CN114895373A - 一种基于高频率范围约束的测井曲线标准化方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于高频率范围约束的测井曲线标准化方法及系统，基于地层岩性与物性发育规律，重点建立了高频率范围约束的方法，且在沉积相控制下，降低了标志层选择的条件标准，利用高频率的统计特征能够分选出岩性、物性稳定分布的多套岩性层，可直接利用现有的地层单元作为标志层，不需要单独人工对全工区进行对标志层进行岩性分层，繁琐工作，另外也不需要选取关键井，大大减小了工作量，基于高频率范围约束，将传统的直方图方法中单一主峰的范围扩大，对高频率范围进行测试与分析，优选参数d、k值，能够有效提高标准化岩性筛选的稳定性，以提高最终校正的准确性。不仅适用于单峰型频率直方图的测井数据，也适用于双峰型频率直方图数据。

Description

一种基于高频率范围约束的测井曲线标准化方法及系统

技术领域

本发明属于石油勘探与开发技术领域，具体涉及一种基于高频率范围约束的测井曲线标准化方法及系统。

背景技术

测井资料包含了大量的岩石物理信息，通过测井评价挖掘地质信息，在地质理论的指导下进行勘探开发，特别对储层评价有着重要意义。但由于受到仪器类型、仪器刻度、井眼环境、人工操作方式等因素的影响，使得测井数据在横向上会有一定的系统差异性，这种差异在不同时期不同仪器测得的测井数据之间体现的尤为明显，导致区块内建立的储层参数模型适用性较差，这会对储层的参数计算与解释造成较大的干扰，因此需要进行测井曲线标准化，使测井曲线反映的地质信息更为准确。

常见的测井曲线标准化方法包括频率直方图法、均值校正法、趋势面法等等。其中直方图法操作简单，处理效率较高，在油气田现场被广泛应用，但误差相对较大；均值校正法对标志层要求非常高，若标志层不稳定，会出现较大的错误，此方法往往需要人手动划分出纯岩性层，操作相对较为麻烦，直方图法通常选择某一口井或几口井稳定沉积的泥岩或致密灰岩作为标志层，以标志层直方图主峰值作为校正的标准，使其他标志层主峰值与关键井趋于一致。传统的直方图法基于两个假设之上，首先是工区内能找到处于同一相带、沉积较稳定、测井响应特征一致的标志层；其次，要求测井曲线不存在垂向上的系统误差，只存在井间的误差。而在实际工作中，很多工区难以找到完全处于一个相带的标志层，而在实际标准化操作中，由于井孔环境、垂向测井曲线不同次(多次测井拼接而成)等因素影响，距离目的层太远的层系进行标准化往往效果不佳，这大大限制了传统方法标志层选取的范围，甚至很多工区几乎找不到满足条件的标志层。

特别的，碳酸盐岩层段测井资料标准化相对于砂泥岩层段更为复杂，其岩性、物性的非均质性导致传统的直方图法应用于碳酸盐岩更为受限，碳酸盐岩地层之中更难找到全区稳定分布且物源供给稳定的泥岩，标志层的选择更为困难。标志层选择困难、特征主峰不稳定成为目前碳酸盐岩地层测井曲线标准化面临的主要问题。所以特别提出测井曲线频率直方图所具体指示的地质意义。

