CN111794738A - 一种基于阵列感应与各向异性联合反演地层倾角的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于阵列感应与各向异性联合反演地层倾角的方法，首先基于阵列感应电阻率测井资料，推导出在倾斜非均质地层中双线圈系的视电导率和水平电导率计算公式；引入无限厚的横向各向异性地层中的理想电位电极系视电导率与水平电导率的关系公式；建立目的层段的各向异性参数计算模型；利用阵列感应电阻率测井来处理得到目的层段的视电导率、水平电导率与各向异性建立函数关系式，形成阵列感应与各向异性联合反演地层倾角的方法。在新井中应用本发明的方法，得到目的层段的地层倾角与电成像测井处理得到地层倾角数据相关性好，所以通过阵列感应电阻率测井资料来准确计算致密砂岩地层倾角精度高，为今后寻找致密气藏圈闭提供了可靠资料。
Description
技术领域
本发明属于石油勘探中致密砂岩储层的测井评价技术领域，涉及一种在致密砂岩中利用常规测井和阵列感应测井联合计算出的各向异性来反演出地层倾角的方法。
背景技术
非常规致密砂岩储层的地层倾角参数主要是依靠地层倾角测井仪器直接测量得到和电成像测井精细解释处理得到，很少利用常规基础测井资料联合反演算出。目前，基于电磁感应原理，主要是研究阵列感应受倾角影响特性分析和基于阵列感应测井受倾角影响的校正方法研究，很少利用电导率测井曲线与地层各向异性对地层倾角进行连续定量的反演。然而，地层倾角在致密砂岩气藏中是十分重要的参数，因为通过测量致密砂岩气藏的地层倾角来研究各种地质问题，对指导油气田的勘探开发具有重要意义。为了深入研究致密砂岩的地层倾角特征，来创新了一套基于阵列感应和各向异性反演出有效的地层倾角计算方法，国内外学者未尝试对这套方法进行研究。但事实上，大多数致密砂岩气藏绝对属于非均匀介质地层环境。尽管如此，目前在非均质地层中阵列感应测井因受地层倾角影响导致电流线不再关于仪器轴旋转对称，而是沿空间复杂轨迹流动，使阵列感应合成处理结果异常。经典Maxwell微分方程为：
式中，E为电场强度，V/m；B为磁感应强度，Wb/m2；H为磁场强度，A/m；D为电位移矢量，C/m2；J为电流密度，A/m2；ω为交变电流的角频率，ω＝2πf，f为仪器工作频率，Hz。然而，我们知道现实中的阵列感应测井要从根本上适用于非均质地层储层条件。因此，详细研究阵列感应测井仪器的非均质地层条件下的影响因素，才能解决感应测井在非均质地层中存在的问题。
本发明基于阵列感应电阻率测井资料，推导出在倾斜非均质地层中双线圈系的视电导率和水平电导率计算公式；其次引入无限厚的横向各向异性地层中的理想电位电极系视电导率与水平电导率的关系公式；最后利用阵列感应电阻率测井来处理得到目的层段的视电导率和水平电导率与各向异性建立函数关系式，形成阵列感应与各向异性联合反演地层倾角的方法。致密砂岩地层倾角计算模型是利用研究区阵列感应与各向异性联合反演得到，与电成像测井处理得到地层倾角数据进行对比，验证这套创新方法有效可行，为油田勘探开发中寻找有经济价值的致密气藏圈闭提供了可靠资料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于阵列感应与各向异性联合反演地层倾角的方法，在倾斜非均质地层中视电导率、水平电导率和各向异性推导的基础上，通过测井资料建立基于阵列感应与各向异性联合反演地层倾角的方法，来精细评价致密砂岩的地层倾角，更为有效地寻找出有经济价值的致密气藏圈闭，在勘探开发前期中起指导作用。
本发明是通过下述技术方案来实现的。
一种基于阵列感应与各向异性联合反演地层倾角的方法，包括以下步骤：
步骤101，首先基于阵列感应电阻率测井资料，推导出在倾斜非均质地层中双线圈系的视电导率和水平电导率计算公式；
步骤102，考虑到地层倾斜对测井电阻率的影响，引入无限厚的横向各向异性地层中的理想电位电极系视电导率与水平电导率的关系公式；
步骤103，由于受构造地层倾角的影响，引用受地层倾角影响较大的测井数据，并建立目的层段的各向异性参数计算公式；
步骤104，利用阵列感应电阻率测井来处理得到目的层段的视电导率和水平电导率与各向异性建立函数关系式，形成阵列感应与各向异性联合反演地层倾角的方法。
