CN114165160B - 基于精细网格存储和一维函数的快速地质导向方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于精细网格存储和一维函数的快速地质导向方法，具体涉及随钻测井技术领域。本发明根据待导向井所在区块的区域资料选取参考井，结合钻探目的建立导向地层模型并进行精细网格化处理，实时获取随钻伽马测井实钻曲线，基于随钻测井仪器响应函数理论结合精细网格内不同地层单元格的位置和特性进行加权，快速正演得到随钻伽马测井模拟曲线，通过对比随钻伽马测井模拟曲线和随钻伽马测井实钻曲线，实时调整导向地层模型以及钻头的钻进方向，实现了对随钻测井的快速地质导向。本发明能够快速判断地下随钻轨迹的真实情况以及钻头所在位置，正演速度快，实现了快速地质导向，有利于提高靶点的命中率，为提高单井产量奠定了基础。
Description
技术领域
本发明涉及随钻测井技术领域，具体涉及一种基于精细网格存储和一维函数的快速地质导向方法。
背景技术
目前，地质导向技术已广泛应用于石油、天然气等勘探开发技术领域，尤其是水平井作业中。在进行水平井钻井地质导向施工前，需要依据标准井、邻近井和导眼井资料以及地震资料等初步构造地层模型，受到钻前资料不足或者地质情况复杂等因素的影响，先导地层模型具有一定的不确定性。
实时地质导向要求在地质导向过程中通过随钻资料实时调整模型，以此引导钻头在目标层中穿行，通常将直井段以下的水平井轨迹分为造斜段和水平段，在从造斜段到水平段的衔接过程中，需要以靶点为目标逐渐调整井斜角，使之尽可能顺利中靶并保持在目的层的有利位置穿行。
快速导向是实现实时导向的前提，受到传输手段的限制，能够实时传输的随钻测井数据较少，目前根据实钻轨迹实时正演的方法精度较低，速度较慢，不能有效实现快速导向和实时导向。借助少量的实时资料尽可能准确地预测地层倾角、厚度、产状等，完成井眼轨迹调整是地质导向中亟待解决的难题。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，提出了一种基于精细网格存储和一维函数的快速地质导向方法，通过建立导向地层模型并对其进行精细网格化处理，根据随钻伽马测井仪器响应对精细网格中的地层单元格属性加权获得随钻伽马测井模拟曲线，并与随钻伽马测井实测曲线进行对比，实时校正导向地层模型，实现了随钻伽马测井实测曲线的快速正演，提高了地质导向的速度和精度。
本发明采用以下的技术方案：
一种基于精细网格存储和一维函数的快速地质导向方法，具体包括以下步骤：
步骤1，区域资料收集
选取待导向井，获取待导向井所在区块的区域资料，结合待导向井的区域资料确定参考井，获取参考井的测录井资料，其中，参考井包括待导向井的导眼井、待导向井的邻井以及待导向井所在区块内的标准井；
步骤2，建立待导向井的导向地层模型
基于待导向井所在区块的区域资料和参考井，建立先导地层模型，根据待导向井的目的层、井眼设计轨迹以及钻头在目的层内的水平穿行长度，针对待导向井建立导向地层模型，导向地层模型内设置有模拟井眼轨迹；
步骤3，导向地层模型的精细网格化处理
在导向地层模型中，基于实际随钻测井仪器的采样间隔，对模拟井眼轨迹周边地层进行精细网格化处理，将模拟井眼轨迹周边地层划分为多个地层单元格，各地层单元格中均存储有地层信息；
步骤4，精细地层对比确定实际随钻测井的着陆点
根据参考井的测录井资料，结合区域资料，通过对导眼井、邻井和标准井的测录井资料进行井间小层对比，根据目的层或目的层上方地层中的标志层，确定实际随钻测井过程中随钻伽马测井仪器所连钻头的着陆点；
步骤5，实际随钻轨迹的实时正演
利用随钻伽马测井仪器对待导向井进行随钻测井，实时得到随钻伽马测井实钻曲线，同时，基于随钻伽马测井仪器的测井响应函数，在导向地层模型中模拟随钻伽马测井仪器的测量过程，通过对模拟井眼轨迹周边的各地层单元格进行加权计算，正演计算后得到随钻伽马测井模拟曲线；