标准化的测井曲线一般包括伽马、声波时差、密度、中子曲线(以下简称GR、AC、DEN、CNL曲线)，电阻率曲线一般不作标准化处理。GR曲线直方图主峰代表沉积频率最高的岩性，事实上，即使标志层在同一相带上，岩性的测井响应特征也会随着沉积时期物源供给、古地貌、水动力条件等因素影响体现出一定的差异性，此时沉积频率最高的岩性在同一相带上会区间变化，直方图主峰值也会范围内变化；而AC、DEN、CNL曲线响应都反映着物性特征，物性测井曲线(AC、CNL、DEN)柱形图的形态主要受控于单井岩性分布以及储层发育程度，储层不发育的纯灰岩段(低GR)均质性相对较好，而储层段由于非均质性影响，测井响应变化较快，其曲线跳动明显，一般难以稳定分布在某一范围，所以在频率统计柱状图上，非储层段测井响应值较为集中，其高频率特征是很明显的，而储层段测井值则体现的频率特征是范围大、频率低，从而对标准化物性的刻度影响较小，受岩性、孔隙发育程度以及流体影响，高频的非储层主峰值仍然在一定区间内变化。另外，标志层的稳定性决定了同一相带上标志层岩性、物性主峰值变化范围的大小，所以将测井数据直方图单一主峰值作为特征值进行标准化显然欠妥，有必要提出一种基于高频率范围约束的测井曲线标准化方法及系统。

发明内容

本发明所为了解决背景技术中存在的技术问题，目的在于提供了一种基于高频率范围约束的测井曲线标准化方法及系统，在传统的直方图法基础上，将主峰约束改进为高频率范围约束，以岩性、物性曲线高频率范围区间的平均水平作为特征值，分沉积相带对每口井进行标准化处理。

为了解决技术问题，本发明的技术方案是：

一种基于高频率范围约束的测井曲线标准化方法及系统，所述方法包括：

获取区调资料、常规测井资料和地质分层资料，确定最优标志层；根据最优标志层的沉积相资料，得到工区内每口井的所属相带分类；

对常规测井资料获取每个相带内每口井的各类测井曲线数据，进行数据分析和高频率范围特征提取，得到每个相带内每口井的各类测井曲线数据的特征值；

根据工区内每口井的所属相带分类，对工区内每个相带的所有井的每类测井曲线数据合并处理，并进行数据清洗、筛选、分析及高频率范围特征提取，得到每个相带内各类测井曲线刻度的标准值；

利用每个相带各类测井曲线刻度的标准值减去所述每个相带内每口井的各类测井曲线数据的特征值，得到每个相带内每口井的各类测井曲线标准化的校正值，利用校正值对每个相带内每口井的各类测井曲线进行校正，得到标准化后的测井曲线。

进一步，所述各类测井曲线数据包括：伽马数据、声波时差数据、密度数据和中子曲线数据。

进一步，所述确定最优标志层，具体为：以地质分层资料中的目的层为中心，参考区调资料和常规测井资料中的测井曲线质量、岩性和物性因素，确定地质分层资料中的最优标志层。

进一步，获取所述最优标志层的沉积时期的沉积相资料，利用沉积相资料将区调资料中工区内的所有井分区，得到工区内每口井的所属相带分类。

进一步，所述数据分析和高频率范围特征提取具体包括：从常规测井资料获取最优标志层内的每个相带内每口井的各类测井曲线数据；

对所述每个相带内每口井的各类测井曲线数据，以箱间距d进行等间距分箱计数，得到每个相带内每口井的各类测井曲线的直方图的分箱数据；

将每个相带内每口井的各类测井曲线的分箱数据以频率大小进行排序，并将排序结果中排序靠前的k个分箱数据合并，得到高频率分箱数据；

对合并后的高频率分箱数据内部的点数据进行平均，得到每个相带内每口井的各类测井曲线数据的特征值。

进一步，所述高频率分箱数据为：每个相带内每口井的合并后的各类测井曲线的分箱数据。

进一步，对标准化后的测井曲线进行效果检验，若效果不达标，调整d、k值后，重新进行标准化校正。

进一步，根据工区内每口井的所属相带分类，将工区内每个相带的所有井的每类测井曲线数据合并处理，得到每个相带的合并后的每类测井曲线数据；对每个相带的合并后的每类测井曲线数据进行数据清洗，得到异常值筛选后的每个相带的每类测井曲线数据；

