CN112115592A - 一种基于岩石物理实验的大斜度/水平井电阻率校正方法 - Google Patents

一种基于岩石物理实验的大斜度/水平井电阻率校正方法 Download PDF

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CN112115592A CN202010891654.3A CN202010891654A CN112115592A CN 112115592 A CN112115592 A CN 112115592A CN 202010891654 A CN202010891654 A CN 202010891654A CN 112115592 A CN112115592 A CN 112115592A
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崔瑞康
闫伟超
鞠睿堃
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Abstract

本发明涉及一种基于岩石物理实验的大斜度/水平井电阻率校正方法，所述方法包括步骤1、根据岩石电阻率随倾斜角度变化的规律结合数学方法构建电阻率各向异性反演模型；步骤2、通过岩石物理实验在实验室测定岩石的电阻率，根据水平电阻率和垂直电阻率的关系计算各向异性系数λ；步骤3、通过岩石物理实验数据和电阻率各向异性反演模型理论值计算电阻率校正系数，步骤4、确定电阻率校正公式。本发明弥补了斯伦贝谢公式在大倾角情况下误差较大的缺陷，计算值和实测值具有较好的一致性，为大斜度井和水平井的解释提供了重要的参数依据。

Description

一种基于岩石物理实验的大斜度/水平井电阻率校正方法
技术领域
本发明涉及石油勘探开发领域，具体涉及一种基于岩石物理实验的大斜度/水平井电阻率校正方法。
背景技术
随着非常规油气成为我国油气勘探开发的重点领域，越来越越多的大斜度井和水平井投入使用。然而大斜度井和水平井与直井相比，存在各种不同的影响因素，这为测井解释带来了巨大的挑战。由于大斜度井和水平井与实际地层存在一定的夹角，储层的各向异性评价显得越来越重要。各向异性是指岩石内部一些物理参数在不同的方向上具有不同的结果，例如声速、渗透率、电阻率等等。岩石内部颗粒的定向排列和外部压力造成的裂缝等都会导致各向异性的原因。电阻率是测井解释评价中非常重要的一个参数，可以用于地层界面划分、岩性判别、识别含油层和计算含油饱和度等。然而在大斜度井和水平井中由于储层各向异性的影响，电阻率测井结果是水平电阻率和垂直电阻率的共同体现，不能够真实的反映储层的电阻率值。
目前，电阻率各向异性校正常用公式为1958年斯伦贝谢公司提出的以Gizmo提出的理想电位电极系为基础的电阻率校正公式。该公式将各向异性介质等效成各向同性介质，结合电位电极系测井仪的测量原理结合有限元方法推导得出。然而在后期研究中发现，该公式在高倾角情况下误差较大，即公式对垂直电阻率不敏感。因此大斜度井和水平井利用此公式校正时仍然存在较大的误差，这对后期测井解释准确识别油气层和计算含油饱和度等造成较大的影响，对此，未解决上述问题，本发明提供一种基于岩石物理实验的大斜度/水平井电阻率校正方法。
发明内容
为了解决当前大斜度井/水平井电阻率校正误差大不准确等技术问题，本发明提供一种基于岩石物理实验的大斜度/水平井电阻率校正方法，该方法通过岩石物理实验等手段解决了地层倾角过大时，视电阻率校正误差过大的问题。
一种基于岩石物理实验的大斜度/水平井电阻率校正方法，所述校正方法包括以下步骤：
步骤1、根据岩石电阻率随倾斜角度变化的规律结合数学方法构建电阻率各向异性反演模型；
步骤2、通过岩石物理实验在实验室测定不同地层倾角条件下岩石的电阻率，根据水平电阻率和垂直电阻率的关系计算各向异性系数λ；
步骤3、通过岩石物理实验测得的电阻率测定值和电阻率各向异性反演模型理论计算值，计算电阻率校正系数；
步骤4、根据电阻率校正系数，确定校正电阻率计算公式。
进一步地，所述步骤1中构建电阻率各向异性反演模型时包括以下步骤：
根据岩石电阻率随倾斜角度变化的规律将各向异性电阻率数学模型简化为椭圆形曲线，椭圆方程为：
Figure BDA0002657211610000021
椭圆上的点满足极坐标条件下直线方程：
y＝cotθ·x (2)
由式(1)和式(2)可得倾斜角为θ处的电阻率各向异性反演模型：
Figure BDA0002657211610000022
式中：Rθ为地层视电阻率，单位为Ω·m；Rv为地层垂直电阻率，单位为Ω·m；Rh为地层水平电阻率，单位为Ω·m；θ为倾斜角，倾斜角θ与地层夹角α关系为
Figure BDA0002657211610000023
进一步地，所述步骤2中各向异性系数λ计算步骤为：
步骤21、岩心制备，收集钻井取芯资料，然后在实验室利用岩心切割机将岩心分别沿层理方向、与层理呈30度夹角、与层理呈60度夹角以及垂直层理方向制成直径为1英寸的标准柱塞岩样；
