CN108828687A - 一种基于电成像面孔率的渗透率计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于电成像面孔率的渗透率计算方法，包括：1)读取电成像测井数据和常规测井数据，根据常规测井数据对电成像测井数据进行深度匹配校正，对校正后的电成像测井数据预处理生成电成像测井动态图像；2)选取设定尺寸电成像测井动态图像作为图像处理窗口，对该图像处理窗口数据进行滤波和去噪；3)选择基于阈值的图像分割方法对滤波和去噪后的图像进行图像分割，根据孔洞的电导率信息生成二值化图像；4)得到孔洞面孔率：5)基于地层孔隙结构以及孔洞面孔率，通过地层有效渗透率公式计算渗透率；6)当该图像处理窗口对应的渗透率计算完成后，返回2)计算下一图像处理窗口的渗透率，直到电成像测井动态图像的有效深度段全部计算完成，得到整口井有效深度内的渗透率。

Description

一种基于电成像面孔率的渗透率计算方法

技术领域

本发明是关于一种基于电成像面孔率的渗透率计算方法，涉及油气勘探开发技术领域。

背景技术

现有技术中获取绝对渗透率(简称渗透率)的方法有岩心分析法和测井计算法，其中，岩心分析法最为准确，是一种较直接的渗透率测量方法，通常采用刻度测井计算的渗透率，但是受到采样点的限制，获得的渗透率值不够全面而且也不连续，因此，利用测井资料，研究渗透率与测井响应参数间的测井解释模型就显得十分必要。常规测井资料获取渗透率方法有两种，一种是建立渗透率与各种储层参数、测井响应参数之间的统计模型，例如渗透率与孔隙度、自然伽马相对值的统计模型、分流动单元建立的渗透率模型、神经网络计算的渗透率模型等；另一种方法是通过岩石物理模型建立渗透率与储层特征参数之间的关系，例如Wyllie-Rose渗透率测井解释模型、Timur渗透率测井解释模型等。两种方法互为补充，但是Wyllie-Rose方程、Timur方程在低渗透储层渗透率测井评价中，计算的渗透率与岩心分析的渗透率比较，误差较大。

随着国内外油气勘探开发的深入，碳酸盐岩储集层受到了更多的关注。碳酸盐岩储层岩性复杂和孔隙类型多样，致使碳酸盐岩储层的孔隙结构十分复杂，储层非均质性较强，从而给储层渗透率计算带来很大影响。电成像测井利用高密度的电极阵列测量井壁附近地层的电导率，井眼覆盖率能达到百分之六十到百分之八十。通过将电导率映射到像素域，能够形成清晰的图像。电成像测井图像能直观反应裂缝孔洞信息，当井壁附近地层发育有张开裂缝孔洞时，这些次生孔隙空间就会被泥浆滤液所充填，如此就会显示为暗黑色的条纹状和斑点状。目前常用的电成像测井渗透率模型主要基于电成像资料反演孔隙度谱参照核磁谱计算渗透率的Coates和SDR渗透率模型方法、构建伪毛管压力曲线的Swanson参数预测渗透率的方法等。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于电成像面孔率的渗透率计算方法，能够直接观察到井壁上的孔洞、裂缝以及孔隙空间特征，定量识别碳酸盐岩中裂缝和孔洞的分布状况及其内部的几何结构。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于电成像面孔率的渗透率计算方法，包括以下内容：

步骤1)：读取电成像测井数据和常规测井数据，根据常规测井数据中的自然伽马曲线与电成像测井测得的自然伽马曲线对电成像测井数据进行深度匹配校正，对校正后的电成像测井数据预处理生成电成像测井动态图像；

步骤2)：在电成像测井动态图像上选取设定尺寸电成像测井动态图像作为图像处理窗口，对该图像处理窗口数据进行滤波和去噪；

步骤3)：选择基于阈值的图像分割方法对滤波和去噪后的图像进行图像分割，根据孔洞的电导率信息生成二值化图像；

步骤4)：在二值化图像上对分割出的孔洞进行编码和统计得到孔洞面孔率：

步骤5)：基于地层孔隙结构以及孔洞面孔率，通过地层有效渗透率公式计算渗透率；

步骤6)：当该图像处理窗口对应的渗透率计算完成后，返回步骤2)计算下一图像处理窗口的渗透率，直到电成像测井动态图像的有效深度段全部计算完成，得到整口井有效深度内的渗透率。

