CN109736792A - 天然气储层及其含流体性质自动识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天然气储层及其含流体性质自动识别方法，由如下步骤组成：（1）计算录井流体自动解释特征参数；（2）根据特征参数计算录井流体自动解释待求中间参数；（3）通过中间参数计算表征新增水响应的流体参数W指数；（4）通过中间参数计算表征新增气响应的流体参数G指数；（5）通过流体参数W和流体参数G计算气、水突变指数和气水比值参数；（6）利用气、水突变指数和气水比值参数自动识别储层流体性质。本发明能够较为稳定、可靠的复现现有录井解释方法效果，并有所提高，试验井平均解释符合率超过70%。

Description

天然气储层及其含流体性质自动识别方法

技术领域

本发明涉及一种天然气储层及其含流体性质自动识别方法，属于机电领域石油天然气工业勘探开发范畴录井资料处理解释领域。

背景技术

录井是服务现场钻井生产的重要环节,是现场第一手资料的重要来源。而录井解释是对录井资料的深度加工和利用，包括预处理、校正-补偿和分析、解释和追溯推广等部分。

当前，录井服务及配套的解释技术愈发呈现多参数综合应用和判识的趋势，2015年，川庆地研院在长庆地区致密气生产实践中提出录井相的概念，并推广元素录井资料是岩屑、岩心资料数字化成果的数字化录井资料的概念，并对T59井开展了录井解释技术和评价方法研究，同时应用伽马能谱资料对沉积相进行了初步识别，2017年长江大学录井技术与工程研究院罗迎春等在石油天然气学报公开发表论文《录井曲线的沉积微相识别》(2017,39(5):255-263.)系统地提出录井相的概念，录井进入综合判识的时期。但录井解释作为一项应用各项资料的系统性、专业性和综合性录井事物并未有自动解释的文献和专利资料。

2018年本案发明人申请一项利用校正后的工程参数开展储层自动解释的国家发明专利，从工程参数角度在业内首次提出利用工程参数自动判识储层发育情况的录井解释方案，该发明的主要特征在于面向计算机自动识别，不需要人工干预即可完成储层识别和划分。

而流体解释方面，综合应用录井气测参数、录井钻井液参数和工程参数的判别方法较少，通过专利和文献检索，仅见数件，具有代表性的包括：1、利用随钻钻井液录井资料进行储层流体类型的判别方法(CN 103806911 B)；2、实时地层流体录井多参数油气层综合解释评价方法(CN 103615242 B)；3、利用三角图版和概率图道进行储层判识的录井解释方法(CN 201810553427 A)；4、录井地震联合烃指数反演流体识别方法(CN 201711348795)；5、利用录井综合响应特征随钻识别储层的方法(CN105422077 A)。

专利2(CN 103615242 B)依赖气测数据进行流体判断，数据来源较为单一，因为气测值通常来自一台现场录井的色谱仪，因此可能造成系统误差的积累或放大，且并不能满足综合利用录井参数的客观需求，数据来源单一、结论说服力较低，理论基础不牢固；专利4(CN 201711348795)在专利1的基础上提出录井参数和地震数据体的结合，但缺乏具体实施方案，且在精度、尺度上并未给出能够将分辨率米计的录井和分辨率数十米计的地震统一起来的解决方案，操作方式较为笼统，难以计算机自动实现；专利5(CN105422077 A)在一定程度上利用了钻井液录井参数中的电导率、温度等参数，但缺乏对选用的录井参数间相互关系的比较，仅分析单参数的变化情况，后期判识仍主要依赖人工干预和判断，难以计算机实现相关算法部署；值的注意的是由本案发明人申请的专利1(CN 103806911 B)，针对钻井液录井参数及工程录井参数开展建模，通过曲线图道交会方式展示储层及其流体发育情况，是能够适应很多探区的较为可靠的录井解释方法，但其缺点在于依赖人工观察和测算结果，主观性较强，判别方式较为模糊；专利3(CN 201810553427 A)在采用与专利1相似的数据来源但综合了图版法和曲线法的特点，从一定程度上给出含油层、含气层、水层和干层的录井解释方案，并考虑到计算机应用的特点，进行了判别模式的算法内部集成，降低了人工干预的程度，规避了主观因素干扰的风险，但其缺陷在于依赖概率判识，而非明确的阈值，其判定标准和判定过程仍然需要一定程度的人工干预和统计成果。

