CN107918158A - 一种岩电参数的计算方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种岩电参数的计算方法及装置。该方法包括：根据取心井段的敏感测井曲线，计算得到所述取心井段的敏感测井曲线的关联维数；根据所述取心井段的敏感测井曲线的关联维数，计算得到所述取心井段的岩电参数关联维数；根据同一凹陷内所有取心井段通过岩电实验得到的岩电参数及所述凹陷内所有取心井段的岩电参数关联维数，拟合出所述凹陷的岩电参数关于岩电参数关联维数的方程；根据所述凹陷内非取心井段的敏感测井曲线，计算得到所述凹陷内非取心井段的岩电参数关联维数，并根据所述凹陷的岩电参数关于岩电参数关联维数的方程，计算得到所述凹陷内非取心井段的岩电参数。根据该方法计算得到的岩电参数误差较小。

Description

一种岩电参数的计算方法及装置

技术领域

本发明涉及地球物理测井技术领域，特别涉及一种岩电参数的计算方法及装置。

背景技术

岩石物理实验是地球物理测井的重要环节，准确的岩电参数为测井综合解释中储层含油饱和度、渗透率等的计算提供依据。

传统的获取岩电参数的方法，通过对一个凹陷内所有取心井段的岩心进行实验分析，得到各个取心井段的实验分析数据，然后进行拟合得到适用于该凹陷内所有井的一套岩电参数。

在实现本发明的过程中，本发明人发现现有技术中至少存在以下问题：

对于岩相变化快、岩性复杂多变的复杂储层，每口井的孔隙类型及孔隙结构相差较大，采用该凹陷公用的岩电参数评价储层含油性时，带来的误差较大。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种岩电参数的计算方法及装置，计算得到的岩电参数误差较小。

具体而言，包括以下技术方案，

一方面，本发明提供了一种岩电参数的计算方法，包括：

根据取心井段的敏感测井曲线，计算得到所述取心井段的敏感测井曲线的关联维数；

根据所述取心井段的敏感测井曲线的关联维数，计算得到所述取心井段的岩电参数关联维数；

根据同一凹陷内所有取心井段通过岩电实验得到的岩电参数及所述凹陷内所有取心井段的岩电参数关联维数，拟合出所述凹陷的岩电参数关于岩电参数关联维数的方程；

根据所述凹陷内的非取心井段的敏感测井曲线，计算得到所述凹陷内的非取心井段的岩电参数关联维数，并根据所述凹陷的岩电参数关于岩电参数关联维数的方程，计算得到所述凹陷内的非取心井段的岩电参数。

可选择地，所述敏感测井曲线包括声波时差曲线、密度曲线及补偿中子曲线。

可选择地，所述根据所述取心井段的敏感测井曲线的关联维数，计算得到所述取心井段的岩电参数关联维数，包括：

将所述取心井段的所述声波时差曲线、密度曲线及补偿中子曲线的关联维数进行加权平均，得到所述取心井段的岩电参数关联维数。

可选择地，所述岩电参数包括胶结指数和饱和度指数。

可选择地，所述根据取心井段的敏感测井曲线，计算得到所述取心井段的敏感测井曲线的关联维数，包括：

根据所述取心井段的敏感测井曲线，利用时间差法重构目标矩阵的相空间矩阵，利用所述目标矩阵的相空间矩阵求解所述取心井段的敏感测井曲线的关联维数。

另一方面，本发明还提供了一种岩电参数的计算装置，包括：

第一计算模块，用于根据取心井段的敏感测井曲线，计算得到所述取心井段的敏感测井曲线的关联维数；

第二计算模块，用于根据所述取心井段的敏感测井曲线的关联维数，计算得到所述取心井段的岩电参数关联维数；

获取模块，用于根据同一凹陷内所有取心井段通过岩电实验得到的岩电参数及所述凹陷内所有取心井段的岩电参数关联维数，拟合出所述凹陷的岩电参数关于岩电参数关联维数的方程；

