CN117892480A - 一种基于沉积充填岩电综合响应的随钻深度预测方法 - Google Patents

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CN117892480A CN202311676054.5A CN202311676054A CN117892480A CN 117892480 A CN117892480 A CN 117892480A CN 202311676054 A CN202311676054 A CN 202311676054A CN 117892480 A CN117892480 A CN 117892480A
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Abstract

本发明的一种基于沉积充填岩电综合响应的随钻深度预测方法，综合分析区域地层沉积填充规律及岩电特征，结合地震数据驱动下建立的速度模型，引入改进的Faust统计关系公式利用电阻率曲线构建声波曲线，并在随钻过程中根据各类曲线判断地层岩性，适时采用相控常速度估算等多种信息响应相互融合的方式进行随钻深度预测，准确把控地层速度、定位钻头位置及预测目的层深度，提供精准的套管下放深度，保障顺利钻探，有效解决了现有技术中无法准确预测深水区随钻深度的技术问题。

Description

一种基于沉积充填岩电综合响应的随钻深度预测方法
技术领域
本发明涉及地质勘探的技术领域，更具体地，涉及一种基于沉积充填岩电综合响应的随钻深度预测方法。
背景技术
在实际钻井过程中，当钻至关键位置时，需要及时判断目前的井底位置，并确定井底位置下部的地层岩性，进而调整后续钻井中钻井液密度和随钻技术，因此在随钻过程中的对地层的确定研究非常重要。
现有技术公开了一种正钻井随钻过程中地层确定方法，正钻井包括已钻部分和未钻部分，已钻部分包括已测井段和未测井段，地层确定方法包括：(1)根据相邻已钻井不同岩性在不同深度下对应的钻时和地层速度，建立表征不同岩性下深度、钻时、地层速度三者关系的三维图版；(2)获取未测井段不同深度对应的岩性、钻时，根据步骤(1)的三维图版，获取未测井段不同深度对应的地层速度，并获取未测井段不同深度对应的地层密度；(3)获取已测井段的地层速度和地层密度；(4)将步骤(3)获取的已测井段的地层速度和步骤(2)获取的未测井段不同深度对应的地层速度作为正钻井已钻部分的地层速度数据，将步骤(3)获取的已测井段的地层密度和步骤(2)获取的未测井段不同深度对应的地层密度作为正钻井已钻部分的地层密度数据；利用地层速度数据和地层密度数据获得正钻井已钻部分对应的合成地震记录；根据合成地震记录确定未钻部分的地层岩性。
然而现有技术主要采用地震数据驱动下建立的速度模型或已钻井时深关系较为单一的方式对探井进行钻前及随钻深度预测，这些方法对于深水区复杂的地质情况预测误差大；此外，受限于钻探成本的影响，钻井过程中往往缺少声波及密度测井曲线，传统的声波估算方式主要是基于岩石物理的理论模型法或基于孔隙度-泥质含量的经验公式法，并不适用于随钻过程中目的层实时深度预测，因此现有技术中存在无法准确预测深水区随钻深度的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中无法准确预测深水区随钻深度的不足，提供一种基于沉积充填岩电综合响应的随钻深度预测方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种基于沉积充填岩电综合响应的随钻深度预测方法，包括以下步骤：
S1.分析盆地沉积充填演化过程，明确不同层系地层岩性特征与岩电响应特征；
S2.基于地区参数改进的Faust统计关系构建富泥段地层声波曲线；
21)通过岩石的物理性质计算岩石的纵波速度；
22)通过岩石的孔隙度及孔隙流体计算岩石的电阻率值；
23)建立岩石的纵波速度与岩石的电阻率之间的统计关系，并进行井震标定；
S3.基于沉积充填约束的常速剥层法预测地层速度；
31)基于沉积充填演化认识的前提下，划分不同源-储区，刻画其中标志层分布段与分布区；
32)通过源-储区的相对关系寻找标志层，结合钻速信息和电阻率响应，判断是否钻至标志层及对应井上标志层发育位置；
