CN110646847A - 一种基于密井网区测井资料识别低级序断层断点位置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于低级序断层识别技术领域，公开了一种基于密井网区测井资料识别低级序断层断点位置的方法，通过同一小层相同沉积微相中相邻井测井曲线的相似性，逐点计算由测井数据构建的断层发育系数，并与井上已知的低级序断层断点位置相互验证，完成低级序断层断点位置的识别。本发明能很好地通过构建的断层发育系数压制岩性、孔隙及孔隙流体等对曲线差异性的影响，放大低级序断层的错断在测井曲线上的响应特征，充分发挥测井曲线在垂向上的高分辨的优势，弥补现今低级序断层识别方法在垂向分辨率方面的不足，实现了对断距在3m以上低级序断层断点的识别，提高了对低级序断层的识别能力；利用数值上的对比确定低级序断层的断点，精度较高。

Description

一种基于密井网区测井资料识别低级序断层断点位置的方法

技术领域

本发明属于低级序断层识别技术领域，尤其涉及一种基于密井网区测井资料识别低级序断层断点位置的方法。

背景技术

目前，最接近的现有技术：低级序断层识别是在断块油藏注水开发后期，进行剩余油挖潜和注采井网调整以及采收率提高的基础和关键。断块油藏中低级序断层的识别往往通过对三维地震体进行一系列处理和属性的提取等来实现，常见的方法有构造导向的滤波技术、时-频分析技术、相干体属性以及蚂蚁体属性的提取等技术。但是，受控于地震体垂向分辨率的极值为λ/4(地震波波长的1/4)，约为8m，不论何种处理方法与属性提取技术对于断距在8m以下的低级序断层是无法识别的。断块油藏受控于多种应力场的复合作用，断裂系统复杂多样，断距在8m以下的低级序断层极其发育，前期对这些低级序断层的认识不足，导致在井网加密后的注水开发的中后期剩余油受低级序断层控制严重。在胜利老油区等，井网密度大，平均井间距在50m左右，这种高密度的井网为充分利用测井曲线在垂向上的高分辨率提供了条件。因此，亟许一种识别低级序断层断点位置的方法，以测井数据为依据实现对断块油藏中低级序断层的识别。

综上所述，现有技术存在的问题是：在断块油藏开发的中后期，地震处理与解释技术对于断距在8m以下的低级序断层是无法识别，导致在井网加密后的注水开发的中后期剩余油受低级序断层控制严重。

解决上述技术问题的难度：

断块油藏中低级序断层较为发育，力学性质以张扭性为主，不但断层的断距小，一般在3-8m，断层在剖面上的延伸长度也较短，主要分布在5-35m。三维地震体作为识别断层最直接、最有效的勘探数据，其识别能力主要受控于垂向分辨率。对于埋深在1500m以下的碎屑岩储层，常规三维地震体垂向分辨率的下限在10m以上，而高精度三维地震体的垂向分辨率的下限则在8m以上。含油层段的埋深多在1500m以下，对于这个深度，断距在8m以下的低级序断层超出了三维地震体识别精度的下限，在三维地震体上很难对其进行识别。即便是通过相应的算法处理及属性提取，得到的低级序断层痕迹也较为模糊，并且易受岩性与物性的变化等因素的影响，识别结果含有较多的“伪断层”信息。因此，要精确地识别低级序断层的断点，不但需要对低级序断层造成的井上地层8m以下的定位出来，还需要将其与造成的地层的变化的因素区分出来。

解决上述技术问题的意义：随着东部断块油藏进入注水开发的后期，减缓产量衰减及提高采收率成为油田开发的首要任务。该阶段井网密集，剩余油多富集在水驱无法波及的低级序断层与主断层的形成的边角地带以及低级序断层所围成的封闭或半封闭的局部断块内。借助于高密度的井网条件，定量识别井上低级序断层断点，刻画低级序断层的分布，与生产动态联合分析其对开发矛盾的控制作用，为断块油藏开发后期注采井网的调整提供地质依据，有助于采收率的提高。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于密井网区测井资料识别低级序断层断点位置的方法，即在小井距条件下，同一小层相同沉积微相中相邻两口井的测井曲线特征相似，在受到断层的错断后，邻井曲线的差异性会明显增大，通过计算断层发育系数定量刻画曲线的差异性，最后设定相应的门槛值来判别低级序断层的发育从而达到准确快速识别低级序断层的目的。