步骤6，判断导向地层模型的适用性
通过对随钻伽马测井模拟曲线和随钻伽马测井实钻曲线进行对比，判断导向地层模型是否适用，若导向地层模型不适用，则根据随钻伽马测井实钻曲线反演计算地层属性的产状，辅助修正导向地层模型，进入步骤6，若导向地层模型适用，则进入步骤7；
步骤7，快速地质导向效果评价
根据修正后的导向地层模型，结合着陆点所在位置，调整随钻伽马测井仪器所连钻头的钻进方向，使得随钻伽马测井仪器在目的层中平稳运行，完钻后根据随钻伽马测井仪器测量得到的随钻伽马测井实测曲线，获得随钻伽马测井仪器在目的层中的钻遇厚度，计算目的层穿行率，评价修正后导向地层模型的水平井地质导向效果。
优选地，所述区域资料包括地质资料和地震资料。
优选地，所述地层单元格的长度设置为1cm、宽度设置为1cm、高度设置为1cm，地层单元格中的地层信息包括岩性和骨架参数。
优选地，所述步骤5中，在精细网格化处理后的导向地层模型中，根据随钻伽马测井仪器的探测范围和井眼设计轨迹，正演计算后确定随钻伽马测井模拟曲线为：
其中，
GRi＝mηρV (3)
式中，i为地层单元格在导向地层模型中的编号；GRa为随钻伽马测井模拟曲线的视伽马值；GRi为导向地层模型中各地层单元格的伽马放射量；ti为地层单元格中心点在随钻伽马测井仪器伽马探测器探测半径内所对应网格数的附加权值；n为地层单元格中心点在随钻伽马测井仪器伽马探测器探测半径内的网格数；ri为第i个地层单元格中心到随钻伽马测井仪器中伽马探测器探测点的距离；ρ为导向地层模型中地层的密度；m为导向地层模型中岩石的放射性物质含量；V为导向地层模型中各地层单元格的体积；μ1、μ2表示不同地层介质的吸收系数；ri1表示ri中临近随钻伽马测井仪器中伽马探测器探测点的介质长度。
优选地，所述正演计算过程中，随钻伽马测井仪器中伽马探测器探测点处的伽马通量为仪器探测区域内各地层单元格内伽马射线通量的总和。
优选地，所述步骤6中，根据随钻伽马测井模拟曲线与随钻伽马测井实钻曲线之间的重合程度判断待导向井导向地层模型的适用性，若随钻伽马测井模拟曲线与随钻伽马测井实钻曲线的波动方向一致且曲线波动波峰出现位置一致，则确定待导向井导向地层模型适用，若随钻伽马测井模拟曲线与随钻伽马测井实钻曲线的波动方向不一致或曲线波动波峰出现位置不一致，则确定待导向井导向地层模型不适用。
本发明具有如下有益效果：
本发明方法通过将导向地层模型精细网格化，将导向地层模型中的地层模型均匀划分为多个地层单元格，以各地层单元格作为测量单元，根据几何因子或随钻测井仪器响应对导向地层模型内各地层单元格中的地层属性进行加权计算，正演得到随钻伽马测井模拟曲线，通过将随钻伽马测井模拟曲线与随钻伽马测井实钻曲线进行对比，实现了随钻伽马测井的快速正演以及对导向地层模型的实时校正。
本发明方法适用于大部分常规地层的随钻测井正演模拟，大幅度降低了随钻测井正演计算的计算量，提高了随钻测井的正演速度，通过实时判断钻井轨迹在地下的实际情况以及钻头所处位置，随时优化随钻测井的钻进方向，使得钻头在目的层中能够平稳穿行，有利于提高靶点的命中率。
附图说明
图1为一种基于精细网格存储和一维函数的快速地质导向方法的流程图。
图2为井A井眼设计轨道的示意图。
图3为精细网格化处理后的三维地质导向模型。
图4为随钻伽马测井模拟曲线和随钻伽马测井实钻曲线的对比图。
图5为随钻伽马测井实钻曲线对比指导钻井轨迹示意图。
图6为完井随钻伽马测井实测曲线与随钻伽马测井模拟曲线的对比图。
具体实施方式
下面结合附图和某区块为例，对本发明的具体实施方式做进一步说明：
以某区块内的待导向井A为例，采用本发明提出的一种基于精细网格存储和一维函数的快速地质导向方法进行快速地质导向，如图1所示，具体包括以下步骤：
步骤1，区域资料收集；