进一步地，所述步骤1)对校正后的电成像测井数据预处理，包括加速度校正、异常电极校正和图像增强。

进一步地，所述步骤2)对该处理窗口数据进行滤波和去噪采用形态学算子。

进一步地，所述步骤4)孔洞面孔率f_v为：

式中，A为图像处理窗口面积、N为图像处理窗口内的孔洞个数，A_i为图像处理窗口内第i个孔洞的面积。

进一步地，所述步骤5)地层孔隙结构为双重介质特性的有效渗透率K_eff的计算公式：

式中，C₁和C₂为常数，C₁反映均匀基质的性质，C₂反映高渗透孔洞体系对有效渗透率的影响幅度。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明通过电成像测井资料能够直接观察到井壁上的孔洞、裂缝以及孔隙空间特征等，能够定量识别碳酸盐岩中裂缝和孔洞的分布状况及其内部的几何结构，更直接观察和分析渗透率的影响因素，对碳酸盐岩储层渗透率评价来说具有重要的意义，有着非常重要的应用价值。2、本发明基于电成像测井图像提取孔洞面孔率进行公式推导计算得到渗透率，适用范围广、精确度高，可进行推广使用，为地层渗透率评价提供新的有效手段。

附图说明

图1为本发明实施例基于imageJ软件和点统计提取孔洞面孔率系列成果效果图，其中，(a)原始RGB图像进行颜色批分，(b)为选取R通道的灰度图像能够很好的区分岩石骨架和孔隙空间，(c)为阈值分割图像，(d)为分割结果中的有效孔隙统计图；

图2为本发明实施例的19个采样点铸体薄片提取面孔率建模结果示意图；

图3为本发明渗透率的计算方法测井资料处理成果图实例图。

具体实施方式

以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。

本发明提供的基于电成像面孔率的渗透率计算方法，包括以下步骤：

1、读取某口井的电成像测井数据和常规测井数据，根据常规测井数据中的自然伽马曲线与电成像测井测得的自然伽马曲线进行深度匹配校正，对深度校正后的电成像测井数据预处理；其中，预处理包括加速度校正、异常电极校正和图像增强。加速度校正用于恢复测井数据对应的真实地层深度，取消由于仪器的不规则运动产生的误差，首先计算仪器探头的真实深度，然后利用探头与电缆的深度差，对测井曲线进行拉伸或压缩校正。异常电极的数据在曲线上通常会使曲线剧烈变化，通过设置电阻率阈值，剔除错误数据，然后对其相邻电极进行插值进行校正。图像增强采用均衡化处理技术，可有效消除泥浆膜或极板贴井壁不良等所造成的误差。以上预处理可以在ciflog软件上进行，经过预处理后可以生成电成像测井静态图，采用直方图均衡化处理技术生成电成像测井动态图像，电成像测井动态图像能够更清晰地观察地层裂缝、孔洞、层理等地质现象。

2、在步骤1生成的电成像测井动态图像中，选取边长为0.125m(以此为例，不限于此，可以根据实际需要进行窗口大小的选择)的电成像测井动态图像数据作为一图像处理窗口，利用形态学算子对该图像处理窗口数据进行滤波以及去除由于钻具震动和数据记录过程等产生的噪声。

3、选择基于阈值的图像分割方法对滤波和去噪后的图像进行图像分割，提取孔洞的电导率信息生成二值化图像。

电成像测井数据中在孔洞的地方会有明显的高电导现象，相比于岩石骨架，在孔洞处因有流体的存在使导电性增加，电阻率降低，测量的电导率较高，在电成像测井动态图像孔洞会表现出明显的黑斑现象；针对这一特点，选择合适的阈值提取出孔洞等有效的高电导信息，生成二值化图像。

4、在二值化图像上对分割出的孔洞进行编码，在面积为A的图像处理窗口内，统计其中所含的孔洞个数N和每个孔洞的面积A_i，根据下式计算孔洞面孔率f_v：

其中，孔洞面孔率(f_v)是指单位窗长内孔洞的面积。

5、根据地层孔隙结构以及孔洞面孔率，基于该地层有效渗透率公式计算渗透率，具体过程：

假设本实施例的地层孔隙结构为双重介质特性，即由基质孔隙组成的低渗透率体系K_ma和由孔洞组成的高渗透率体系K_v两部分组成，根据有效介质近似理论可知，当嵌入物具有一定的方向性和空间连通性时，双重介质特征地层的有效渗透率K_eff可以用基质孔隙组成的低渗透率体系K_ma和孔洞组成的高渗透率体系K_v表示为：