本发明是这样实现的，一种基于密井网区测井资料识别低级序断层断点位置的方法，所述方法包括以下实施步骤：

步骤一，选取能够表征岩层不同方面地质特征的n个测井参数在标志层的约束下，进行测井数据标准化处理，然后对其进行归一化处理，使全区测井数据具有数值上的可对比性。

步骤二，利用局部线性插值的方法对同一小层相同沉积微相中相邻两口井的测井数据进行等间隔重采样处理，使两口井的测井数据在该小层具有相同的采样点数，以便于测井数据采样点能够一一对应。

步骤三，对重新采样完后的相邻两口井A，B，以A井为核心井，在小层所在的深度范围内通过与邻井B自小层顶至底逐点匹配计算其断层发育系数Fr。

步骤四，在钻遇该小层的井中，选取与A井相邻且属于同一沉积微相的C 井，对A、C两井如同A、B两井一样进行步骤二和步骤三的处理。

步骤五，将A井与B、C两井计算出的两条断层发育系数曲线分别与重采样后的A井的深度进行匹配，绘制A井小层内断层发育系数在深度域的分布图，挑选出在两次计算中都出现异常值的深度点。

步骤六，将挑选出的深度点与A井中已知的低级序断层断点发育深度联合分析，将断点处的断层发育系数值与非断点处的异常系数值对比，明确二者的界限值，并将该值设定为判别低级序断层的断层发育系数门槛值Frcv。

步骤七，对全区其它井位依次进行步骤二至步骤五的处理，若挑选出的深度点处的断层发育系数Fr大于门槛值Frcv，则判定该点为低级序断层在待判定的核心井上发育的断点，反之亦然。

进一步，所述步骤二的局部线性插值法为：

其中，F_n(x)为插值点x处的预测值，x为待插值点位置，f_j(x)为待插值点x 处的权重函数，x_j-1,x_j,x_j+1分别为待插值区间[x_j-1,x_j+1]的起点、中点及终点位置值， y_j为位置j处的曲线值。

进一步，所述步骤三计算断层发育系数Fr的公式为：

其中，RLLD代表深双侧向测井，单位Ω·m；RLLS代表浅双侧向测井，单位Ω·m；ML1代表微电位测井，单位Ω·m；ML2代表微梯度测井，单位Ω·m； AC代表声波时差测井，μs/m；COND代表感应电导率测井，单位mS/m；SP 代表自然电位测井，单位Mv；

代表小层砂体的孔隙度，单位％；小角标A、B 分别代表测井参数以及孔隙度

来自A、B两井。

进一步，步骤六中要通过经过多次试验并与已知的井上低级序断层的发育位置多次对比，设定判别低级序断层发育的断层发育系数门槛值Frcv，直至其能有效的剔除低级序断层以外的其他因素造成的断层发育系数的异常值，重点刻画低级序断层对测井曲线的错断效应。

综上所述，本发明能很好地通过构建的断层发育系数压制岩性、孔隙及孔隙流体等对曲线差异性的影响，放大低级序断层的错断在测井曲线上的响应特征，充分发挥测井曲线在垂向上的高分辨的优势，弥补现今低级序断层识别方法在垂向分辨率方面的不足，实现了对断距在3m以上低级序断层断点的识别，提高了对低级序断层的识别能力；同时又能通过邻井测井数据的逐点计算，利用数值上的对比确定低级序断层的断点，精度较高，实现了快速准确的定量化识别密井网区低级序断层的断点发育位置，为断块油藏在注水开发中后期井网密度较大的情况下识别低级序断层提供一定的依据。