步骤22、标准柱塞岩样前处理：将标准柱塞岩样进行洗油洗盐处理，根据地层矿化度配制盐水，将岩心饱和至相应的饱和度，测量岩心孔隙度和渗透率；
步骤23、将标准柱塞岩样置于模拟地层条件环境下利用二极法测量岩样不同倾斜角度的电阻率；
步骤24、选择水平电阻率和垂直电阻率计算各向异性系数λ：
λ2＝Rv/Rh (4)
将各向异性系数λ代入电阻率各向异性反演模型公式(3)中，得到地层视电阻率表达式如下：
Figure BDA0002657211610000031
式中，λ为各向异性系数。
进一步地，所述步骤3中的电阻率校正系数计算方法为：根据步骤1中电阻率各向异性反演模型模拟不同地层倾角条件下电阻率值与步骤2中不同地层倾角条件下实验室实测电阻率的实测值对比，通过最小二乘法得出满足一定误差情况下的全局最优解，获得的全局最优解定义为电阻率校正系数K。
进一步地，将校正电阻率系数K代入公式(5)中得到校正电阻率计算公式：
Figure BDA0002657211610000032
R'θ为校正电阻率，单位为Ω·m。
有益效果：
(1)本发明的电阻率校正方法原理简单，结果准确，适用于各种不同各向异性的岩石；
(2)本发明运用的基础数据来自实验室测量，资料获取方便，可以重复测量；
(3)本发明既有理论依据，又有实际资料，通过理论与实际相结合得出客观规律，所以本发明的反演得出的地层水平电阻率能够很好的反映地层实际电阻率；
(4)本发明利用简化的数学模型推导电阻率反演模型，利用岩石物理实验提供校正系数，将添加校正系数后的反演模型用于水平电阻率的反演，可以提高反演的准确性，提高测井识别油气层的能力，弥补了斯伦贝谢公式在大倾角情况下误差较大的缺陷，计算值和实测值具有较好的一致性；
(5)本发明利用岩石物理实验确定地层各向异性系数，利用井斜角却确定地层倾角，从而进行地层电阻率各向异性校正，得到能够代表地层真实电阻率的水平电阻率，完善了现有的测井资料，可以得到全面的地层信息，在后期的测井解释评价中，通过对每层地层电阻率的校正可精确计算储层的含油性、饱和度等，为大斜度井/水平井的评价提供了重要的参数依据。
附图说明
图1为本发明电阻率各向异性校正方法流程图；
图2为各向异性地层中各向异性电阻率数学模型示意图；
图3为各向异性地层HY27岩心不同倾角情况下各向异性系数变化图；
图4为HY27岩心反演地层水平电阻率与现有技术反演水平电阻率对比图；
图5为采用本发明的方法研究区电阻率校正成果图。
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用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
图1为本发明电阻率各向异性校正的流程图，该方法包括以下步骤：
步骤一，根据岩石电阻率随倾斜角度变化的规律结合数学方法构建电阻率各向异性反演模型；
图2为各向异性地层中各向异性电阻率数学模型示意图，该模型变化趋势符合地层电阻率随地层倾角增大逐渐变大的规律。具体表达式可以分为椭圆方程和极坐标系下直线方程。
椭圆方程为：
Figure BDA0002657211610000041
椭圆上的点满足极坐标条件下直线方程：
y＝cotθ·x (2)
由式(1)和式(2)可得倾斜角为θ处的电阻率各向异性反演模型：
Figure BDA0002657211610000042
式中：Rθ为地层视电阻率，单位为Ω·m；Rv为地层垂直电阻率，单位为Ω·m；Rh为地层水平电阻率，单位为Ω·m；θ为倾斜角，倾斜角θ与地层夹角α关系为
Figure BDA0002657211610000043
步骤二，通过岩石物理实验在实验室测定不同地层倾角条件下岩石的电阻率，根据水平电阻率和垂直电阻率的关系计算各向异性系数λ；
岩心制备：收集解释层位的钻井取芯资料，然后在实验室利用岩心切割机将岩心分别沿层理方向、与层理呈30度夹角、与层理呈60度夹角以及垂直层理方向制成直径为1英寸的标准柱塞岩样；
前处理：将岩心洗油洗盐处理，根据地层矿化度配制盐水，将岩心饱和至相应的饱和度，测量岩心孔隙度、渗透率等基本物性；
电性测量：将岩样置于模拟地层条件环境下利用二极法测量岩样电阻率，具体实验步骤严格参照中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T5385-2007《岩石电阻率参数实验室测量及计算方法》执行，测量结果具体见表1；
计算各向异性系数：选择水平电阻率和垂直电阻率计算各向异性系数λ：
λ2＝Rv/Rh (4)
表1岩石样品岩石物理实验数据
Figure BDA0002657211610000051
将各向异性系数λ代入式(3)中，表达式如下：
Figure BDA0002657211610000052
根据现有模型结合岩石物理实验数据反演电阻率理论值，具体结果见表2。