第三计算模块，用于根据所述凹陷内的非取心井段的敏感测井曲线，计算得到所述凹陷内的非取心井段的岩电参数关联维数，并根据所述凹陷的岩电参数关于岩电参数关联维数的方程，计算得到所述凹陷内的非取心井段的岩电参数。

可选择地，所述敏感测井曲线包括声波时差曲线、密度曲线及补偿中子曲线。

可选择地，所述第二计算模块具体用于：

将所述取心井段的所述声波时差曲线、密度曲线及补偿中子曲线的关联维数进行加权平均，得到所述取心井段的岩电参数关联维数。

可选择地，所述岩电参数包括胶结指数和饱和度指数。

可选择地，所述第一计算模块具体用于：

根据所述取心井段的敏感测井曲线，利用时间差法重构目标矩阵的相空间矩阵，利用所述目标矩阵的相空间矩阵求解所述取心井段的敏感测井曲线的关联维数。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果：

本发明提供的岩电参数的计算方法及装置，根据取心井段的敏感测井曲线，计算得到该取心井段的敏感测井曲线的关联维数；根据该取心井段的敏感测井曲线的关联维数，得到该取心井段岩电参数关联维数；根据同一凹陷内所有取心井段通过岩电实验得到的岩电参数及对应的岩电参数关联维数，拟合出该凹陷的岩电参数关于关联维数的方程；该凹陷的其他井可根据测井曲线计算得到岩电参数关联维数，进而根据该凹陷的岩电参数关于岩电参数关联维数的方程，即可计算得到岩电参数。本发明提供的岩电参数计算方法是基于同一凹陷取心井段的测井曲线计算得到取心井段的岩电参数关联维数，并根据岩电参数关联维数及岩电实验得到的岩电参数拟合得到该凹陷内的岩电参数关于岩电参数关联维数的方程，该凹陷的非取心井段根据此方程计算得到的岩电参数误差较小。

附图说明

为了更清楚地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作简单地介绍，显而易见地，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例中一种岩电参数的计算方法的流程图；

图2是本发明一实施例中一种岩电参数的计算装置的框图；

图3是本发明一实施例中A凹陷的岩电参数计算方程的拟合曲线；

图4是本发明一实施例中A凹陷的A3井、A22井和A23井部分井段的岩电参数的曲线。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本实施例提供了一种岩电参数的计算方法，如图1所示，包括步骤S101、S102、S103和S104。下面对各步骤进行具体介绍。

步骤S101：根据取心井段的敏感测井曲线，计算得到取心井段的敏感测井曲线的关联维数。

具体地，敏感测井曲线包括声波时差曲线、密度曲线及补偿中子曲线。这三种测井曲线对岩电参数的影响较大，因此采用这三种测井曲线来计算岩电参数关联维数。需要说明的是，本发明不对此进行限定，也可根据凹陷的实际情况，采用其他测井曲线来计算岩电参数关联维数。

需要说明的是，通过大量调查，确定该研究区块的测井曲线具有分形特征，再采用该发明提供的计算岩电参数的方法计算岩电参数。

岩电参数的计算过程为根据取心井段的敏感测井曲线，利用时间差法重构目标矩阵的相空间矩阵，再利用目标矩阵的相空间矩阵求解取心井段的敏感测井曲线的关联维数。

具体地，根据取心井段的敏感测井曲线，利用时间差法重构目标矩阵的相空间矩阵具体过程为：

将选定的取心井段的测井曲线上的值进行插值离散，得到一组间隔为Δt的单变量序列，即x₁，x₂，x₃，…，x_n；

设定一个长度为L的目标窗口，从单变量序列中提取起始变量为x_i、长度为L的序列对象进行研究，研究完成后目标窗口将起始变量向后移动Δt即起始变量为x_i+1并且重新提取对象完成研究。