获取井A所在区块的区域资料，根据区域资料确定参考井，获取参考井的测录井资料，其中，参考井包括井A的导眼井、邻井以及井A所在区块内的标准井。
步骤2，建立待导向井的导向地层模型；
基于井A所在区块的区域资料和参考井，建立先导地层模型，先导地层模型用于模拟随钻测井过程中的实际地层，包括二维剖面模型和三维地质导向模型；再根据井A的目的层、井眼设计轨迹以及钻头在目的层内的水平穿行长度，井A的井眼设计轨道如图2所示，结合先导地层模型，建立导向地层模型，导向地层模型内设置有模拟井眼轨迹，用于模拟实际地层中随钻测井仪器的实际轨迹。
步骤3，导向地层模型的精细网格化处理；
在导向地层模型中，基于实际随钻测井仪器的采样间隔，对模拟井眼轨迹周边地层进行精细网格化处理，将模拟井眼轨迹周边地层划分为尺寸为1cm×1cm×1cm的地层单元格，如图3所示，各地层单元格中均存储有地层信息，通过设置地层单元格使得导向地层模型中的地层信息更加精细立体化。
步骤4，精细地层对比确定实际随钻测井的着陆点；
根据参考井的测录井资料，结合区域资料，通过对导眼井、邻井和标准井的测录井资料进行井间小层对比，根据目的层或目的层上方地层中的标志层，确定实际随钻测井过程中随钻伽马测井仪器所连钻头的着陆点。
步骤5，实际随钻轨迹的实时正演；
利用随钻伽马测井仪器对待导向井进行随钻测井，实时得到随钻伽马测井实钻曲线，同时，基于随钻伽马测井仪器的测井响应函数，在导向地层模型中模拟随钻伽马测井仪器的测量过程，正演计算过程中导向地层模型中随钻伽马测井仪器伽马探测器探测点处的伽马通量为仪器探测区域内各地层单元格内伽马射线通量的总和，通过对模拟井眼轨迹周边的各地层单元格进行加权计算，利用公式(1)正演计算后得到随钻伽马测井模拟曲线。
步骤6，判断导向地层模型的适用性；
通过对随钻伽马测井模拟曲线和随钻伽马测井实钻曲线进行对比，如图4所示，根据随钻伽马测井模拟曲线与随钻伽马测井实钻曲线之间的重合程度判断待导向井导向地层模型的适用性，若随钻伽马测井模拟曲线与随钻伽马测井实钻曲线的波动方向不一致或曲线波动波峰出现位置不一致，则确定待导向井导向地层模型不适用，则需要根据随钻伽马测井实钻曲线反演计算地层属性的产状，辅助修正导向地层模型后，进入步骤6；若随钻伽马测井模拟曲线与随钻伽马测井实钻曲线的波动方向一致且曲线波动波峰出现位置一致，则确定待导向井导向地层模型适用，则进入步骤7。
步骤7，快速地质导向效果评价；
根据修正后的导向地层模型，结合着陆点所在位置，调整随钻伽马测井仪器所连钻头的钻进方向，如图5所示，使得随钻伽马测井仪器在目的层中平稳运行，完钻后根据随钻伽马测井仪器测量得到的随钻伽马测井实测曲线，如图6所示，获得随钻伽马测井仪器在目的层中的钻遇厚度，计算目的层穿行率，评价修正后导向地层模型的水平井地质导向效果。
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 (6)
1.一种基于精细网格存储和一维函数的快速地质导向方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1，区域资料收集
选取待导向井，获取待导向井所在区块的区域资料，结合待导向井的区域资料确定参考井，获取参考井的测录井资料，其中，参考井包括待导向井的导眼井、待导向井的邻井以及待导向井所在区块内的标准井；
步骤2，建立待导向井的导向地层模型
基于待导向井所在区块的区域资料和参考井，建立先导地层模型，根据待导向井的目的层、井眼设计轨迹以及钻头在目的层内的水平穿行长度，针对待导向井建立导向地层模型，导向地层模型内设置有模拟井眼轨迹；
步骤3，导向地层模型的精细网格化处理
在导向地层模型中，基于实际随钻测井仪器的采样间隔，对模拟井眼轨迹周边地层进行精细网格化处理，将模拟井眼轨迹周边地层划分为多个地层单元格，各地层单元格中均存储有地层信息；