本发明的密井网区低级序断层断点位置的测井识别方法，弥补了在断块油藏开发的中后期，地震处理与解释技术无法有效识别低级序断层的不足，充分利用测井数据在垂向上的高分辨率详细刻画井上低级序断层的断点发育位置。本发明通过待识别井与两邻井分别进行断层发育系数计算后挑选两次计算异常值的共深度点，实现快速准确的对密井网区低级序断层断点位置的识别。准确的识别低级序断层，为判断砂体的连通性及流动单元的划分提供依据，对注水开发油藏的生产措施调整及剩余油的挖潜具有很好的指导意义。本发明以测井数据为依据，通过计算断层发育系数识别密井网区低级序断层断点位置，实现低级序断层的测井定量识别，针对进入开发中后期高密度井网条件下的断块油藏低级序断层的识别效果好，对于断距在3m以上的低级序断层自检符合率达 90％，且识别出的井上低级序断层断点与井上岩心等其它资料证实的断点误差在 2m以内，应用前景广阔。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于密井网区测井资料识别低级序断层断点位置的方法的流程图。

图2是本发明实施例提供的核心井A与邻井在2-1小层计算出的断层发育系数分布特征示意图；

图中：(a)是A井与邻井B计算出的断层发育系数在A井深度域的分布特征；(b)是A井与邻井C计算出的断层发育系数在A井深度域的分布特征。

图3是本发明实施例提供的待判定井A2井与邻井在某小层计算出的断层发育系数分布特征示意图；

图中：(a)是待判定井A2井与邻井B2井计算出的断层发育系数在A2井深度域的展布特征；(b)是待判定井A2井与邻井C2井计算出的断层发育系数在A2井深度域的展布特征。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于密井网区测井资料识别低级序断层断点位置的方法，下面结合附图和实施例对本发明作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的基于密井网区测井资料识别低级序断层断点位置的方法包括以下步骤：

S101：选取能够表征岩层不同方面地质特征的n个测井参数进行测井数据标准化处理，然后对其进行归一化处理，使全区测井数据具有数值上的可对比性。

S102：利用局部线性插值的方法对同一小层相同沉积微相中相邻两口井的测井数据进行等间隔重采样处理，使两口井的测井数据在该小层具有相同的采样点数。

S103：对重新采样完后的相邻两口井，以A井为核心井，通过与邻井B自小层顶至底逐点匹配计算其断层发育系数Fr。

S104：在该小层中选取与A井相邻且属于同一沉积微相的C井，对A、C 两井如同A、B两井一样进行S102和S103的处理。

S105：将两次计算出的断层发育系数分别与重采样后的A井的深度进行匹配，绘制A井小层内断层发育系数在深度域的分布图，挑选出在两次计算中都出现异常值的深度点。

S106：将挑选出的深度点与A井中已知的低级序断层断点发育深度联合分析，设定判别低级序断层的断层发育系数门槛值Frcv。

S107：对全区其它井位依次进行S102至S105的处理，若挑选出的深度点处的断层发育系数Fr大于门槛值Frcv，则判定为该点为低级序断层在井上发育的断点，反之亦然。

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述。

某断块地处某凹陷的中央断裂带上，构造机制多样，断裂系统复杂，不同样式不同成因的低级序断层相互交叉切割。区内的油藏处于注水开发的后期，地层岩性为碎屑岩，且为淡水泥浆基钻井液，注采井网密度较大，平均井网密度约为0.0036km²/口，井间距约为60m。区内三维地震体在垂向上的最大分辨率只有12m，导致常用的地震处理与解释技术很难对断距在12m以下的低级序断层进行有效地识别，尤其是低级序断层断点位置的刻画，以至于剩余油的分布受低级序断层影响较大。在高密度井网条件下，相邻两井相同小层同一微相沉积特征相同，地层岩性也具有较大的相似性，而测井曲线为地层岩性等的综合反映，因而两井的测井曲线也具有极大的相似性。另外，测井曲线在垂向上的分辨率为0.125m，为了充分利用测井曲线在垂向上的高分辨率，通过邻井断层发育系数的计算，压制岩性、孔隙及孔隙流体等因素对测井曲线的影响，放大断层的错断效应造成的测井曲线的差异性，快速准确的识别低级序断层断点位置。