所述步骤101，在倾斜非均质地层中，通过推导Maxwell方程组，可以利用阵列感应电阻率测井得到视电导率计算方法。
双线圈系的视电导率模型：
水平电导率模型：
式中，L为双线圈间距，m；μ为地层的磁导率，H/m；ω为交变电流的角频率，ω＝2πf，f是仪器工作频率，HZ；kh为电磁波沿地层水平方向传播的波数，1/m；δ为理想电位电极系视电导率与水平电导率的比值，无因次；i为线圈电流强度的虚数单位，
引入无限厚的横向各向异性地层中的理想电位电极系视电导率与水平电导率的关系公式。
视电导率与水平电导率的比值模型：
式中：δ为目的层段视电导率与水平电导率的比值，无因次；λ为研究区目的层段的各向异性，无因次；θ为研究区目的层段地层倾角，°。
所述步骤103，利用自然伽玛能谱测井处理得到的泥质含量与研究区的各向异性建立函数关系式如下：
式中：λ表示目的层段的各向异性，无因次；Vsh表示研究区致密砂岩中泥质含量，％；a、b为模型的经验系数，无因次。
所述模型公式中的系数a、b利用岩心实验测量得到样品的各向异性，通过自然伽玛能谱测井处理得到的泥质含量来拟合得到。
所述步骤104，建立阵列感应与各向异性联合反演地层倾角模型如下：
式中：σa基于阵列感应电阻率测井得到视电导率，s/m；σh沿利用沿地层水平方向传播的电磁波波数反演出水平电导率，s/m。
本发明的有益效果在于，实现了在倾角非均质地层中，利用阵列感应电阻率测井来处理得到目的层段的视电导率、水平电导率与各向异性建立函数关系式，形成阵列感应与各向异性联合反演地层倾角的方法，有效地寻找有经济价值的致密气藏圈闭，指导油田前期勘探开发。
附图说明
图1为本发明提供的一种基于阵列感应与各向异性联合反演地层倾角的方法流程图；
图2为本发明实施例中提供K井区致密砂岩中泥质含量与电阻率各向异性关系图；
图3为本发明实施例中提供K-27井基于阵列感应与各向异性联合反演地层倾角参数的结果验证图；
图4为本发明实施例中提供K-27井基于阵列感应与各向异性联合反演地层倾角与成像测井处理得到地层倾角数据之间对比图。
具体实施方式
下面通过对本实施例中的具体实施情况做进一步详细说明，以支持本发明所要解决的技术问题，但并不作为对发明做任何限制的依据。
如图1所示，本发明实施例提供的一种基于阵列感应与各向异性联合反演地层倾角的方法，包括如下步骤：
步骤101，首先基于阵列感应电阻率测井资料，推导出在倾斜非均质地层中双线圈系的视电导率和水平电导率计算公式；
步骤102，考虑到地层倾斜对测井电阻率的影响，引入无限厚的横向各向异性地层中的理想电位电极系视电导率与水平电导率的关系公式；
步骤103，由于受构造地层倾角的影响，引用受地层倾角影响较大的测井数据，并建立目的层段的各向异性参数计算公式；
步骤104，利用阵列感应电阻率测井来处理得到目的层段的视电导率和水平电导率与各向异性建立函数关系式，形成阵列感应与各向异性联合反演地层倾角的方法。
下面，通过对本实施例的具体实施情况做进一步详细说明，以支持本发明所要解决的技术问题，按照以下步骤进行操作：
步骤一，选取区域内从上到下连续进行过电成像测井测量的井为K-27井，全井段开展电成像测井资料处理并对地层进行勾画，获取不同深度变化下致密砂岩的地层倾角、倾向及方位，为后续的地层倾角参数精细处理准备数据。
步骤二，利用研究区块的K-27井测有阵列感应电阻率测井资料，在倾斜非均质地层中，通过推导Maxwell方程组，可以利用阵列感应电阻率测井得到视电导率计算方法如下：
双线圈系的视电导率模型：
水平电导率模型：
式中，L为双线圈间距，m；μ为地层的磁导率，H/m；ω为交变电流的角频率，ω＝2πf，f是仪器工作频率，HZ；kh为电磁波沿地层水平方向传播的波数，1/m；δ为理想电位电极系视电导率与水平电导率的比值，无因次；i为线圈电流强度的虚数单位，
步骤三，利用步骤二中分析得到的视电导率计算公式，引入无限厚的横向各向异性地层中的理想电位电极系视电导率与水平电导率的关系公式。
视电导率与水平电导率的比值模型：