根据相空间重构的法则，对目标窗口内的数据重构，得到目标矩阵的相空间矩阵，即

式中，m为重构的相空间的维数；x_i为重构后的相空间中的矢量；τ为延迟时间；n为原时间序列的点数(或长度)；N为重构后的相空间矢量的个数，N＝n-(m-1)τ。

上述重构相空间矩阵的过程相当于将一维的序列映射到m维欧氏空间，在重构空间中的轨线上原系统保持微分同胚，即只要m和τ选择恰当，就可以在拓扑等价的意义下恢复原来系统的性态。

需要说明的是在重构相空间矩阵的过程中，Δt、m和τ的值均是人为设定的，可通过多次尝试，优选出最佳的值。

具体地，利用目标矩阵的相空间矩阵求解取心井段的敏感测井曲线的关联维数的方法为：

任选m维相空间中点集的一点作为吸引子，计算另外N-1个点到它的距离，则可以统计出落于以吸引子为中心、以r为半径的体积元中点的个数，从而得到测井曲线关联函数，为

式中，H(x)为Heaviside阶跃函数，即

令d_max为吸引子在m维相空间中的最大伸展距离，则当r≥d_max时，相空间中所有点均落在以r为半径的体积元中，则此时有

由此可以看出测井曲线关联函数是一个累积分布函数，反映了相空间中吸引子与其他点之间距离小于r的分布概率，因此有：

C_m(r)＝(r/d_max)^D(m,r),r≤d_max；

式中，D(m,r)是与m及r有关的常数。

则对于两个不同的半径r₁和r₂有

对上式两边取对数，可得到

lnC_m(r₂)-lnC_m(r₁)＝D₂(m,r₂)ln(r₂/d_max)-D₁(m,r₁)ln(r₁/d_max)；

当|r₂-r₁|很小时，有D₁(m,r₁)≈D₂(m,r₂)，那么可得到即因此，D₂(m,r)是lnC_m(r)-lnr曲线的斜率，当r→0时，可以得到关联维数为D₂＝lim_r→0D₂(m,r)。

因此，画出双对数曲线lnC_m(r)-lnr，取其中线性度比较好的部分，对其进行线性拟合，拟合出直线的斜率即为测井曲线所对应的关联维数。

通过上述过程，根据声波时差曲线、密度曲线及补偿中子曲线可分别计算得到声波时差曲线关联维数D-AC、密度曲线关联维数D-DEN及补偿中子曲线关联维数D-CNL。

步骤S102：根据取心井段的敏感测井曲线的关联维数，计算得到该取心井段的岩电参数关联维数。

具体地，将步骤S101中计算得到的声波时差曲线关联维数D-AC、密度曲线关联维数D-DEN及补偿中子曲线关联维数D-CNL，进行加权平均，得到该取心井段的岩电参数关联维数D-M。

需要说明的是，本发明不对加权平均计算中的权重系数进行限定，可根据实际情况设定权重系数。

步骤S103：根据同一凹陷内所有取心井段通过岩电实验得到的岩电参数及该凹陷内所有取心井段的岩电参数关联维数，拟合出该凹陷的岩电参数关于岩电参数关联维数的方程。

具体地，用户预设拟合方程的形式，计算机根据采集的数据及预设的拟合方程的形式，确定拟合方程的系数，进而得到拟合方程。需要说明的是，本发明不对拟合方程的形式进行限定，可根据具体情况由用户设定。

具体地，岩电参数包括胶结指数和饱和度指数。

例如，根据某地A凹陷的所有取心井段的敏感测井曲线通过步骤S101和步骤S102计算得到所有取心井段的岩电参数关联维数。如图3所示，根据A凹陷所有取心井段的岩电参数关联维数及通过岩电实验得到的岩电参数，拟合得到A凹陷的岩电参数关于岩电参数关联维数的方程，拟合得到的方程为：