如图2所示，采用以下基于密井网区测井资料识别低级序断层断点位置的方法识别上述地区低级序断层的方法包括以下步骤：

(1)根据区内的测井系列及曲线特征，综合选取能够表征岩层不同方面地质特征的常见的6个测井参数：自然电位(SP)、感应电导率(COND)、声波时差(AC)、微电位电阻率(ML1)、微梯度电阻率(ML2)、深侧向电阻率(RLLD)。在全区稳定发育的测井标准层的控制下利用均值校正法进行测井数据标准化处理；对于自然电位(SP)、感应电导率(COND)和声波时差(AC)3条曲线选取研究层段纯砂岩的测井响应值作为最小值，选取纯泥岩的测井参数响应值作为最大值，对于微电位电阻率(ML1)、微梯度电阻率(ML2)和深侧向电阻率 (RLLD)曲线则选取研究层段纯泥岩的测井响应值为最小值，选取纯砂岩段的测井参数响应值为最大值，分别对以上6条曲线进行测井数据的归一化处理，对于大于最大值的测井响应值赋值为1，小于最小值的测井响应值则赋值为0。

另外，在步骤(1)完成目的层段6条测井曲线的标准化与归一化后，同时将各井测井储层综合解释逐点计算出的孔隙度挑选出来，构建各井的孔隙度孔隙度

曲线，确保泥岩段的孔隙度值为0。

实施例中2-1小层深度范围内A井标准化与归一化后的测井数据及孔隙度数值如下表1所示：

表1 A井标准化与归一化后的测井数据及孔隙度数值

与A井相邻的B井在2-1小层深度范围内标准化与归一化后的测井数据及孔隙度数值如下表2所示：

表2 B井标准化与归一化后的测井响应孔隙度数值

(2)利用局部线性插值的方法对同一小层相同沉积微相中相邻两口井的测井数据进行等间隔重采样处理，使两口井的测井数据在该小层具有相同的采样点数。具体方法是：统计2-1小层相邻两口井A、B井辫状河三角洲水下分流河道微相中的采样点数Sa、Sb，其中Sa为301，Sb为376，两口井原来的采样间隔为0.125m，以其中较大者Sb为匹配采样点数，对A井利用局部线性插值方法重新等间隔采样，使其在该小层的采样点数为Sb(376)，即

其中，

其中，F_n(x)为插值点x处的预测值，x为待插值点位置，f_j(x)为待插值点x 处的权重函数，x_j-1,x_j,x_j+1分别为待插值区间[x_j-1,x_j+1]的起点、中点及终点位置值，y_j为位置j处的曲线值。

对A井在该小层的测井曲线自上而下重新等间隔的采出Sb(376)个数据点，重采样后的A井的采样间隔为0.1m，同时记录下每个采样点对应的深度位置。 A井2-1小层内重采样后的测井数据及孔隙度值如下表3所示：

表3 A井2-1小层内重采样后的测井数据及孔隙度值

(3)对重新采样完后的相邻两口井，以A井为核心井，通过与邻井B以自小层顶至底逐点匹配的方式计算其断裂发育系数Fr：

其中，RLLD代表深双侧向测井，单位Ω·m；RLLS代表浅双侧向测井，单位Ω·m；ML1代表微电位测井，单位Ω·m；ML2代表微梯度测井，单位Ω·m； AC代表声波时差测井，μs/m；COND代表感应电导率测井，单位mS/m；SP 代表自然电位测井，单位Mv；

代表小层砂体的孔隙度，单位％；小角标A、B 分别代表测井参数以及孔隙度

来自A、B两井。

(4)在该小层中选取与A井相邻且属于同一沉积微相的C井，对A、C两井如同A、B两井一样进行步骤(2)和(3)的处理。

核心井A与邻井在2-1小层计算出的断层发育系数分布特征如图2所示；A 井与B井以及A井与C井在2-1小层深度范围内计算的断层发育系数如下表4 所示：

表4

(5)将两次计算出的断层发育系数分别与重采样后的A井的深度进行匹配，绘制A井与B井以及A井与C井计算出的断层发育系数在A井深度域的分布图，自上而下挑选出在两次计算中都出现异常值的第一个深度点dA，附图 1中显示dA为2076.5m。