给定异常值筛选后的每个相带的每类测井曲线数据的统计区间，根据统计区间筛选出每个相带的每类测井曲线数据的有效统计量；根据所述有效统计量，重复上述分箱、排序、合并和平均处理，得到每个相带内各类测井曲线刻度的标准值。

进一步，分箱间距d的计算方法为：

其中，x为各类测井曲线值，n为测井曲线平均数据点数，[x]为取整运算；合并箱数k的计算方法：

其中，t为对应曲线稳定波动范围，d为分箱间距。

一种基于高频率范围约束得测井曲线标准化系统，所述系统包括：

一个或多个处理器；

存储器，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行如上述所述的一种基于高频率范围约束的测井曲线标准化方法及系统。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本方法基于地层岩性与物性发育规律，重点建立了高频率范围约束的方法，且在沉积相控制下，降低了标志层选择的条件标准。

(2)利用高频率的统计特征能够分选出岩性、物性(非储层)稳定分布的多套岩性层，可直接利用现有的地层单元作为标志层，不需要单独人工对全工区进行对标志层进行岩性分层，繁琐工作，另外也不需要选取关键井，大大减小了工作量。

(3)本方法基于高频率范围约束，将传统的直方图方法中单一主峰的范围扩大，对高频率范围进行的测试与分析，优选参数d、k值，能够有效提高标准化岩性筛选的稳定性，以提高最终校正的准确性。

(4)本方法兼容性较好，不仅适用于单峰型频率直方图的测井数据，同时也适用于双峰型频率直方图数据。

附图说明

图1是本发明方法的流程图；

图2是本发明实施例区域沉积相图；

图3是本发明实施例标准化前的各曲线多井频率折线图；

图4是本发明实施例台内滩亚相各曲线多井累积频率直方图；

图5是本发明实施例中本发明方法标准化后的各曲线多井频率折线图；

图6是本发明实施例中邻井标准化效果检验。

具体实施方式

下面结合实施例描述本发明具体实施方式：

需要说明的是，本说明书所示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例1

一种基于高频率范围约束的测井曲线标准化方法及系统，所述方法包括：

获取区调资料、常规测井资料和地质分层资料，确定最优标志层；根据最优标志层的沉积相资料，得到工区内每口井的所属相带分类；

对常规测井资料获取每个相带内每口井的各类测井曲线数据，进行数据分析和高频率范围特征提取，得到每个相带内每口井的各类测井曲线数据的特征值；

根据工区内每口井的所属相带分类，对工区内每个相带的所有井的每类测井曲线数据合并处理，并进行数据清洗、筛选、分析及高频率范围特征提取，得到每个相带内各类测井曲线刻度的标准值；

利用每个相带各类测井曲线刻度的标准值减去所述每个相带内每口井的各类测井曲线数据的特征值，得到每个相带内每口井的各类测井曲线标准化的校正值，利用校正值对每个相带内每口井的各类测井曲线进行校正，得到标准化后的测井曲线。

所述各类测井曲线数据包括：伽马数据、声波时差数据、密度数据和中子曲线数据。

所述确定最优标志层，具体为：以地质分层资料中的目的层为中心，参考区调资料和常规测井资料中的测井曲线质量、岩性和物性因素，确定地质分层资料中的最优标志层。

进一步的，最优标志层需要考虑三方面因素：首先需要测井曲线质量较好；另一方面，岩性不要求是泥岩，只需要存在一大套相对质纯的砂岩或灰岩即可(纯岩性段累积所占比例需要大于50％)，在海相中，泥岩的高频率反映的是物源供给的程度，反而更不稳定，实际应用效果较差；物性方面，为了维持非储层高频率统计特征的稳定性，根据实际测试得到的结果，需要满足非储层发育程度大于40％(测试得到的临界值)的条件；最后，尽可能地选择临近目的层系的地层以避免过多的垂向误差。

