发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题,提供一种方法简单、准 确性和可靠性好、可以更好地评价和描述裂缝的有效性、划分有效裂 缝等级、指导储层评价的基于阵列声波测井和声波远探测测井资料的 裂缝有效性评价方法。
所述评价方法包括以下步骤:
一,利用已知井的阵列声波测井资料评价裂缝等效宽度和裂缝 渗透率,同时利用已知井的声波远探测测井资料评价裂缝向井外延伸 长度、倾向、倾角和走向,得到多种测井裂缝属性参数曲线和/或离 散样值;
二,对上述多种裂缝属性参数曲线和/或离散样值分层段统计分层 段统计,获得各层段的多种测井裂缝属性参数特征值,并收集该井各 对应层段的裂缝有效性表征参数,所述裂缝有效性表征参数为试井渗 透率数据或者产能数据;
三,将步骤二中分层统计的多种测井裂缝属性参数特征值分别与 裂缝有效性表征参数绘制二者之间的交会图,并通过拟合的方式确定 二者之间的定量表征关系及它们之间的相关性,提炼对裂缝有效性敏 感的敏感测井裂缝属性参数,并确定有效裂缝和不同等级裂缝对应的 敏感测井裂缝属性参数下限值;
四,根据获得的有效裂缝和不同等级裂缝对应的敏感测井裂缝属 性参数下限值,制定有效裂缝和裂缝等级测井综合评价标准表;
五,采用步骤一和步骤二的方法获得新井分层段统计的多种测井 裂缝属性参数特征值;用步骤四得到的有效裂缝和裂缝等级测井综合 评价标准表对上述新井对应的测井裂缝属性参数特征值进行评价,确 定裂缝有效性及等级。
所述步骤一中,利用阵列声波测井资料评价裂缝的方法具体为:
A1,通过岩石物理实验或数值模拟手段研究分析裂缝属性变化对 声波速度和幅度衰减等声学参数的影响规律,建立声学参数随裂缝属 性参数变化关系;
A2,对实际阵列声波测井资料进行处理,计算声波速度和幅度衰 减等声学参数;
A3,根据A2得到的声学参数及第一步建立的声学参数与裂缝属 性参数之间的关系计算裂缝等效宽度的属性参数;
A4,根据A3得到的裂缝等效宽度、及裂缝渗透率与裂缝宽度之 间的关系计算裂缝渗透率,式(1)为一种裂缝渗透率与裂缝宽度关 系式,其中,κf为裂缝渗透率,md;b为裂缝宽度,μm;h为仪器 探测范围,m;α为裂缝倾角,度,
所述步骤二中,所述测井裂缝属性参数特征值为对应各层段测井 裂缝属性参数的最大值、最小值、中值、算术平均值、均方根值、加 权平均值或算术平均值等。
所述步骤二中,当多种测井裂缝属性参数特征值为对应各层段的 算术平均值时,采用下述方法来统计:
B1统计任一种测井裂缝属性参数曲线上对应层段内的全部样值;
B2对上述全部样值进行排序处理,找出样点中值fpM(排序后序号 位于中间的样值,若样点总数为偶数,取排序后序号位于中间两个样 值的算术平均值);
B3计算上述全部样值与样点中值之差的绝对值fDABS,计算公式 如式(2)所示;
B4从上述全部样值中剔除fDABS最大的10%对应的异常样点值, 并按(3)式计算剩余样值的算术平均值作为该段测井裂缝属性参数 的特征值;
B5重复B1-B4,统计其它的测井裂缝属性参数特征值;
fDABSi=|fpi-fpM| (2)
其中,f
DABSi为层段内测井裂缝属性参数曲线第i个样值f
pi与上述 样点中值f
pM之差的绝对值,N为层段内测井裂缝属性参数曲线样点 剔除异常样点值后剩余的样点总数,f
pj为剩余样点中第j个样点值,
为层段内测井裂缝属性参数特征值。
所述步骤二中,所述产能数据为无阻流量或米产能指数。