表2电阻率反演模型数据
Figure BDA0002657211610000053
Figure BDA0002657211610000061
图3为各向异性地层HY27岩心不同倾角情况下各向异性系数变化图。图中可以看出随着倾角增大，各向异性系数逐渐增大。
步骤三，通过岩石物理实验数据和电阻率各向异性反演模型理论值计算校正系数。
将步骤一中反演模型模拟不同地层倾角条件下电阻率值与步骤二中不同地层倾角条件下电阻率实测值对比，通过最小二乘法得出满足一定误差情况下的全局最优解，获得的全局最优解定义为电阻率校正系数K。
步骤四、根据得到的校正电阻率系数，将K代入式(5)中得到校正电阻率公式：
Figure BDA0002657211610000062
其中：根据表1和表2数据通过最小二乘法得到电阻率校正系数K为：K＝1+(4.3*10-3)α-(2.4*10-4)α2+(2.0*10-6)α3
表3电阻率校正结果
Figure BDA0002657211610000063
图4为本发明HY27岩心反演地层水平电阻率与现有技术反演水平电阻率对比图。可以看出在大倾角的情况下本发明精度与现有技术相比有了明显的提高。
选取井斜角50°～85°段的水平井进行电阻率校正，选取测井深度为斜深，经岩石物理实验可得各向异性系数介于1～1.5之间，选取平均值1.258为实际解释各向异性系数。图5为研究区电阻率校正成果图。其中SP为自然电位曲线，GR为自然伽马曲线，DEV为井斜角，RT为校正前电阻率曲线，RT-H为校正后电阻率曲线，COR为相对校正量曲线。由图可以看出，由于岩石各向异性的影响，校正后电阻率比校正前电阻率低，校正量达到10～32％。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于岩石物理实验的大斜度/水平井电阻率校正方法，其特征在于，所述校正方法包括以下步骤：
步骤1、根据岩石电阻率随倾斜角度变化的规律结合数学方法构建电阻率各向异性反演模型；
步骤2、通过岩石物理实验在实验室测定不同地层倾角条件下岩石的电阻率，根据水平电阻率和垂直电阻率的关系计算各向异性系数λ；
步骤3、通过岩石物理实验测得的电阻率测定值和电阻率各向异性反演模型理论计算值，计算电阻率校正系数；
步骤4、根据电阻率校正系数，确定校正电阻率计算公式。
2.根据权利要求1所述的一种基于岩石物理实验的大斜度/水平井电阻率校正方法，其特征在于：所述步骤1中构建电阻率各向异性反演模型时包括以下步骤：
根据岩石电阻率随倾斜角度变化的规律将各向异性电阻率数学模型简化为椭圆形曲线，椭圆方程为：
Figure FDA0002657211600000011
椭圆上的点满足极坐标条件下直线方程：
y＝cotθ·x (2)
由式(1)和式(2)可得倾斜角为θ处的电阻率各向异性反演模型：
Figure FDA0002657211600000012
式中：Rθ为地层视电阻率，单位为Ω·m；Rv为地层垂直电阻率，单位为Ω·m；Rh为地层水平电阻率，单位为Ω·m；θ为倾斜角，倾斜角θ与地层夹角α关系为
Figure FDA0002657211600000013
3.根据权利要求1所述的一种基于岩石物理实验的大斜度/水平井电阻率校正方法，其特征在于：所述步骤2中各向异性系数λ计算步骤为：
步骤21、岩心制备，收集钻井取芯资料，然后在实验室利用岩心切割机将岩心分别沿层理方向、与层理呈30度夹角、与层理呈60度夹角以及垂直层理方向制成直径为1英寸的标准柱塞岩样；
步骤22、标准柱塞岩样前处理：将标准柱塞岩样进行洗油洗盐处理，根据地层矿化度配制盐水，将岩心饱和至相应的饱和度，测量岩心孔隙度和渗透率；
步骤23、将标准柱塞岩样置于模拟地层条件环境下利用二极法测量岩样不同倾斜角度的电阻率；
步骤24、选择水平电阻率和垂直电阻率计算各向异性系数λ：
λ2＝Rv/Rh (4)
将各向异性系数λ代入电阻率各向异性反演模型公式(3)中，得到地层视电阻率表达式如下：
Figure FDA0002657211600000021
式中，λ为各向异性系数。
4.根据权利要求1所述的一种基于岩石物理实验的大斜度/水平井电阻率校正方法，其特征在于：所述步骤3中的电阻率校正系数计算方法为：根据步骤1中电阻率各向异性反演模型模拟不同地层倾角条件下电阻率值与步骤2中不同地层倾角条件下实验室实测电阻率的实测值对比，通过最小二乘法得出满足一定误差情况下的全局最优解，获得的全局最优解定义为电阻率校正系数K。
5.根据权利要求4所述的一种基于岩石物理实验的大斜度/水平井电阻率校正方法，其特征在于：所述步骤4中的校正电阻率公式为：
将电阻率校正系数K代入公式(5)中得到校正电阻率计算公式：
Figure FDA0002657211600000022
R'θ为校正电阻率，单位为Ω·m。
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