获取所述最优标志层的沉积时期的沉积相资料，利用沉积相资料将区调资料中工区内的所有井分区，得到工区内每口井的所属相带分类。

进一步的，沉积相资料不足时，可在基本的区域地质背景基础上，利用地震时间(深度)厚度、测井相以及岩心岩屑等资料对亚相或微相进行划分。

所述数据分析和高频率范围特征提取具体包括：从常规测井资料获取最优标志层内的每个相带内每口井的各类测井曲线数据；

对所述每个相带内每口井的各类测井曲线数据，以箱间距d进行等间距分箱计数，得到每个相带内每口井的各类测井曲线的直方图的分箱数据；

进一步的，所述分箱间距d应适宜，间距太大会使频率数据失真，太小也会降低算法鲁棒性，通过对各类测井曲线进行测试，这里给出d计算方法：

其中，x为各类测井曲线值，n为测井曲线平均数据点数，[x]为取整运算，一般的，GR曲线箱间距取1-3API，AC曲线分箱间距取0.5-2us/ft，CNL曲线分箱间距取0.2-0.5％，DEN曲线分箱间距取0.01-0.03g/cm²建议在所给范围内优先尝试。

将每个相带内每口井的各类测井曲线的分箱数据以频率大小进行排序，并将排序结果中排序靠前的k个分箱数据合并，得到高频率分箱数据；

进一步的，排序筛选实际上是对直方图中的柱子从高到低进行排列，合并分箱是为了扩大范围找到相带内发育较稳定的岩性、物性波动范围，合并箱数k的大致计算方法：

其中，t为对应曲线稳定波动范围，d为上述计算的分箱间隔，此计算方法只是提供k的大致范围参考，具体的还需要根据标准化层系岩性进行邻近区间调整尝试。

对合并后的高频率分箱数据内部的点数据进行平均，得到每个相带内每口井的各类测井曲线数据的特征值。

所述高频率分箱数据为：每个相带内每口井的合并后的各类测井曲线的分箱数据。

根据工区内每口井的所属相带分类，将工区内每个相带的所有井的每类测井曲线数据合并处理，得到每个相带的合并后的每类测井曲线数据；对每个相带的合并后的每类测井曲线数据进行数据清洗，得到异常值筛选后的每个相带的每类测井曲线数据；

给定异常值筛选后的每个相带的每类测井曲线数据的统计区间，根据统计区间筛选出每个相带的每类测井曲线数据的有效统计量；根据所述有效统计量，重复上述分箱、排序、合并和平均处理，得到每个相带内各类测井曲线刻度的标准值。

进一步的，由于不同相带主要岩性有一定差异，不同相带的特征测井响应值也会显示出不同，这是数据自身保留的，即区分出各相带差异的同时也为标准化校正提供参考值。

对标准化后的测井曲线进行效果检验，若效果不达标，调整d、k值后，重新进行标准化校正。

进一步的，效果检验提供一个完善的参考流程，初步地，先查看全部井的频率折线图叠合情况，若叠合较好，进一步进行邻井检验，选取地质概况相似的邻井，检验各种曲线频率分布特征是否能较好对应。

实施例2：

如图1所示，一种基于高频率范围约束的测井曲线标准化方法及系统，包括以下步骤：

S1、测井资料的收集以及整理，资料包括：区调资料、常规测井资料、分层数据。

S2、以目的层为中心，从临近层系开始确定最优标准层。评价的目的层位于为C2层，为海相碳酸盐岩地层，通过对比C1、C3等相邻层系，C2层岩性较纯，工区内井都满足垂向上灰岩段大于50％，非储层发育段大于40％的条件，能保证方法的稳定性。