(6)将挑选出的深度点dA与A井中已知的低级序断层断点发育深度联合分析。其中，A井通过岩心观察与岩屑录井分析等确定在2076.2m上下存在一条低级序断层。将A井与B井以及A井与C井计算出的段层发育系数在dA处的值进行综合对比分析，综合设定断层发育系数门槛值Frcv为180。

(7)对全区其他井位依次进行步骤(2)-步骤(5)的处理，若挑选出的深度点处对应的断层发育系数Fr大于门槛值Frcv，则判定为该点为低级序断层在井上发育的断点，反之亦然。

(8)低级序断层识别效果的检验：检验方式主要有两种，一种是利用断层发育系数对研究层位井上低级序断层的断点进行识别，将识别出的断点与岩心观察、录井分析、联井地层对比以及生产开发动态分析等低级序识别结果进行对比检验；另一种则是选取与判定井处于同一沉积微相且相邻的第3口井、第4 口井进行步骤(2)-步骤(5)的处理，将得到断层发育系数大于门槛值Frcv处的深度点与第一次计算得到的深度点进行对比，检验二次计算出的深度点的匹配程度。

在步骤(8)中，更具体的，将已知目的层段低级序断层断点位置与定量识别出的低级序断层的断点位置进行对比检验发现，8口井中已知的26个井上断点均被识别出来，并且二者之间的断点深度的最大误差值不超过3m。

通过第二种检验方法随机的选取区内的32口井分别选取同一微相中2对不同的邻井进行断点发育位置的检验。选出的32口井在第一次判别中共计算出68 个断点，选取同一微相中另外一对邻井进行计算则识别出67个断点，其中与第一次识别出的断点处于相同井中相同位置的有65个，符合率高达95.6％，同时两次识别出的同一断点深度的误差最大值为1.6m。

通过将测井计算识别出的低级序断层与岩心、岩屑、联井对比和及生产动态分析等得到低级序断层对比验证，以及选取不同的邻井组识别出的结果间的交叉检验还能辅助判别分析断层发育系数门槛值Frcv设置的合理性，以便对其大小进行调整，避免过高或过低门槛值的出现。

附图3为研究区某小层辫状河三角洲前缘河口坝微相中A2井与邻井B2、C2通过步骤(2)-步骤(5)的处理与计算得到的断层发育系数在A2点的深度域中的分布特征图。其中图3a为A2井与邻井B2计算出的断层发育系数随A2 井的深度变化特征，图3b为A2井与邻井C2井计算出的断层发育系数随A2井的深度变化特征。通过对比可以发现，虽然A2井与B2井计算出的断层发育系数相对于A2井与C2井计算出要平滑些，但二者的整体特征具有较大程度的相似性，二者在深度1990.2-1992.5m之间的断层发育系数值都表现为尖峰状的高值，且大于断层发育系数门槛值180，在判别时将1990.2m深度点作为A2井低级序断层断点的发育位置。另外，之所以会出现1990.2-1992.5m长的尖峰带，是因为张性环境下形成的低级序断层不论断距再小也会出现一定宽度的破碎带与裂缝带，且断距越大，断层破碎带越宽，该尖峰带为井上钻遇的低级序断层破碎带与裂缝带在测井曲线上的响应，可用该尖峰带的宽度粗略估计井上断层破碎带与裂缝带的宽度，在A2井的岩心中也显示1989-1992m之间存在一条低级序断层，该深度段的碎屑岩并不是以块状的岩心柱子在井筒中出现，而是以较为破碎的碎屑夹在上下两段岩心之间。除低级序断层发育处，A2井与B2井以及A2井与C2井之间的断层发育系数曲线在其余深度段均表现为平滑的低值，偶见位于门槛值以下的低幅凸起。以上特征说明了断层发育系数计算公式能够压制储层岩性、孔隙性及孔隙流体等因素的变化对邻井测井曲线的影响，重点刻画并放大低级序断层的错断造成的邻井测井曲线的差异性，该方法可以通过编程定量实现对出井上低级序断层断点的位置的识别，速度快，效率高，受人工经验等因素影响较小，为断块油藏开发后期注采井网的调整及采收率的提高提供了可靠地地质依据。