另外，专利公开号106761729A公开了一种低渗透砾岩多参数录井解释方法，公开日为2017-05-31，其第一步收集和采集录井数据，第二步将气测录井数据、岩石热解数据、热解气相色谱数据和核磁录井数据分类整理，第三步建立散点图版，按照发明所述规则和模式进行人工判断。其存在的主要问题在于：1、其数据源是“录井气测”、“地化热解”、“热解气相录井”、“核磁共振录井”等项目，并不包括出口电导率、出口温度等钻井液录井参数，而除气测录井外，其它引用的资料采集成本高、采集难度较大，大都需要人工制样和记录分析才能得到原始参数，如热解录井项目，即岩石热解录井，需要将现场录井的岩屑或岩心碎块进行制样、三峰或五峰法加热蒸馏、残余碳分析等工作，部分井段要求人工选样，采集数据费工费时，难以实现高效采集。2、采用了计算机软件实现的方式，但其对数据预处理和计算后，建立常系数较多的因子图版，较依赖建模区的数据样本特征，难以在建模区外推广应用，且未声明相关图版交由计算机识别的可交由系统自动处理的实施方案，可以断定其公开方案不具备计算机自动实现的算法基础和设计架构，仍是仅仅实现简单算法代理的初级计算机处理辅助，解释结果的判断仍然主要交给人工完成，加之图版划分方案依赖建模样本点，主观性、随机性较强，推广潜力受到一定影响。因此，其应用范围可能受到建模样本控制和影响，建模图版受数据选取随机性和主观性影响，且并没有给出计算机实现的操作步骤和实施细则，是计算机辅助解释系统。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种天然气储层及其含流体性质自动识别方法。本发明能够较为稳定、可靠的复现现有录井解释方法效果，并有所提高，试验井平均解释符合率超过70％。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种天然气储层及其含流体性质自动识别方法，其特征在于，由如下步骤组成：

(1)计算录井流体自动解释特征参数；

(2)根据特征参数计算录井流体自动解释待求中间参数；

(3)通过中间参数计算表征新增水响应的流体参数W指数；

(4)通过中间参数计算表征新增气响应的流体参数G指数；

(5)通过流体参数W和流体参数G计算气、水突变指数和气水比值参数；

(6)利用气、水突变指数和气水比值参数自动识别储层流体性质。

所述步骤(1)计算录井流体自动解释特征参数如何如下：

设某一深度点m随钻录井综合录井仪采集的气测值中的全烃含量为TG，单位为％，甲烷组分含量为C₁，单位为％，乙烷组分含量为C₂，单位为％，出口电导率为S，单位μs/cm，出口温度为T，单位℃，δ为标准差；

则待求特征参数计算方式如下：

甲烷特征参数C₁′：

重组分特征参数O′：

出口电导率特征参数S′：

出口温度特征参数T′：

所述步骤(2)计算录井流体自动解释待求中间参数具体为：

油差额指数OF计算方式为：

OF＝O′-C₁′

气差额GF计算方式为：

GF＝C₁′-O′

轻重组分总量GOF计算方式为：

GOF＝C₁′+O′

含水指数WF计算方式为：

WF＝T′+S′

含气指数GF′计算方式为：

GF′＝C₁′+S′。

所述步骤(3)计算表征新增水响应的流体参数W指数具体为：

W＝a*OF+b*WF

常系数推荐值为a＝0.2，b＝0.8。

所述步骤(3)中，根据响应特征，若测试验证为水层的地层对应计算得到的如果对于水层OF、WF都有正值响应，且概率分别为80％和50％，则两者相对值a＝0.8，b＝1-0.61＝0.39。

所述步骤(4)计算表征新增气响应的流体参数G指数具体为：

G＝c*GF+d*GF′

常系数推荐值为c＝0.4，d＝0.6。

所述步骤(5)计算气、水突变指数和气水比值参数具体如下：

水突变指数w′和气突变指数G′，计算方式如下：

其中，

气水比值参数P计算方式为：

所述步骤(6)中，根据计算得到的P、G′和w′，判定流体性质，判定规则如下：

a、气层：P<0.1,G′>0.8；

b、气水同层：0.1<P<0.3，0.4<G′<0.8；

c、含气水层：P>0.3，0.1<G′<0.4；

d、水层：P>0.3，G′<0.1；

e、干层：w′<0.1，G′<0.1。

采用本发明的优点在于：

一、生产需求大：录井解释践行“走出去”战略，面临最大的问题便是从劳动密集型解释工作方式向技术密集型和自动化解释流程转化，基于天然气录井解释评价系统的储层流体识别方案是体现录井作用，实现录井价值的重要一环。