式中，K_ma、K_v分别为基质孔隙与孔洞体系的渗透率，f_ma为基质孔隙体积分数，单位为％，指数m小于1。

由于f_ma+f_v＝1

假设K_ma、K_v为常数，将有效渗透率公式进行二项式展开：

对e^x多项式进行展开：

e^x＝1+x+2！x²+...+(n-1)！x^n-1+n！xⁿ

有效渗透率可近似为：

式中，C₁和C₂为常数，C₁主要反映均匀基质的性质，C₂主要反映高渗透孔洞体系对有效渗透率的影响幅度。

其中，常数C₁和C₂的确定，可以采用ImageJ软件对铸体薄片图像提取能明显区分孔隙和岩石骨架的R通道图像，通过灰度直方图进行目标分割定量提取孔隙等信息，然后通过对图像中目标边缘识别和检测，得到目标的分布状况，在点统计的基础上，应用拓扑学方法对每个孔隙进行分析可得面孔率，应用于有效渗透率的近似公式，可以得到常数C₁和C₂，从而确定有效渗透率的公式。如图1所示，取一片铸体薄片进行分析，对图1(a)原始RGB图像进行颜色批分，图1(b)为选取R通道的灰度图像能够很好的区分岩石骨架和孔隙空间，图1(c)为阈值分割图像，灰度级直方图呈明显的双峰状，则选取两峰之间的谷底所对应的灰度级作为阈值，分割白色的目标区域和黑色的背景区域，图1(d)为分割结果中的有效孔隙统计图，如图2所示，从结果可以看出，铸体薄片提取的面孔率与岩心渗透率存在明显的指数关系，建模相关系数达到了R²＝0.8639。

6、当电成像测井图像的该图像处理窗口对应的所有像素点的面孔率和渗透率计算完成后，移动图像处理窗口，返回步骤2计算下一图像处理窗口的面孔率和渗透率，直到步骤1输入数据有效深度段计算完成，得到整口井有效深度内连续的孔洞面孔率和渗透率，通过孔洞面孔率曲线和渗透率曲线可以实现地层渗透率的连续评价。

下面通过具体实施例对本发明的基于电成像面孔率的渗透率计算方法进行验证。

如图3所示，第一道为深度道；第二道为经步骤1处理得到电成像测井动态图像；第三道为经步骤2滤波后的图像；第四道为经步骤3提取孔隙、孔洞、裂缝等有效的高电导信息生成分割图像；第四道为孔洞面孔率曲线道，实线为由电成像动态图像提取的孔洞面孔率，圆点为铸体薄片提取有效信息的面孔率，从结果可以看出，二者有很好的对应关系；第五道为渗透率曲线道，实线为由图2建立的模型计算的渗透率曲线，圆点为岩心实验渗透率值，从结果可以明显看出，基于电成像面孔率计算渗透率是有效的，它既有着较高的精度，而且易于实现，是可以满足生产需求。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (5)

1.一种基于电成像面孔率的渗透率计算方法，其特征在于包括以下内容：

步骤1)：读取电成像测井数据和常规测井数据，根据常规测井数据中的自然伽马曲线与电成像测井测得的自然伽马曲线对电成像测井数据进行深度匹配校正，对校正后的电成像测井数据预处理生成电成像测井动态图像；

步骤2)：在电成像测井动态图像上选取设定尺寸电成像测井动态图像作为图像处理窗口，对该图像处理窗口数据进行滤波和去噪；

步骤3)：选择基于阈值的图像分割方法对滤波和去噪后的图像进行图像分割，根据孔洞的电导率信息生成二值化图像；

步骤4)：在二值化图像上对分割出的孔洞进行编码和统计得到孔洞面孔率：

步骤5)：基于地层孔隙结构以及孔洞面孔率，通过地层有效渗透率公式计算渗透率；

步骤6)：当该图像处理窗口对应的渗透率计算完成后，返回步骤2)计算下一图像处理窗口的渗透率，直到电成像测井动态图像的有效深度段全部计算完成，得到整口井有效深度内的渗透率。

2.根据权利要求1所述的基于电成像面孔率的渗透率计算方法，其特征在于，所述步骤1)对校正后的电成像测井数据预处理，包括加速度校正、异常电极校正和图像增强。

3.根据权利要求1所述的基于电成像面孔率的渗透率计算方法，其特征在于，所述步骤2)对该处理窗口数据进行滤波和去噪采用形态学算子。

4.根据权利要求1～3所述的基于电成像面孔率的渗透率计算方法，其特征在于，所述步骤4)孔洞面孔率f_v为：

式中，A为图像处理窗口面积、N为图像处理窗口内的孔洞个数，A_i为图像处理窗口内第i个孔洞的面积。

5.根据权利要求4所述的基于电成像面孔率的渗透率计算方法，其特征在于，所述步骤5)地层孔隙结构为双重介质特性的有效渗透率K_eff的计算公式：

式中，C₁和C₂为常数，C₁反映均匀基质的性质，C₂反映高渗透孔洞体系对有效渗透率的影响幅度。