与现有常规的低级序断层识别技术相比，本发明具有以下效果：本发明能很好地利用测井曲线在垂向上的高分辨率，综合考虑多个常见的测井参数，通过计算邻井的断层发育系数来定量的实现对井上低级序断层断点位置的识别。该方法具有算法稳定、准确率高、快速直观和应用方便的特点，可以很好地应用于断裂系统复杂，地震处理与解释技术无法有效的识别低级序断层的碎屑岩油藏中，可以为开发后期高密度井网条件下注采井网的调整及流动单元的重新划分提供可靠的依据，在挖掘剩余油、提高采收率方面发挥巨大作用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于密井网区测井资料识别低级序断层断点位置的方法，其特征在于，所述基于密井网区测井资料识别低级序断层断点位置的方法包括以下步骤：

步骤一，选取能表征岩层不同方面地质特征的n个测井参数进行测井数据标准化处理，然后进行归一化处理；

步骤二，利用局部线性插值的方法对同一小层相同沉积微相中相邻两口井的测井数据进行等间隔重采样处理，使两口井的测井数据在该小层具有相同的采样点数；

步骤三，对重新采样完后的相邻两口井，以A井为核心井，通过与邻井B自小层顶至底逐点匹配计算其断层发育系数Fr；

步骤四，在该小层中选取与A井相邻且属于同一沉积微相的C井，对A、C两井如同A、B两井一样进行步骤二和步骤三的处理；

步骤五，将两次计算出的断层发育系数分别与重采样后的A井的深度进行匹配，绘制A井小层内断层发育系数在深度域的分布图，挑选出在两次计算中都出现异常值的深度点；

步骤六，将挑选出的深度点与A井中已知的低级序断层断点发育深度联合分析，设定判别低级序断层的断层发育系数门槛值Frcv；

步骤七，对全区其它井位依次进行步骤二至步骤五的处理，若挑选出的深度点处的断层发育系数Fr大于门槛值Frcv，则判定该点为低级序断层在井上发育的断点。

2.如权利要求1所述的一种基于密井网区测井资料识别低级序断层断点位置的方法，其特征在于，所述步骤二的局部线性插值法为：

其中，

F_n(x)为插值点x处的预测值，x为待插值点位置，f_j(x)为待插值点x处的权重函数，x_j-1,x_j,x_j+1分别为待插值区间[x_j-1,x_j+1]的起点、中点及终点位置值，y_j为位置j处的曲线值。

3.如权利要求1所述的基于密井网区测井资料识别低级序断层断点位置的方法，其特征在于，所述步骤三计算断层发育系数Fr的公式为：

其中，RLLD代表深双侧向测井，单位Ω·m；RLLS代表浅双侧向测井，单位Ω·m；ML1代表微电位测井，单位Ω·m；ML2代表微梯度测井，单位Ω·m；AC代表声波时差测井，μs/m；COND代表感应电导率测井，单位mS/m；SP代表自然电位测井，单位Mv；

代表小层砂体的孔隙度，单位％；小角标A、B分别代表测井参数以及孔隙度

来自A、B两井。

4.如权利要求1所述的基于密井网区测井资料识别低级序断层断点位置的方法，其特征在于，所述步骤六中要经过多次试验并与已知的井上低级序断层的发育位置多次对比，设定判别低级序断层的断层发育系数门槛值Frcv，直至其能有效的剔除低级序断层以外的其他因素造成的断层发育系数的异常值，重点刻画低级序断层对测井曲线的错断效应。

5.一种应用权利要求1～4任意一项所示基于密井网区测井资料识别低级序断层断点位置的方法的低级序断层识别控制系统。

Images