所述步骤三中,当二者的相关性系数R2≥0.4时,说明二者具有 较好的相关性,则提炼该测井裂缝属性参数特征值为对裂缝有效性敏 感的敏感测井裂缝属性参数。
所述步骤三中,确定有效裂缝和不同等级裂缝对应的敏感测井裂 缝属性参数下限值,具体方法如下:
具体方法如下:
C1统计研究区不同等级储层对应的裂缝有效性表征参数下限值;
C2由上述确定的测井裂缝属性参数特征值与裂缝有效性表征参 数之间的定量关系确定上述裂缝有效性表征参数下限值对应的测井 裂缝属性参数特征值,并将它们作为有效裂缝和不同等级裂缝对应的 敏感测井裂缝属性参数下限值。
所述步骤一中,利用已知井的声波远探测测井资料评价裂缝向井 外延伸长度、倾向、倾角和走向,其中,在直接获得裂缝走向和倾向 参数曲线的基础上形成井旁构造成像图,然后在该图中拾取裂缝向井 外延伸长度和倾角参数的离散样值。
有益效果:
1)利用声波远探测测井资料和阵列声波测井资料同步评价裂缝 属性参数,不同方法评价结果可以相互验证,提高裂缝属性参数评价 的准确性和可靠性;
2)本发明方法充分利用两种不同尺度测井方法在裂缝评价中的 优势,二者相互补充,由此获得的有效裂缝和裂缝等级测井综合评价 标准表可以更为准确和可靠的地评价和描述裂缝的有效性,并可进一 步划分有效裂缝等级;
3)本发明方法可以进行定量参数和有效性评价,并用于指导储 层评价,提高复杂非常规储层测井评价的准确性和可靠性,进而为制 定合理高效的开发方案提供有力依据。
具体实施方式
参见图1,以对X地区水基泥浆井的评价为例对本发明方法作进 一步解释说明:
一,多种测井裂缝属性参数特征值曲线的获得:
1)利用已知井的阵列声波测井资料评价裂缝等效宽度和裂缝渗 透率:
利用阵列声波测井资料评价裂缝的基本原理是裂缝属性参数的 变化对声波传播速度和幅度衰减有影响,故根据裂缝属性参数的变化 对声波传播速度和幅度衰减的影响规律及声波属性参数即可进行裂 缝评价,其流程参见图2:
A1,通过岩石物理实验或数值模拟手段研究分析裂缝属性变化对 声波速度和幅度衰减等声学参数的影响规律,建立声学参数随裂缝属 性参数变化关系,如图2所示为致密砂岩样品岩石物理实验测量得到 的横波衰减系数随裂缝宽度变化关系;
A2,对实际阵列声波测井资料进行处理,计算声波速度和幅度衰 减等声学参数,一般在成熟的测井资料处理分析平台上即可实现;
A3,根据A2计算得到的声学参数及第一步建立的声学参数与裂 缝属性参数之间的关系计算裂缝等效宽度等属性参数,如图所示为X 井裂缝评价成果图,其中第7道为阵列声波测井计算裂缝宽度曲线;
A4,根据A3得到的裂缝等效宽度计算结果及裂缝渗透率与裂缝 宽度之间的关系计算裂缝渗透率,式(1)为一种裂缝渗透率与裂缝 宽度关系式,
其中,κf为裂缝渗透率,md;b为裂缝宽度,μm;h为仪器探 测范围,m;α为裂缝倾角,度。
2)利用已知井的声波远探测井资料评价裂缝向井外延长深度、 倾角和裂缝响应强度:
声波远探测测井(也称为反射声波成像测井)以辐射到井外地层中 的声场能量作为入射波,探测从井旁地层界面、溶洞、裂缝或小构造 等引起的声阻抗不连续界面反射回来的声场;通过分析接收到的全波 列阵列波形中的反射波信号,可以对井旁存在的小地质构造进行成像。 该方法是一种前沿的先进的声波测井方法,可对井周几米到十几米甚 至几十米范围内的地层界面、断层、裂缝、尖灭、溶洞或盐丘等地质 构造或地质体进行探测,且其分辨率和径向探测深度恰好介于地震勘 探和常规声波测井之间,从而填补了油气勘探领域的一项空白。