饱和度指数n＝0.8768*(D-M)-0.2241；

胶结指数m＝-0.3159*(D-M)+1.9973。

需要说明的是，通过岩电实验测定岩电参数的方法是该领域技术人员所熟知的，本发明不再进行详述。

步骤S104：根据该凹陷内的非取心井段的敏感测井曲线，计算得到该凹陷内的非取心井段的岩电参数关联维数，并根据该凹陷的岩电参数关于岩电参数关联维数的方程，计算得到该凹陷内的非取心井段的岩电参数。

具体地，根据该凹陷内的非取心井段的敏感测井曲线，通过步骤S101和步骤S102，可计算得到非取心井段的岩电参数关联维数，具体的计算过程本发明不再进行赘述。根据计算得到的非取心井段的岩电参数关联维数和该凹陷的岩电参数关于岩电参数关联维数的方程，即可计算得到非取心井段的岩电参数。

需要说明的是，本实施例提供的岩电参数的计算方法可用于复杂储层的岩电参数的计算，但本发明不对此进行限定。

根据A凹陷的岩电参数关于岩电参数关联维数的方程和A凹陷的非取心井段A3井、A22井和A23的测井曲线，计算得到非取心井段的岩电参数。图4中各曲线为A凹陷的A3井、A22井和A23井部分井段的岩电参数的曲线。

本实施例提供的岩电参数计算方法，基于同一凹陷取心井段的测井曲线计算得到该取心井段的岩电参数关联维数，并基于取心井段的岩电参数关联维数及岩电实验得到的岩电参数，拟合得到该凹陷内的岩电参数关于岩电参数关联维数的方程，该凹陷的非取心井段根据此方程计算得到的岩电参数误差较小，从而根据岩电参数进行的相关计算误差也较小。

实施例二

对应于实施例一，本实施例提供了一种岩电参数的计算装置，如图2所示，包括第一计算模块201、第二计算模块202、获取模块203和第三计算模块204。下面对各模块进行具体介绍。

第一计算模块201，用于根据取心井段的敏感测井曲线，计算得到该取心井段的敏感测井曲线的关联维数。

具体地，敏感测井曲线包括声波时差曲线、密度曲线及补偿中子曲线。这三种测井曲线对岩电参数的影响较大，因此采用这三种测井曲线来计算岩电参数关联维数。需要说明的是，本发明不对此进行限定，也可根据凹陷的实际情况，采用其他测井曲线来计算岩电参数关联维数。

需要说明的是，对要研究的区块进行大量调查，确定该研究区块的油井的测井曲线具有分形特征，再采用该发明提供的计算岩电参数的方法计算岩电参数。

岩电参数的计算过程为根据取心井段的敏感测井曲线，利用时间差法重构目标矩阵的相空间矩阵，再利用目标矩阵的相空间矩阵求解取心井段的敏感测井曲线的关联维数。

具体地，根据取心井段的敏感测井曲线，利用时间差法重构目标矩阵的相空间矩阵具体方法为：

将选定的取心井段的测井曲线上的值进行插值离散，得到一组间隔为Δt的单变量序列，即x₁，x₂，x₃，…，x_n；

设定一个长度为L的目标窗口，从单变量序列中提取起始变量为x_i、长度为L的序列对象进行研究，研究完成后目标窗口将起始变量向后移动Δt即起始变量为x_i+1并且重新提取对象完成研究。

根据相空间重构的法则，对目标窗口内的数据重构，得到目标矩阵的相空间矩阵，即

式中，m为重构的相空间的维数；x_i为重构后的相空间中的矢量；τ为延迟时间；n为原时间序列的点数(或长度)；N为重构后的相空间矢量的个数，N＝n-(m-1)τ。

上述重构相空间矩阵的过程相当于将一维的序列映射到m维欧氏空间，在重构空间中的轨线上原系统保持微分同胚，即只要m和τ选择恰当，就可以在拓扑等价的意义下恢复原来系统的性态。

