CN110761780A - 一种基于井震结合的三维地质导向方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于井震结合的三维地质导向方法，包括步骤1：收集区块内各个已钻井的目标层数据和待钻井目标层的三维地震数据，根据已钻井的目标层数据对待钻井目标层所在地层进行地质分层，根据待钻井目标层的三维地震数据获得待钻井目标层的三维构造数据；步骤2：根据所述区块内各个已钻井的目标层数据对所述待钻井目标层的三维构造数据进行校正；步骤3：切取校正后的待钻井目标层的三维构造数据获取过设计井轨迹，生成待钻井的三维地质导向剖面；步骤4：将待钻井的设计轨迹、待钻井的实钻井轨迹以及实钻井的随钻测井曲线绘制在所述剖面的中心位置，对所述待钻井进行地质导向。

Description

一种基于井震结合的三维地质导向方法

技术领域

本发明涉及水平井地质导向技术领域，更具体的是，本发明涉及一种基于井震结合的三维地质导向方法。

背景技术

传统地质导向建模技术主要采用地层对比法构建地层的二维模型，结合随钻测井、综合录井和气测录井资料，参考地震成果剖面，判断水平井井眼轨迹所在地层，指导钻井轨迹调整。尽管基于地层对比的导向技术建模简单，但因参考因素少，且受地质导向人员经验限制，人为因素多，误差大，难以提供精细且具有预测能力的模型，往往导致导向工作出现偏差，引发优质储集层钻遇率低的问题。

发明内容

本发明设计开发了一种基于井震结合的三维地质导向方法，通过区块内各个已钻井的目标层数据对待钻井目标层的三维构造数据进行校正后，切取得到待钻井的三维地质导向剖面，实现对待钻井进行地质导向。

本发明提供的技术方案为：

一种基于井震结合的三维地质导向方法，包括如下步骤：

步骤1：收集区块内各个已钻井的目标层数据和待钻井目标层的三维地震数据，根据已钻井的目标层数据对待钻井目标层所在地层进行地质分层，根据待钻井目标层的三维地震数据获得待钻井目标层的三维构造数据；

步骤2：根据所述区块内各个已钻井的目标层数据对所述待钻井目标层的三维构造数据进行校正；

步骤3：切取校正后的待钻井目标层的三维构造数据获取过设计井轨迹，生成待钻井的三维地质导向剖面；

步骤4：将待钻井的设计轨迹、待钻井的实钻井轨迹以及实钻井的随钻测井曲线绘制在所述剖面的中心位置，沿着实钻井轨迹将实钻井的随钻测井曲线在水平方向和垂直方向分别投影绘制在所述剖面的上部偏左区域，对所述待钻井进行地质导向。