声波远探测测井主要用于评价井旁裂缝(包括过井轴的和未过井 轴的裂缝)、裂缝向井外延伸长度、裂缝倾向、倾角和走向等参数, 一般在成熟的测井资料处理分析平台上即可对声波远探测测井资料 进行处理,得到裂缝走向和倾向的曲线,如图5所示为X井声波远探 测裂缝成像图,图中椭圆虚线框标示的为裂缝带成像;根据图6的成 像结果可进一步通过人工拾取裂缝并计算裂缝倾角和延伸长度参数 的离散样值,如图6所示,根据裂缝在成像图中的响应轨迹可以通过 人工的方式拾取出如图中倾斜虚线所示的裂缝轨迹,并由裂缝轨迹末 端作竖直虚线,由该虚线与横轴的交点可以得到裂缝末端离井轴的距 离L1=13.6m,由裂缝轨迹末端作水平虚线与深度轴相交,该交点到 裂缝与井轴的交点距离为L2=13.0m;根据参数L1和L2可进一步计算 出裂缝向井外延伸长度L和裂缝与井轴的夹角α1,具体计算公式如 下:,
α1=arctan(L1/L2) (5)
如果井孔为竖直的,则裂缝与井轴的夹角α1即为裂缝的倾角α;如果 井孔为倾斜的,则可通过井孔倾斜方位、倾斜角及裂缝倾向、裂缝与 井轴的夹角计算裂缝倾角。例如,设井孔倾斜角为α2,若井孔倾斜方 位与裂缝倾向相同,则裂缝倾角α=α1+α2,若井孔倾斜方位与裂缝倾 向相反,则裂缝倾角α=α2-α1。
所述X井为竖直井,则按照上述方法可以计算出该裂缝带向井外 延伸长度约为18.81m,裂缝倾角为46.3°,说明该裂缝带发育的裂 缝有效性好。
上述拾取和计算过程可以采用人工或通过分析软件自动完成。
二,对上述多种裂缝属性参数曲线和/或离散样值分层段统计,获 得各层段的多种测井裂缝属性参数特征值,收集已知井对应各层段的 裂缝有效性表征参数;
1)上述多种裂缝属性参数曲线和/或离散样值分层段统计,获得 各层段的多种测井裂缝属性参数特征值。
测井资料计算的裂缝属性参数曲线采样间隔一般为测井时仪器 深度移动间隔,如阵列声波测井一般深度采样间隔为0.125m;为了 便于分析,往往需要分层段统计裂缝属性参数的特征值,如最大值、 最小值、平均值或技术人员认为其它的合适取值等。分层段的方式可 以按固定的深度段分层,如每2m划分为一层;也可以按实际试井渗 透率测试或油气开采测试层段来分层。
如以算术平均值作为层段裂缝属性参数的特征值,则可按如下公 式来统计:
B1统计任一种裂缝属性参数曲线上对应层段内的全部样值;
B2对上述全部样值进行排序处理,找出样点中值fpM;
B3计算上述全部样值与样点中值之差的绝对值fDABS,计算公式 如式(2)所示;
B4从上述全部样值中剔除fDABS最大的10%对应的异常样点值, 并按式(3)计算剩余样值的算术平均值作为该段测井裂缝属性参数 的特征值;
B5重复B1-B4,统计其它的测井裂缝属性参数特征值;
fDABSi=|fpi-fpM| (2)
其中,f
DABSi为层段内测井裂缝属性参数曲线第i个样值f
pi与上述 样点中值f
pM之差的绝对值,N为层段内测井裂缝属性参数曲线样点 剔除异常样点值后剩余的样点总数,f
pj为剩余样点中第j个样点值,
为层段内测井裂缝属性参数特征值。
对于离散样值参数,则可直接按照基本的算术平均值算法计算层 段裂缝属性参数特征值。
2)分层段统计裂缝有效性表征参数:
一般情况下,有效裂缝的发育能够大大改善储层的渗透性,提高 产能,裂缝有效性等级越高,这种效应越明显。故选择试井渗透率数 据或者产能数据(所述产能数据可以为无阻流量或米产能指数等)作为 裂缝有效性和等级的表征参数。分层段统计裂缝有效性和等级表征参 数,以便后续研究分析其与裂缝属性参数之间的关系,进而提炼对裂 缝有效性敏感的测井裂缝属性参数。需要说明的是裂缝有效性表征参 数统计层段划分情况应与测井裂缝属性参数特征值统计层段划分情 况一致。