需要说明的是在重构相空间矩阵的过程中，Δt、m和τ的值均是人为设定的，可通过多次尝试，优选出最佳的值。

具体地，利用目标矩阵的相空间矩阵求解取心井段的敏感测井曲线的关联维数的方法为：

任选m维相空间中点集的一点作为吸引子，计算另外N-1个点到它的距离，则可以统计出落于以吸引子为中心、以r为半径的体积元中点的个数，从而得到测井曲线关联函数，为

式中，H(x)为Heaviside阶跃函数，即

令d_max为吸引子在m维相空间中的最大伸展距离，则当r≥d_max时，相空间中所有点均落在以r为半径的体积元中，则此时有

由此可以看出测井曲线关联函数是一个累积分布函数，反映了相空间中吸引子与其他点之间距离小于r的分布概率，因此有：

C_m(r)＝(r/d_max)^D(m,r),r≤d_max；

式中，D(m,r)是与m及r有关的常数。

则对于两个不同的半径r₁和r₂有

对上式两边取对数，可得到

lnC_m(r₂)-lnC_m(r₁)＝D₂(m,r₂)ln(r₂/d_max)-D₁(m,r₁)ln(r₁/d_max)；

当|r₂-r₁|很小时，有D₁(m,r₁)≈D₂(m,r₂)，那么可得到即因此，D₂(m,r)是lnC_m(r)-lnr曲线的斜率，当r→0时，可以得到关联维数为D₂＝lim_r→0D₂(m,r)。

因此，画出双对数曲线lnC_m(r)-lnr，取其中线性度比较好的部分，对其进行线性拟合，拟合出直线的斜率即为测井曲线所对应的关联维数。

通过上述过程，根据声波时差曲线、密度曲线及补偿中子曲线可分别得到这三条曲线的关联维数。

第二计算模块202，用于根据取心井段的敏感测井曲线的关联维数，得到该取心井段的岩电参数关联维数。

具体地，将第一计算模块201计算得到的声波时差曲线、密度曲线及补偿中子曲线这三条曲线的关联维数，进行加权平均，得到该取心井段的岩电参数关联维数。

需要说明的是，本发明不对加权平均计算中的权重系数进行限定，可根据实际情况设定权重系数。

获取模块203，用于根据同一凹陷内所有取心井段通过岩电实验得到的岩电参数及该凹陷内所有取心井段的岩电参数关联维数，拟合出该凹陷的岩电参数关于岩电参数关联维数的方程。

具体地，同一凹陷中所有的取心井段通过岩电实验可得到取心井段的岩电参数，第一计算模块201及第二计算模块202计算得到该凹陷内所有取心井段的岩电参数关联维数，用户预设拟合方程的形式，计算机根据采集的数据及预设的拟合方程的形式，确定拟合方程的系数，进而得到拟合方程。需要说明的是，本发明不对拟合方程的形式进行限定，可根据具体情况由用户设定。

具体地，岩电参数包括胶结指数和饱和度指数。

需要说明的是，通过岩电试验测定岩电参数的方法是该领域技术人员所熟知的，本发明不再进行详述。

第四计算模块204，用于根据该凹陷内的非取心井段的敏感测井曲线，计算得到该凹陷内的非取心井段的岩电参数关联维数，并根据该凹陷的岩电参数关于岩电参数关联维数的方程，计算得到该凹陷内的非取心井段的岩电参数。

具体地，根据该凹陷内的非取心井段的敏感测井曲线，通过第一计算模块201计算得到非取心井段的敏感测井曲线的关联维数，第二计算模块202根据非取心井段的敏感测井曲线的关联维数可计算得到非取心井段的岩电参数关联维数，具体的计算过程本发明不再进行赘述。根据计算得到的非取心井段的岩电参数关联维数和该凹陷的岩电参数关于岩电参数关联维数的方程，即可计算得到非取心井段的岩电参数。