优选的是，在所述步骤2中，对所述待钻井目标层的三维构造数据进行校正包括层面整体校正和局部误差校正。

优选的是，所述层面整体校正包括：

获取所述待钻井目标层的三维构造数据与区块内各个已钻井的目标层数据的最小垂深差异量；

平移所述待钻井目标层的三维构造数据至最小垂深位置，实现所述待钻井目标层的三维构造数据沿垂深方向的上下平移校正。

优选的是，所述局部误差校正包括：

基于克里金插值的残差面校正方法将所述层面整体校正后的待钻井目标层的三维构造数据光滑平移至区块内各个已钻井的目标层井位点处，具体包括：

确定区块内各个已钻井的目标层井位点位置，以及其在所述层面整体校正后的待钻井目标层的三维构造数据中所对应的单元格；

根据所述单元格的对角线确定所述区块内各个已钻井的目标层井位点对应的三角面；

根据所述三角面的顶点确定三角面的面方程：

z＝ax+by+c；

获取区块内各个已钻井的目标层井位点在所述层面整体校正后的待钻井目标层的三维构造数据中的深度，得到各个已钻井的目标层井位点的残差值h：

h＝z₀-z；

z₀为区块内各个已钻井的目标层井位点的原始深度；

通过移动平均方法由残差值插出残差面；

将所述残差面与所述层面整体校正后的待钻井目标层的三维构造数据叠加，得到局部误差校正后的待钻井目标层的三维构造数据。

优选的是，所述移动平均方法包括：

获取区块内各个已钻井的目标层井位点的残差值[h₁,h₂,...,h_i,...,h_n]；

确定第m个节点的残差值为Δz_m：

式中，n为区块内已钻井的数量，m为节点数量，h_i为第i个已钻井的目标层井位点的残差值；

根据各个节点的残差值确定残差面。

优选的是，所述移动平均方法包括：

获取区块内各个已钻井的目标层井位点的残差值[h₁,h₂,...,h_i,...,h_n]；

确定第m个节点的残差值为Δz_m：

式中，n为区块内已钻井的数量，m为节点数量，h_i为第i个已钻井的目标层井位点的残差值，MP_i为第m个节点与第i个已钻井的目标层井位点的距离；

根据各个节点的残差值确定残差面。

优选的是，所述移动平均方法包括：

获取区块内各个已钻井的目标层井位点的残差值[h₁,h₂,...,h_i,...,h_n]；

确定第m个节点的残差值为Δz_m：

式中，n为区块内已钻井的数量，m为节点数量，h_i为第i个已钻井的目标层井位点的残差值，MP_i为第m个节点与第i个已钻井的目标层井位点的距离；

根据各个节点的残差值确定残差面。

优选的是，所述移动平均方法包括：

获取区块内各个已钻井的目标层井位点的残差值[h₁,h₂,...,h_i,...,h_n]；

确定第m个节点的残差值为Δz_m：

式中，n为区块内已钻井的数量，m为节点数量，h_i为第i个已钻井的目标层井位点的残差值，MP_i为第m个节点与第i个已钻井的目标层井位点的距离；

根据各个节点的残差值确定残差面。

优选的是，

所述单元格包括正方形单元格和长方形单元格，所述长方形单元格包括直立型和扁平型。

优选的是，在所述步骤3中，切取校正后的待钻井目标层的三维构造数据包括：

以真实水平长度方向为X轴，垂深方向为Y轴，切取校正后的待钻井目标层的三维构造数据的剖面，并显示在X-Y坐标系中，生成待钻井的三维地质导向剖面。

本发明所述的有益效果：

本发明设计开发的基于井震结合的三维地质导向方法，获取区块内各个已钻井的目标层数据，利用测井数据与地震数据二者的优点，采用井震联合对待钻井目标层的三维构造数据进行校正，切取得到待钻井的三维地质导向剖面，可将测井数据如自然伽马值、含油(气)饱和度等信息同时展示在导向剖面中，提供更准确的三维地层导向面，再结合随钻数据实时校正更新，确保钻井轨迹位于薄砂层目标层中，指导钻井施工，实现高效地质导向。

附图说明

图1为本发明所述正方形单元格的示意图。

图2为本发明所述直立型长方形单元格的示意图。

图3为本发明所述扁平型长方形单元格的示意图。

图4为本发明所述计算井点残差值的图例示意图。

图5为本发明所述基于剖面地质导向的示意图。

图6为本发明所述S油田馆陶组下亚段S小层三维地层属性图。

图7为本发明所述S-A1井设计油藏剖面示意。

图8为本发明所述S-A1井完井地质导向示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

本发明提供一种基于井震结合的三维地质导向方法，包括如下步骤：

步骤1：收集区块内各个已钻井的目标层数据(井名、深度、地层名、目标层井的位置坐标)和待钻井目标层的三维地震数据，根据已钻井的目标层数据对待钻井目标层所在地层进行地质分层，根据待钻井目标层的三维地震数据获得待钻井目标层的三维构造数据；

步骤2：根据区块内各个已钻井的目标层数据对待钻井目标层的三维构造数据进行校正，具体包括层面整体校正和局部误差校正；

所述的层面整体校正包括：

获取待钻井目标层的三维构造数据与区块内各个已钻井的目标层数据的最小垂深差异量；

平移待钻井目标层的三维构造数据至最小垂深位置，实现待钻井目标层的三维构造数据沿垂深方向的上下平移校正。

所述的局部误差校正包括：

基于克里金插值的残差面校正方法将层面整体校正后的待钻井目标层的三维构造数据光滑平移至区块内各个已钻井的目标层井位点处，使得各点深度还不矛盾，同时层面光滑，具体包括：

确定区块内各个已钻井的目标层井位点位置，以及其在层面整体校正后的待钻井目标层的三维构造数据中所对应的单元格(包括正方形单元格和长方形单元格，长方形单元格包括直立型和扁平型)；