三,将步骤二中分层统计的多种测井裂缝属性参数特征值分别与 裂缝有效性表征参数绘制二者之间的交会图,并通过拟合的方式确定 二者之间的定量表征关系及它们之间的相关性,提炼对裂缝有效性敏 感的测井裂缝属性参数。
图7所示为统计分析得到的无阻流量与裂缝面孔率交会图,可以 看出,无阻流量随着裂缝面孔率的增大而增大,通过拟合的方式得到 无阻流量与裂缝面孔率之间的定量关系如式(6)所示,二者之间的相关系数 R2=0.8672,说明二者相关性很好,故裂缝面孔率为裂缝有效性敏感 测井参数。
依此类推,可以分析其它测井裂缝属性参数特征值与裂缝有效性 表征参数之间的相关性,进而提炼裂缝有效性敏感测井参数。本发明 中,测井裂缝参数与裂缝有效性表征参数之间的相关性系数R2≥0.4 时,说明二者具有较好的相关性,则该测井裂缝属性参数特征值为裂 缝有效性敏感测井参数。
确定有效裂缝和不同等级裂缝对应的测井裂缝属性参数下限值, 具体为具体方法如下:
C1统计研究区不同等级储层对应的裂缝有效性表征参数下限值;
C2由上述确定的测井裂缝属性参数特征值与裂缝有效性表征参 数之间的定量关系,确定所述裂缝有效性表征参数下限值对应的测井 裂缝属性参数特征值,并将它们作为有效裂缝和不同等级裂缝对应的 敏感测井裂缝属性参数下限值。
如某油田将无阻流量小于10万方/天的储层划分为低产储层,将 无阻流量介于(10,50)万方/天的储层划分为中产储层,将无阻流量大 于50万方/天的储层划分为高产储层,则说明10万方/天为中产储层 无阻流量下限值,50万方/天为高产储层无阻流量下限值。
四,根据获得的有效裂缝和不同等级裂缝对应的测井裂缝属性参 数下限值,制定有效裂缝和裂缝等级测井综合评价标准表。
根据上述无阻流量与裂缝面孔率交会图确定的二者之间定量表 征关系曲线可由上述两个无阻流量下限值确定对应的裂缝面孔率下 限值,如图8所示,确定的两个裂缝渗透率下限值分别为0.35mD和 0.6mD,这两个值可分别定为有效裂缝和I类有效裂缝对应的裂缝渗 透率下限值,由此可以将裂缝渗透率小于0.35mD的裂缝划分为无效 裂缝,将裂缝渗透率介于(0.35,0.6)mD之间的裂缝划分为II类有效裂 缝,将裂缝渗透率大于0.6mD的裂缝划分为I类有效裂缝。
依此类推可以确定不同等级裂缝对应的其它测井裂缝参数下限 值,进而建立如表1所示的裂缝有效性及等级综合评价标准。
表1裂缝有效性及等级综合评价标准表
五,采用步骤一和步骤二的方法获得新井分层段统计的多种测井 裂缝属性参数特征值;用步骤四得到的有效裂缝和裂缝等级测井综合 评价标准表对上述新井对应的测井裂缝属性参数特征值进行评价,确 定裂缝有效性及等级,本实施例综合评价标准表中对应评价的裂缝有 效性敏感测井参数分别为裂缝等效宽度、裂缝渗透率和最大主应力方 向与裂缝走向夹角、裂缝向井外延伸长度、裂缝倾角这五个参数。
需要说明的是,若某层段计算的裂缝属性参数没有全部位于同一 类裂缝对应的裂缝属性参数标准范围内,则可按“少数服从多数”的 原则或加权平均的方法确定最终的裂缝有效性和等级。本实施例中, 新井的裂缝有效性敏感参数及裂缝有效性和等级评价结果如下表2 所示:
表2新井的裂缝有效性敏感参数及裂缝有效性和等级评价结果
上述方法在实际储层裂缝评价中的应用结果表明,该方法评价的 裂缝有效性和等级与测试得到的裂缝有效性和等级表征参数指示的 裂缝等级结果一致。