步骤4，精细地层对比确定实际随钻测井的着陆点
根据参考井的测录井资料，结合区域资料，通过对导眼井、邻井和标准井的测录井资料进行井间小层对比，根据目的层或目的层上方地层中的标志层，确定实际随钻测井过程中随钻伽马测井仪器所连钻头的着陆点；
步骤5，实际随钻轨迹的实时正演
利用随钻伽马测井仪器对待导向井进行随钻测井，实时得到随钻伽马测井实钻曲线，同时，基于随钻伽马测井仪器的测井响应函数，在导向地层模型中模拟随钻伽马测井仪器的测量过程，通过对模拟井眼轨迹周边的各地层单元格进行加权计算，正演计算后得到随钻伽马测井模拟曲线；
步骤6，判断导向地层模型的适用性
通过对随钻伽马测井模拟曲线和随钻伽马测井实钻曲线进行对比，判断导向地层模型是否适用，若导向地层模型不适用，则根据随钻伽马测井实钻曲线反演计算地层属性的产状，辅助修正导向地层模型，进入步骤6，若导向地层模型适用，则进入步骤7；
步骤7，快速地质导向效果评价
根据修正后的导向地层模型，结合着陆点所在位置，调整随钻伽马测井仪器所连钻头的钻进方向，使得随钻伽马测井仪器在目的层中平稳运行，完钻后根据随钻伽马测井仪器测量得到的随钻伽马测井实测曲线，获得随钻伽马测井仪器在目的层中的钻遇厚度，计算目的层穿行率，评价修正后导向地层模型的水平井地质导向效果。
2.根据权利要求1所述的一种基于精细网格存储和一维函数的快速地质导向方法，其特征在于，所述区域资料包括地质资料和地震资料。
3.根据权利要求1所述的一种基于精细网格存储和一维函数的快速地质导向方法，其特征在于，所述地层单元格的长度设置为1cm、宽度设置为1cm、高度设置为1cm，地层单元格中的地层信息包括岩性和骨架参数。
4.根据权利要求1所述的一种基于精细网格存储和一维函数的快速地质导向方法，其特征在于，所述步骤5中，在精细网格化处理后的导向地层模型中，根据随钻伽马测井仪器的探测范围和井眼设计轨迹，正演计算后确定随钻伽马测井模拟曲线为：
其中，
GRi＝mηρV (3)
式中，i为地层单元格在导向地层模型中的编号；GRa为随钻伽马测井模拟曲线的视伽马值；GRi为导向地层模型中各地层单元格的伽马放射量；ti为地层单元格中心点在随钻伽马测井仪器伽马探测器探测半径内所对应网格数的附加权值；n为地层单元格中心点在随钻伽马测井仪器伽马探测器探测半径内的网格数；ri为第i个地层单元格中心到随钻伽马测井仪器中伽马探测器探测点的距离；ρ为导向地层模型中地层的密度；m为导向地层模型中岩石的放射性物质含量；V为导向地层模型中各地层单元格的体积；μ1、μ2表示不同地层介质的吸收系数；ri1表示ri中临近随钻伽马测井仪器中伽马探测器探测点的介质长度。
5.根据权利要求4所述的一种基于精细网格存储和一维函数的快速地质导向方法，其特征在于，所述正演计算过程中，随钻伽马测井仪器中伽马探测器探测点处的伽马通量为仪器探测区域内各地层单元格内伽马射线通量的总和。
6.根据权利要求1所述的一种基于精细网格存储和一维函数的快速地质导向方法，其特征在于，所述步骤6中，根据随钻伽马测井模拟曲线与随钻伽马测井实钻曲线之间的重合程度判断待导向井导向地层模型的适用性，若随钻伽马测井模拟曲线与随钻伽马测井实钻曲线的波动方向一致且曲线波动波峰出现位置一致，则确定待导向井导向地层模型适用，若随钻伽马测井模拟曲线与随钻伽马测井实钻曲线的波动方向不一致或曲线波动波峰出现位置不一致，则确定待导向井导向地层模型不适用。
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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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