根据单元格的对角线确定区块内各个已钻井的目标层井位点对应的三角面；

根据三角面的顶点确定三角面的面方程：

z＝ax+by+c；

获取区块内各个已钻井的目标层井位点在层面整体校正后的待钻井目标层的三维构造数据中的深度，得到各个已钻井的目标层井位点的残差值h：

h＝z₀-z；

z₀为区块内各个已钻井的目标层井位点的原始深度；

通过移动平均方法由残差值插出残差面；

将残差面与层面整体校正后的待钻井目标层的三维构造数据叠加，得到局部误差校正后的待钻井目标层的三维构造数据。

所述的移动平均方法可以选取下述四种种的任意一中，其包括：

获取区块内各个已钻井的目标层井位点的残差值[h₁,h₂,...,h_i,...,h_n]；

确定第m个节点的残差值为Δz_m：

式中，n为区块内已钻井的数量，m为节点数量，h_i为第i个已钻井的目标层井位点的残差值；

根据各个节点的残差值确定残差面。

或者

获取区块内各个已钻井的目标层井位点的残差值[h₁,h₂,...,h_i,...,h_n]；

确定第m个节点的残差值为Δz_m：

式中，n为区块内已钻井的数量，m为节点数量，h_i为第i个已钻井的目标层井位点的残差值，MP_i为第m个节点与第i个已钻井的目标层井位点的距离；

根据各个节点的残差值确定残差面。

或者

获取区块内各个已钻井的目标层井位点的残差值[h₁,h₂,...,h_i,...,h_n]；

确定第m个节点的残差值为Δz_m：

式中，n为区块内已钻井的数量，m为节点数量，h_i为第i个已钻井的目标层井位点的残差值，MP_i为第m个节点与第i个已钻井的目标层井位点的距离；

根据各个节点的残差值确定残差面。

或者

获取区块内各个已钻井的目标层井位点的残差值[h₁,h₂,...,h_i,...,h_n]；

确定第m个节点的残差值为Δz_m：

式中，n为区块内已钻井的数量，m为节点数量，h_i为第i个已钻井的目标层井位点的残差值，MP_i为第m个节点与第i个已钻井的目标层井位点的距离；

根据各个节点的残差值确定残差面。

下面以实施例具体详述残差面的确定过程。

(2.1)数据准备

收集三个已钻井(P₁，P₂，P₃)的地层数据(包括井名、深度、地层名、目标层井的位置坐标(x,y,z))，以及待钻井目标层的三维构造数据(通过三维地震数据反演得到)；

(2.2)找到三个已钻井的目标层井点在待钻井目标层的三维构造数据上的单元格

通过三个已钻井的目标层井点数据的x坐标和y坐标，可找到其在待钻井目标层的三维构造数据上对应的单元格；

(2.3)单元格的对角线选取

按照单元格类型划分，可以分为正方形单元格和矩形单元格，不同的单元格对角线默认方向会有所不同。按照单元格所处位置划分，处于边界位置的单元格和处于内部的单元格遵循的对角线规则不同。

具体规则如下：

正方形单元格，正方形单元格对角线的默认方向为”/”，如图1所示；

长方形单元格，直立型默认方向为”\”，如图2所示；扁平型默认方向为”/”，如图3所示，规则仍与正方形单元格选取规则相同。

(2.4)由对角线确定三角面

对角线确定后，三角面也就自然确定了。

(2.5)计算三个已钻井与待钻井目标层的三维构造数据的残差值

以图示4为例，该单元格的对角线为AC，又井点P落在三角面ABC上，由点A，B，C可算出面ABC方程：

设面方程为z＝ax+by+c，将点A，B，C坐标分别代入，联立方程组可解出a，b，c。

再把点P的x，y坐标代入面方程求出其在待钻井目标层的三维构造数据中的深度。残差值即为点P的原始深度42与其在待钻井目标层的三维构造数据中的深度的差值。

(2.6)通过插值算法，由残差值插出残差面

通过“移动平均”方法实现插值插出残差面。移动平均主要是利用节点与井点的距离关系决定每个节点的权重，进而计算残差值。

“移动平均”方法下有四个方法equal、inverse distance、inverse distancesquared、inverse distance quadraupled，可以选择任意一种方法。