S3、收集C2层沉积时期的沉积相资料，工区位于碳酸盐岩台沉积模式下的开阔台地相，如图2所示，区内主要发育台内滩、滩间、台洼亚相，由于区内的台洼亚相尚位于较浅的部位，与滩间亚相沉积环境相近，将其合并为滩间亚相。即此实施例中将相带分为台内滩亚相与滩间亚相，为避免冗长，以台内滩亚相内测井曲线标准化为例。首先利用频率折线图(直方图趋势)展示曲线标准化前台内滩亚相内多井的测井曲线质量，如图3所示，每一条折线代表了一口井对应曲线的数据分布情况，标准化前各井的曲线值分布散乱，显然不符合地质规律，需要进行测井曲线标准化。

S4、带入公式分别计算GR测井数据分箱间距d为1.5，AC、CNL、DEN测井数据分箱间距d分别为0.75、0.3、0.01，以上述各曲线分箱间距对各测井曲线数据进行分箱计数，得到每个区间的分箱数据类等同于直方图中每一个矩形柱，都具有区间和频数的属性。

S4、对测井曲线数据以分箱间距d进行等间距分箱计数，形成直方图的分箱数据(包括区间与频数)。

S5、将分箱数据以频数大小进行排序，形成一个由大到小的逆序列，实质上等同于以直方图的柱形高度为标准对直方图的矩形柱进行从大到小排序。

S6、排序的前n个分箱数据合并，将出现频率最高的多个曲线值数据样点整合在一起，其代表着同一相带内相对高频率发育的岩性、物性，相比单一峰值，合并分箱内数据的平均水平在相带内是更稳定的，更加合理地考虑了相带内的非均质性，所以对箱内部点数值取平均作为特征值。经过优选GR曲线最优合并箱数n为6，AC曲线最优合并箱数n为3，CNL曲线最优合并箱数n为3，DEN曲线最优合并箱数n为4。这一步骤是本发明方法的核心，集中体现了方法的优越性，相比传统方法，本方法标准层可选择目的层系本身，且不需要手动划分纯岩性段，岩性上通过高频范围约束自动筛选出了C2层段中分布最多的泥晶生屑灰岩与亮晶生屑灰岩，物性上，筛选出了高频稳定的非储层。

S7、定位到C2层台内滩亚相，将相带内所有井的GR、AC、CNL、DEN测井数据值分别合并(如图4)，进行数据清洗，清除掉无效值，并设置各曲线的有效统计区间，通过这样的方式减小了个别异常曲线对标准值确定的干扰，使计算出的标准值更合理。具体的GR有效区间为15～40API，AC有效区间为40～90us/ft，CNL有效区间为-15～25P.U，DEN有效区间为2.4～3.0g/cm³，分别统计出上述四种曲线有效统计量并进行S4～S6分箱、排序、合并三个步骤，合并后的箱内数据进一步平均得到GR、AC、CNL、DEN的曲线标准值分别为25.3、49.86、1.06、2.69，这样计算出来的标准值在相带间是具有差异的，其中GR曲线的标准值差异比较显著差值可达2，物性曲线高频段主要受稳定的非储层影响，相带间差异不大。

S8、每个沉积相带曲线标准值减去井曲线特征值，得到每口井曲线标准化的校正值，并对曲线进行校正，形成一套标准化测井曲线。

S9、同一相带内地层发育的岩性、物性(非储层)特征总体上应该是相似的，初步地，先作出标准化后各曲线的多井频率折线图，如图5为标准化的结果，对比图3，各井频率折线的高频范围叠合具有非常大的改善；进一步地，选取沉积环境相似并且距离相近的MX-52与MX-111两口井，图6对比展示了标准化前后两口井GR、AC、CNL、DEN频率曲线叠合的具体细节，可以看到经过标准化处理后邻井的各类测井曲线特征峰对应得很好，进一步说明本发明方法具有较好的应用效果。

上面对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (10)