需要说明的是，本实施例提供的岩电参数的计算装置可用于复杂储层岩电参数的计算，但本发明不对此进行限定。

由于本实施例一和实施例二相互对应，所以能带来相同的有益效果，在此不再赘述。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的方法和装置，仅仅是示意性的，例如，所述步骤和模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。上述方法和装置可以通过计算机装置运行相应的软件和硬件来实现。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种岩电参数的计算方法，其特征在于，包括：

根据取心井段的敏感测井曲线，计算得到所述取心井段的敏感测井曲线的关联维数；

根据所述取心井段的敏感测井曲线的关联维数，计算得到所述取心井段的岩电参数关联维数；

根据同一凹陷内所有取心井段通过岩电实验得到的岩电参数及所述凹陷内所有取心井段的岩电参数关联维数，拟合出所述凹陷的岩电参数关于岩电参数关联维数的方程；

根据所述凹陷内的非取心井段的敏感测井曲线，计算得到所述凹陷内的非取心井段的岩电参数关联维数，并根据所述凹陷的岩电参数关于岩电参数关联维数的方程，计算得到所述凹陷内的非取心井段的岩电参数。

2.根据权利要求1所述的岩电参数的计算方法，其特征在于，所述敏感测井曲线包括声波时差曲线、密度曲线及补偿中子曲线。

3.根据权利要求2所述的岩电参数的计算方法，其特征在于，所述根据所述取心井段的敏感测井曲线的关联维数，计算得到所述取心井段的岩电参数关联维数，包括：

将所述取心井段的所述声波时差曲线、密度曲线及补偿中子曲线的关联维数进行加权平均，得到所述取心井段的岩电参数关联维数。

4.根据权利要求1所述的岩电参数的计算方法，其特征在于，所述岩电参数包括胶结指数和饱和度指数。

5.根据权利要求1所述的岩电参数的计算方法，其特征在于，所述根据取心井段的敏感测井曲线，计算得到所述取心井段的敏感测井曲线的关联维数，包括：

根据所述取心井段的敏感测井曲线，利用时间差法重构目标矩阵的相空间矩阵，利用所述目标矩阵的相空间矩阵求解所述取心井段的敏感测井曲线的关联维数。

6.一种岩电参数的计算装置，其特征在于，包括：

第一计算模块，用于根据取心井段的敏感测井曲线，计算得到所述取心井段的敏感测井曲线的关联维数；

第二计算模块，用于根据所述取心井段的敏感测井曲线的关联维数，计算得到所述取心井段的岩电参数关联维数；

获取模块，用于根据同一凹陷内所有取心井段通过岩电实验得到的岩电参数及所述凹陷内所有取心井段的岩电参数关联维数，拟合出所述凹陷的岩电参数关于岩电参数关联维数的方程；

第三计算模块，用于根据所述凹陷内的非取心井段的敏感测井曲线，计算得到所述凹陷内的非取心井段的岩电参数关联维数，并根据所述凹陷的岩电参数关于岩电参数关联维数的方程，计算得到所述凹陷内的非取心井段的岩电参数。

7.根据权利要求6所述的岩电参数的计算装置，其特征在于，所述敏感测井曲线包括声波时差曲线、密度曲线及补偿中子曲线。

8.根据权利要求7所述的岩电参数的计算装置，其特征在于，所述第二计算模块具体用于：

将所述取心井段的所述声波时差曲线、密度曲线及补偿中子曲线的关联维数进行加权平均，得到所述取心井段的岩电参数关联维数。

9.根据权利要求6所述的岩电参数的计算装置，其特征在于，所述岩电参数包括胶结指数和饱和度指数。

10.根据权利要求6所述的岩电参数的计算装置，其特征在于，所述第一计算模块具体用于：

根据所述取心井段的敏感测井曲线，利用时间差法重构目标矩阵的相空间矩阵，利用所述目标矩阵的相空间矩阵求解所述取心井段的敏感测井曲线的关联维数。