Equal：

若有3个井点P₁，P₂，P₃，残差值为h₁，h₂，h₃。则这三个井点对任意一节点A的权重均为1/3。则点A的残差值为

进而计算其他所有节点的残差值，从而形成残差面。

inverse distance：

若有3个井点P₁，P₂，P₃，残差值为h₁，h₂，h₃。则这三个井点对任意一节点A的权重分别为：

则点A的残差值为

进而计算其他所有节点的残差值，从而形成残差面。

inverse distance squared：

将inverse distance中的距离改为距离的平方，如改为

代入计算。

inverse distance quadraupled：

将inverse distance中的距离改为距离的4次方，如

改为

代入计算。

步骤3：切取校正后的待钻井目标层的三维构造数据获取过设计井轨迹，生成待钻井的三维地质导向剖面；

以真实水平长度方向为X轴，垂深方向为Y轴，切取校正后的待钻井目标层的三维构造数据的剖面，并显示在X-Y坐标系中，生成待钻井的三维地质导向剖面。

步骤4：将待钻井的设计轨迹、待钻井的实钻井轨迹以及实钻井的随钻测井曲线绘制在剖面的中心位置，沿着实钻井轨迹将实钻井的随钻测井曲线在水平方向和垂直方向分别投影绘制在剖面的上部偏左区域，对待钻井在钻井过程中进行地质导向，如图5所示。

实施例

S油田某区块内完钻井超过100口，属于较成熟的勘探区。利用该区域已钻的56口井的测井曲线对馆陶组下亚段S小层所在地层进行了地质分层，并将S小层所在地层的地震层位数据与56口井的测井分层数据(井名、深度、地层名以及目标层井的位置坐标(x,y,z))按照上述方法相融合，形成了如图6所示的三维地层属性图。

S-A1井是在该区块部署的一口侧钻水平井，目标层为馆陶组下亚段S小层。图7是该井前期基于地震剖面所设计的油藏剖面，其地层倾角约为1°，厚度为2～4m。设计A、B靶点垂深分别为1232m、1231m，水平段长度200m。

图8是其基于三维构造数据沿设计井轨迹切取的地质导向剖面及实际完井地质导向图。随钻过程采用LWD设备随钻测量自然伽马和电阻率曲线跟踪油层。

设计油藏剖面与基于井震结合的三维地质导向方法切分的剖面图二者深度上也存在2m差异；倾向上有较大差异，地层由A靶点至B靶点方向下倾，地层倾角约4°；伽马值分布上，设计的A靶点下方2m处，S小层左侧地层伽马值高，右侧伽马值低，表明S小层岩性由高泥质含量向砂岩地层转变。由于地质导向图与地质认识存在差异，仍按照原设计轨迹施工，在钻遇设计A靶点之后，控制水平段井斜角约为89°。但在水平段钻进超过50m后，仍未钻遇目的层砂岩，之后将第一个侧钻井眼填井，采纳三维切面图，并重新进行地震解释，侧钻第二个井眼顺利完钻，圆满完成了钻井任务。S-A1井最终油层钻遇率达到84％，完井后射孔水平段长度104m，高峰期产油5.7t/d，平均产油1.6t/d，取得了较好的开发效果。

从图6可以看出，S-A1井轨迹穿过的地层伽马数据与图中地层颜色所代表的伽马数据基本一致。这表明钻井过程中所钻遇的岩性与三维地质导向图预测的岩性变化情况基本吻合，也验证了三维地质导向方法的正确性。

本发明设计开发的基于井震结合的三维地质导向方法，获取区块内各个已钻井的目标层数据，利用测井数据与地震数据二者的优点，采用井震联合对待钻井目标层的三维构造数据进行校正，切取得到待钻井的三维地质导向剖面，可将测井数据如自然伽马值、含油(气)饱和度等信息同时展示在导向剖面中，提供更准确的三维地层导向面，再结合随钻数据实时校正更新，确保钻井轨迹位于薄砂层目标层中，指导钻井施工，实现高效地质导向。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种基于井震结合的三维地质导向方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：收集区块内各个已钻井的目标层数据和待钻井目标层的三维地震数据，根据已钻井的目标层数据对待钻井目标层所在地层进行地质分层，根据待钻井目标层的三维地震数据获得待钻井目标层的三维构造数据；

步骤2：根据所述区块内各个已钻井的目标层数据对所述待钻井目标层的三维构造数据进行校正；

步骤3：切取校正后的待钻井目标层的三维构造数据获取过设计井轨迹，生成待钻井的三维地质导向剖面；

步骤4：将待钻井的设计轨迹、待钻井的实钻井轨迹以及实钻井的随钻测井曲线绘制在所述剖面的中心位置，沿着实钻井轨迹将实钻井的随钻测井曲线在水平方向和垂直方向分别投影绘制在所述剖面的上部偏左区域，对所述待钻井进行地质导向。