式中：δ为目的层段视电导率与水平电导率的比值，无因次；λ为研究区目的层段的各向异性，无因次；θ为研究区目的层段地层倾角，°。
步骤四，再利用研究区块多口井的自然伽玛能谱测井处理得到的泥质含量与研究区的各向异性建立函数关系式如下：
式中：λ表示目的层段的各向异性，无因次；Vsh表示研究区致密砂岩中泥质含量，％；a、b为模型的经验系数，无因次。
步骤五，结合阵列感应、自然能谱及电成像测井，利用步骤二中式(1)、(2)确定目的层段的视电导率、水平电导率；在此基础上，结合步骤三中式(3)、(4)来确定视电导率与水平电导率的比值、各向异性与泥质含量关系式，利用步骤五中式(5)来反演出致密砂岩的地层倾角模型：
式中：σa基于阵列感应电阻率测井得到视电导率，s/m；σh沿利用沿地层水平方向传播的电磁波波数反演出水平电导率，s/m。
图3为本发明提供的K-27井基于阵列感应与各向异性联合反演地层倾角参数的计算结果，图4为本发明提供的K-27井基于阵列感应与各向异性联合反演地层倾角与成像测井处理得到地层倾角的结果基本一致，验证了这套方法的准确可靠，可以有效识别出致密砂岩储层的地层特征，指导测井资料解释精细评价。
最后应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种基于阵列感应与各向异性联合反演地层倾角的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤101，首先基于阵列感应电阻率测井资料，推导出在倾斜非均质地层中双线圈系的视电导率和水平电导率计算公式；
步骤102，考虑到地层倾斜对测井电阻率的影响，引入无限厚的横向各向异性地层中的理想电位电极系视电导率与水平电导率的关系公式；
步骤103，结合研究区的实际情况分析，由于受构造地层倾角的影响，对测井电阻率值造成偏差，因此引用受地层倾角影响较大的测井数据，并建立目的层段的各向异性参数计算模型；
步骤104，利用阵列感应电阻率测井来处理得到目的层段的视电导率、水平电导率与各向异性建立函数关系式，形成阵列感应与各向异性联合反演地层倾角的方法。
2.如权利要求1所述的一种基于阵列感应与各向异性联合反演地层倾角的方法，其特征在于，所述步骤101，在倾斜各向异性地层中，通过推导Maxwell方程组，利用阵列感应测井得到视电导率计算方法；
双线圈系的视电导率模型：
水平电导率模型：
式中，L为双线圈间距，m；μ为地层的磁导率，H/m；ω为交变电流的角频率，ω＝2πf，f是仪器工作频率，Hz；kh为电磁波沿地层水平方向传播的波数，1/m；δ为理想电位电极系视电导率与水平电导率的比值，无因次；i为线圈电流强度的虚数单位，
3.如权利要求1所述的一种基于阵列感应与各向异性联合反演地层倾角的方法，其特征在于，引入无限厚的横向各向异性地层中的理想电位电极系视电导率与水平电导率的关系公式；
视电导率与水平电导率的比值模型：
式中：δ为目的层段视电导率与水平电导率的比值，无因次；λ为研究区目的层段的各向异性，无因次；θ为研究区目的层段地层倾角，°。
4.如权利要求1所述的一种基于阵列感应与各向异性联合反演地层倾角的方法，其特征在于，所述步骤103，利用自然伽玛能谱测井处理得到的泥质含量与研究区的各向异性建立函数关系式如下：
式中：λ表示目的层段的各向异性，无因次；Vsh表示研究区致密砂岩中泥质含量，％；a、b为模型的经验系数，无因次。
5.如权利要求1所述的一种基于阵列感应与各向异性联合反演地层倾角的方法，其特征在于，所述模型公式中的系数a、b利用岩心实验测量得到样品的各向异性，通过自然伽玛能谱测井处理得到的泥质含量来拟合得到。
6.如权利要求1所述的一种基于阵列感应与各向异性联合反演地层倾角的方法，其特征在于，所述步骤104，建立阵列感应与各向异性联合反演地层倾角模型如下：
式中：σa基于阵列感应电阻率测井得到视电导率，s/m；σh沿利用沿地层水平方向传播的电磁波波数反演出水平电导率，s/m。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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