情况与下石盒子组整体类似，如图4(b)所示。只是山西组岩石成分中石英含量整体比下石盒子组要略多一些，GR值整体偏低一些，故GR峰值小时30PAPI或大于70API时，水平井钻遇差的可能性比较大。上述GR峰值与水平井产量的关系适用于整个鄂尔多斯盆地，对于其他地区，虽然具体规律可能会与鄂尔多斯盆地的情况不同，但整套研究思路是相似的。

图5为说明矿物特征与储层的物性关系而利用研究区直井岩心分析孔隙度与相应深度下GR值制作的交会图。从图5(a)中可以看出，盒1段GR值位于40-72API之间，特别是GR值位于50API左右时，储层孔隙度达到13％左右，物性整体偏好；当GR值大于72API后，储层物性开始变差，储层孔隙度普遍小于5％。从图5(b)中可以看出，山2段GR值位于40-70API之间，特别是GR值位于40-50API之间时，储层孔隙度达到14％左右，物性整体偏好；当GR值大于70API后，储层物性开始变差，储层孔隙度普遍小于8％。经对该地区大量的调研与研究分析认为，石英、长石与岩屑的相对比例与储层物性的大小有密不可分的关系，而GR值是这三种矿物含量的间接反映。储层物性最好的地方对应的是长石溶蚀的高渗带，即GR的范围对应在40-50API之间，测井GR曲线与地质的关系建立起来。

图6为利用本技术得到的依据全烃频率直方图中读取的全烃最大值QTmax和相应的频率Fre研制的高产井与低产井的识别图版，图6(a)表示下石盒子组，图6(b)表示山西组。经研究发现，气测录井中全烃的最大值与水平段储层含气量有密切的关系。对于下石盒子组储层，当全烃最大值QTmax大于24％时，80％的水平井测试产量达到经济界限；对于山西组储层，当全烃最大值QTmax大于20％时，80％的水平井测试产量达到经济界限。

图7为利用本技术得到最终的水平井双参数法的识别图版，图7(a)表示下石盒子组，图7(b)表示山西组。结合GR峰值和QTmax，得到了适用于判断水平井是否具备经济产量的双参数图版，从该图版上可以看到判断的准确率提高到90％以上。具体的标准如下表所示。

表1下石盒子组高产气井识别标准

表2山西组高产气井识别标准

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易结合不同的研究区得出不同的规律和结论，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

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 (6)

1.一种基于测井资料快速判别水平井具备经济产量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

获得水平段测井曲线的峰值，分析高产井和低产井的GR频率直方图的峰值特征；

读取全烃最大值QTmax，结合全烃最大值QTmax和频率Fre绘制高产井与低产井的识别图版；

结合高产井和低产井的GR峰值特征和高产井与低产井的全烃最大值QTmax识别图版制作交会图，形成判断水平井是否具备经济产量的双参数图版；

其中，进一步包括分析测井曲线的地质含义，建立测井曲线与矿物含量之间的关系；利用GR频率直方图的峰值表征不同地层的矿物含量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定水平井测试产量达到经济界限的标准，定义达到经济产量的水平井为高产井，未达到经济产量的水平井为低产井。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获得水平段测井曲线的峰值步骤中，选取水平井水平段数据，制作该水平段的GR频率直方图并读取GR频率直方图中的GR峰值：当直方图中只有一个GR峰值时，读取该峰值的值，当直方图中有多个GR峰值时，读取该多个峰值的值；当直方图中没有GR峰值时，读取GR的平均值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于测井曲线与矿物含量之间的关系，确定不同地层条件下高产井和低产井的GR峰值范围。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，高产井的GR峰值特征多具有单峰特征，且该峰值与孔、渗发育区间更为重合；低产井GR峰值特征多具有双峰或多峰或无峰特征，且峰值偏向于高泥质含量或致密岩性区间。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据水平井水平段的气测全烃曲线QT的频率直方图，读取全烃最大值记为QTmax。

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