2.如权利要求1所述的基于井震结合的三维地质导向方法，其特征在于，在所述步骤2中，对所述待钻井目标层的三维构造数据进行校正包括层面整体校正和局部误差校正。

3.如权利要求2所述的基于井震结合的三维地质导向方法，其特征在于，所述层面整体校正包括：

获取所述待钻井目标层的三维构造数据与区块内各个已钻井的目标层数据的最小垂深差异量；

平移所述待钻井目标层的三维构造数据至最小垂深位置，实现所述待钻井目标层的三维构造数据沿垂深方向的上下平移校正。

4.如权利要求3所述的基于井震结合的三维地质导向方法，其特征在于，所述局部误差校正包括：

基于克里金插值的残差面校正方法将所述层面整体校正后的待钻井目标层的三维构造数据光滑平移至区块内各个已钻井的目标层井位点处，具体包括：

确定区块内各个已钻井的目标层井位点位置，以及其在所述层面整体校正后的待钻井目标层的三维构造数据中所对应的单元格；

根据所述单元格的对角线确定所述区块内各个已钻井的目标层井位点对应的三角面；

根据所述三角面的顶点确定三角面的面方程：

z＝ax+by+c；

获取区块内各个已钻井的目标层井位点在所述层面整体校正后的待钻井目标层的三维构造数据中的深度，得到各个已钻井的目标层井位点的残差值h：

h＝z₀-z；

z₀为区块内各个已钻井的目标层井位点的原始深度；

通过移动平均方法由残差值插出残差面；

将所述残差面与所述层面整体校正后的待钻井目标层的三维构造数据叠加，得到局部误差校正后的待钻井目标层的三维构造数据。

5.如权利要求4所述的基于井震结合的三维地质导向方法，其特征在于，所述移动平均方法包括：

获取区块内各个已钻井的目标层井位点的残差值[h₁,h₂,...,h_i,...,h_n]；

确定第m个节点的残差值为Δz_m：

式中，n为区块内已钻井的数量，m为节点数量，h_i为第i个已钻井的目标层井位点的残差值；

根据各个节点的残差值确定残差面。

6.如权利要求4所述的基于井震结合的三维地质导向方法，其特征在于，所述移动平均方法包括：

获取区块内各个已钻井的目标层井位点的残差值[h₁,h₂,...,h_i,...,h_n]；

确定第m个节点的残差值为Δz_m：

式中，n为区块内已钻井的数量，m为节点数量，h_i为第i个已钻井的目标层井位点的残差值，MP_i为第m个节点与第i个已钻井的目标层井位点的距离；

根据各个节点的残差值确定残差面。

7.如权利要求4所述的基于井震结合的三维地质导向方法，其特征在于，所述移动平均方法包括：

获取区块内各个已钻井的目标层井位点的残差值[h₁,h₂,...,h_i,...,h_n]；

确定第m个节点的残差值为Δz_m：

式中，n为区块内已钻井的数量，m为节点数量，h_i为第i个已钻井的目标层井位点的残差值，MP_i为第m个节点与第i个已钻井的目标层井位点的距离；

根据各个节点的残差值确定残差面。

8.如权利要求4所述的基于井震结合的三维地质导向方法，其特征在于，所述移动平均方法包括：

获取区块内各个已钻井的目标层井位点的残差值[h₁,h₂,...,h_i,...,h_n]；

确定第m个节点的残差值为Δz_m：

式中，n为区块内已钻井的数量，m为节点数量，h_i为第i个已钻井的目标层井位点的残差值，MP_i为第m个节点与第i个已钻井的目标层井位点的距离；

根据各个节点的残差值确定残差面。

9.如权利要求4-8中任意一项所述的基于井震结合的三维地质导向方法，其特征在于，

所述单元格包括正方形单元格和长方形单元格，所述长方形单元格包括直立型和扁平型。

10.如权利要求1-8中任意一项所述的基于井震结合的三维地质导向方法，其特征在于，在所述步骤3中，切取校正后的待钻井目标层的三维构造数据包括：

以真实水平长度方向为X轴，垂深方向为Y轴，切取校正后的待钻井目标层的三维构造数据的剖面，并显示在X-Y坐标系中，生成待钻井的三维地质导向剖面。

Images