1.一种基于高频率范围约束的测井曲线标准化方法，其特征在于，所述方法包括：

获取区调资料、常规测井资料和地质分层资料，确定最优标志层；根据最优标志层的沉积相资料，得到工区内每口井的所属相带分类；

对常规测井资料获取每个相带内每口井的各类测井曲线数据，进行数据分析和高频率范围特征提取，得到每个相带内每口井的各类测井曲线数据的特征值；

根据工区内每口井的所属相带分类，对工区内每个相带的所有井的每类测井曲线数据合并处理，并进行数据清洗、筛选、分析及高频率范围特征提取，得到每个相带内各类测井曲线刻度的标准值；

利用每个相带各类测井曲线刻度的标准值减去所述每个相带内每口井的各类测井曲线数据的特征值，得到每个相带内每口井的各类测井曲线标准化的校正值，利用校正值对每个相带内每口井的各类测井曲线进行校正，得到标准化后的测井曲线。

2.根据权利要求1所述的一种基于高频率范围约束的测井曲线标准化方法，其特征在于，所述各类测井曲线数据包括：伽马数据、声波时差数据、密度数据和中子曲线数据。

3.根据权利要求1所述的一种基于高频率范围约束的测井曲线标准化方法，其特征在于，所述确定最优标志层，具体为：以地质分层资料中的目的层为中心，参考区调资料和常规测井资料中的测井曲线质量、岩性和物性因素，确定地质分层资料中的最优标志层。

4.根据权利要求1所述的一种基于高频率范围约束的测井曲线标准化方法，其特征在于，获取所述最优标志层的沉积时期的沉积相资料，利用沉积相资料将区调资料中工区内的所有井分区，得到工区内每口井的所属相带分类。

5.根据权利要求1所述的一种基于高频率范围约束的测井曲线标准化方法，其特征在于，所述数据分析和高频率范围特征提取具体包括：从常规测井资料获取最优标志层内的每个相带内每口井的各类测井曲线数据；

对所述每个相带内每口井的各类测井曲线数据，以箱间距d进行等间距分箱计数，得到每个相带内每口井的各类测井曲线的直方图的分箱数据；

将每个相带内每口井的各类测井曲线的分箱数据以频率大小进行排序，并将排序结果中排序靠前的k个分箱数据合并，得到高频率分箱数据；

对合并后的高频率分箱数据内部的点数据进行平均，得到每个相带内每口井的各类测井曲线数据的特征值。

6.根据权利要求5所述的一种基于高频率范围约束的测井曲线标准化方法，其特征在于，所述高频率分箱数据为：每个相带内每口井的合并后的各类测井曲线的分箱数据。

7.根据权利要求5所述的一种基于高频率范围约束的测井曲线标准化方法，其特征在于，对标准化后的测井曲线进行效果检验，若效果不达标，调整d、k值后，重新进行标准化校正。

8.根据权利要求1所述的一种基于高频率范围约束的测井曲线标准化方法，其特征在于，根据工区内每口井的所属相带分类，将工区内每个相带的所有井的每类测井曲线数据合并处理，得到每个相带的合并后的每类测井曲线数据；对每个相带的合并后的每类测井曲线数据进行数据清洗，得到异常值筛选后的每个相带的每类测井曲线数据；

给定异常值筛选后的每个相带的每类测井曲线数据的统计区间，根据统计区间筛选出每个相带的每类测井曲线数据的有效统计量；根据所述有效统计量，重复上述分箱、排序、合并和平均处理，得到每个相带内各类测井曲线刻度的标准值。

9.根据权利要求5所述的一种基于高频率范围约束的测井曲线标准化方法，其特征在于，分箱间距d的计算方法为：

其中，x为各类测井曲线值，n为测井曲线平均数据点数，[x]为取整运算；

合并箱数k的计算方法：

其中，t为对应曲线稳定波动范围，d为分箱间距。

10.一种基于高频率范围约束得测井曲线标准化系统，其特征在于，所述系统包括：

一个或多个处理器；

存储器，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行如权利要求1-9任一所述的一种基于高频率范围约束的测井曲线标准化方法。

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