二、试验效果好：目前该专利及配套技术在高磨地区开展近30井试验，平均解释符合率70％。

三、应用范围广：目前国内致密气储层开发方兴未艾，本发明能够应用于主要的碳酸盐岩、碎屑岩致密气储层，自动解释能有效减轻工作量、提高工作效率，实现录井解释服务的快速部署，提升录井解释服务水平和能力。

四、市场前景广：流体识别是录井解释的重点和难点，在该领域率先实现算法的计算机应用和实践。

五、与最接近的201710121653.9相比：

(1)数据类型不同导致效率存在差距

本发明数据来源成本低、普及率高、时效性强，基本实现半自动-无人值守全自动的机器记录的综合录井仪数据，其数据格式为1个深度点唯一对应1个数据的一一对应的“深度数据”和“迟到数据”，为离散数据，且和石油工业现场应用的色谱仪器常见数据格式一致，采集的数据受人工干预较少，且能在迟到时间和管路、传输延迟时间内较为接近钻进进度，数据来源成本低、人工影响因素少，数据利用为计算机对计算机，方便计算机应用。

(2)判别方式和效率不同：

本发明算法设计面向计算机，并已在计算机系统中实现，只需向根据本案编译的计算机软件导入必须的相关录井数据，即可实现一键完成计算，具有实现方便、符合率高的特点，在川渝地区某区30余井开展试验，平均解释符合率70％以上，在数据完备的前提下，包括选择基础参数和输出方式在内，单井录井解释耗时平均控制在30s内，具有一键解释、自动解释的特征，因此本发明并非传统意义上的计算机辅助解释方法，而是面向计算机实现的新型录井流体解释方法。

具体实施方式

一种天然气储层及其含流体性质自动识别方法，由如下步骤组成：

(1)计算录井流体自动解释特征参数；

(2)根据特征参数计算录井流体自动解释待求中间参数；

(3)通过中间参数计算表征新增水响应的流体参数W指数；

(4)通过中间参数计算表征新增气响应的流体参数G指数；

(5)通过流体参数W和流体参数G计算气、水突变指数和气水比值参数；

(6)利用气、水突变指数和气水比值参数自动识别储层流体性质。

所述步骤(1)计算录井流体自动解释特征参数如何如下：

设某一深度点m随钻录井综合录井仪采集的气测值中的全烃含量为TG，单位为％，甲烷组分含量为C₁，单位为％，乙烷组分含量为C₂，单位为％，出口电导率为S，单位μs/cm，出口温度为T，单位℃，δ为标准差；

则待求特征参数计算方式如下：

甲烷特征参数C₁′：

重组分特征参数O′：

出口电导率特征参数S′：

出口温度特征参数T′：

所述步骤(2)计算录井流体自动解释待求中间参数具体为：

油差额指数OF计算方式为：

OF＝O′-C₁′

气差额GF计算方式为：

GF＝C₁′-O′

轻重组分总量GOF计算方式为：

GOF＝C₁′+O′

含水指数WF计算方式为：

WF＝T′+S′

含气指数GF′计算方式为：

GF′＝C₁′+S′。

所述步骤(3)计算表征新增水响应的流体参数W指数具体为：

W＝a*OF+b*WF

常系数推荐值为a＝0.2，b＝0.8。

所述步骤(3)中，根据响应特征，若测试验证为水层的地层对应计算得到的如果对于水层OF、WF都有正值响应，且概率分别为80％和50％，则两者相对值a＝0.8，b＝1-0.61＝0.39。

所述步骤(4)计算表征新增气响应的流体参数G指数具体为：

G＝c*GF+d*GF′

常系数推荐值为c＝0.4，d＝0.6。

所述步骤(5)计算气、水突变指数和气水比值参数具体如下：

水突变指数w′和气突变指数G′，计算方式如下：

其中，

气水比值参数P计算方式为：

所述步骤(6)中，根据计算得到的P、G′和w′，判定流体性质，判定规则如下：

a、气层：P<0.1,G′>0.8；

b、气水同层：0.1<P<0.3，0.4<G′<0.8；

c、含气水层：P>0.3，0.1<G′<0.4；

d、水层：P>0.3，G′<0.1；

e、干层：w′<0.1，G′<0.1。

本发明的主要关键点如下：

1、特征参数和中间量计算

根据文献检索和专利查询结果，录井参数特别是钻井液录井等参数计算依赖算术计算和图形识别结合的手段，难以计算机实现和应用，本发明的发明人过去申请的录井解释专利有一部分也存在类似问题，因此，本发明在现有录井解释思路的基础上面向计算机自动识别进行了改进，通过计算特征参数和中间量为计算流体性质参数完成数据准备。

2、流体性质确定方案

现有曲线法在计算方案设计、计算结果判断和成果输出等方面衔接等主要依赖人工判识，难以实现计算机自动识别，因此，本发明在总结现有录井流体解释方案识别模式的基础上，进行简化和抽象，提出计算机程序方便应用、维护的综合流体判别方案。

Claims (8)

1.一种天然气储层及其含流体性质自动识别方法，其特征在于，由如下步骤组成：

(1)计算录井流体自动解释特征参数；

(2)根据特征参数计算录井流体自动解释待求中间参数；

(3)通过中间参数计算表征新增水响应的流体参数W指数；

(4)通过中间参数计算表征新增气响应的流体参数G指数；

(5)通过流体参数W和流体参数G计算气、水突变指数和气水比值参数；

(6)利用气、水突变指数和气水比值参数自动识别储层流体性质。

2.根据权利要求1所述的天然气储层及其含流体性质自动识别方法，其特征在于：所述步骤(1)计算录井流体自动解释特征参数如何如下：

设某一深度点m随钻录井综合录井仪采集的气测值中的全烃含量为TG，单位为％，甲烷组分含量为C₁，单位为％，乙烷组分含量为C₂，单位为％，出口电导率为S，单位μs/cm，出口温度为T，单位℃，δ为标准差；

则待求特征参数计算方式如下：

甲烷特征参数C₁′：

重组分特征参数O′：

出口电导率特征参数S′：

出口温度特征参数T′：

3.根据权利要求2所述的天然气储层及其含流体性质自动识别方法，其特征在于：所述步骤(2)计算录井流体自动解释待求中间参数具体为：

油差额指数OF计算方式为：

OF＝O′-C₁′

气差额GF计算方式为：

GF＝C₁′-O′

轻重组分总量GOF计算方式为：

GOF＝C₁′+O′

含水指数WF计算方式为：

WF＝T′+S′

含气指数GF′计算方式为：

GF′＝C₁′+S′。

4.根据权利要求3所述的天然气储层及其含流体性质自动识别方法，其特征在于：所述步骤(3)计算表征新增水响应的流体参数W指数具体为：

W＝a*OF+b*WF

常系数推荐值为a＝0.2，b＝0.8。

5.根据权利要求4所述的天然气储层及其含流体性质自动识别方法，其特征在于：所述步骤(3)中，根据响应特征，若测试验证为水层的地层对应计算得到的如果对于水层OF、WF都有正值响应，且概率分别为80％和50％，则两者相对值a＝0.8，b＝1-0.61＝0.39。

6.根据权利要求5所述的天然气储层及其含流体性质自动识别方法，其特征在于：所述步骤(4)计算表征新增气响应的流体参数G指数具体为：

G＝c*GF+d*GF′

常系数推荐值为c＝0.4，d＝0.6。

7.根据权利要求6所述的天然气储层及其含流体性质自动识别方法，其特征在于：所述步骤(5)计算气、水突变指数和气水比值参数具体如下：

水突变指数W′和气突变指数G′，计算方式如下：

其中，

气水比值参数P计算方式为：

8.根据权利要求7所述的天然气储层及其含流体性质自动识别方法，其特征在于：所述步骤(6)中，根据计算得到的P、G′和W′，判定流体性质，判定规则如下：

a、气层：P＜0.1，G′＞0.8；

b、气水同层：0.1＜P＜0.3，0.4＜G′＜0.8；

c、含气水层：P＞0.3，0.1＜G′＜0.4；

d、水层：P＞0.3，G′＜0.1；

e、干层：W′＜0.1，G′＜0.1。