33)基于沉积充填约束的常速剥层法，预测钻头下方待钻地层的速度，进而预测待钻地层深度。
本发明的一种基于沉积充填岩电综合响应的随钻深度预测方法，以勘探深水区复杂的地质情况面临的崎岖海底、地层速度纵横向变化大和缺失声波测井曲线的随钻深度预测问题为研究对象，综合分析区域地层沉积填充规律及岩电特征，结合地震数据驱动下建立的速度模型，引入改进的Faust统计关系公式利用电阻率曲线构建声波曲线，并在随钻过程中根据各类曲线判断地层岩性，适时采用相控常速度估算等多种信息响应相互融合的方式进行随钻深度预测，准确把控地层速度、定位钻头位置及预测目的层深度，提供精准的套管下放深度，保障顺利钻探，有效解决了现有技术中无法准确预测深水区随钻深度的技术问题。
进一步地，步骤S1中具体为：综合分析盆地沉积源区性质、水动力条件、及成岩场特征方面因素，刻画沉积相带，划分不同源-储区性质纵向分段性和横向分布区，判识不同源-储区地层岩性及相应的岩电响应特征，结合地震数据反演得到的地层速度模型，给定沿待钻井轨迹的初始速度。判识伽马曲线中对应的箱状砂或钟状砂、电阻率曲线在含灰地层处呈现明显的尖峰、及声波曲线在储层物性较好处呈现低值等特征，进而可以明确标志性地层的岩电响应。
进一步地，步骤21)中，利用岩石的弹性模量，孔隙度及孔隙流体性质计算岩石的纵波速度的公式为：
其中Kd和Km分别是岩石骨架与岩石基质的体积模量，为岩石孔隙度，μm和μd分别对应于岩石基质和岩石骨架的剪切模量，Kf为工区地下相应位置处饱含流体的体积模量，μs为饱含流体的剪切模量，ρs为测井获取的密度值，Vp代表岩石的纵波速度值。
进一步地，步骤22)中，利用岩石的孔隙度和孔隙流体计算岩石的电阻率的公式为：其中Rt为完全饱和岩石的电阻率值，Rw为孔隙流体电阻率值，Sw为饱和度，n饱和指数，m为黏固指数。
进一步地，步骤23)中，利用同一沉积、成岩场环境下相似源-储区的地层电阻率曲线与声波曲线的统计关系，建立基于地区参数改进的Faust统计关系公式：Vsonic＝Arock×log10(RT)+Brock，其中Vsonic为声波速度，RT为电阻率值，校正系数Arock和正则化参数Brock可通过选择同一沉积环境下，邻井较好的电阻率及声波曲线，利用Faust统计关系公式进行拟合求取。组成岩石的矿物大多数为半导体和绝缘体，因此岩石中流体的性质及饱和度对电阻率的影响比声波影响更大，砂岩中的流体性质较为复杂，对于电阻率会产生较强的影响，对于泥岩而言，其所含流体极少，电阻率值较为稳定，故本公式对泥岩段构建声波曲线更为准确。
进一步地，步骤31)具体为：通过已钻井标志层进行横向对比，分析得到区域标志层的扰动速度δV，结合基于源-储区特征分布认识的标志层分布规律，判识和确定标志层地震相特征。
进一步地，步骤32)具体为：随钻过程中，综合录井岩性、钻速信息及伽马、电阻率等响应特征，判断是否钻至标志层及对应井上标志层发育位置，结合区域钻遇标志层速度资料给出标志层的扰动速度δV，进而综合录井岩性、电阻率曲线及对应标志层地震相特征，卡准标志层位置进行时深标定。
进一步地，步骤33)中，在对已钻地层进行时深标定后，综合录井岩性、钻速信息及伽马、电阻率等多种信息响应，得到已钻地层时深关系公式为：T＝f(Vsonic,Z)，其中T为钻头深度对应的时间域地震的双程旅行时，Vsonic为声波速度，Z为随钻时钻头的海拔深度。
进一步地，步骤33)中，综合已钻地层时深关系，得到已钻地层速度公式为：Vaver＝2Z/T，其中Z为随钻时钻头的海拔深度，T为钻头深度对应的时间域地震的双程旅行时，Vaver为标定后已钻地层的平均速度。
进一步地，步骤33)中，综合已钻地层时深关系和已钻地层速度，得到待钻地层深度的公式为：其中Vaver为标定后已钻地层的平均速度，δV为标志层产生的扰动速度，Ttarget和Ztarget分别为待钻地层双程旅行时和深度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的一种基于沉积充填岩电综合响应的随钻深度预测方法，综合分析区域地层沉积填充规律及岩电特征，结合地震数据驱动下建立的速度模型，引入改进的Faust统计关系公式利用电阻率曲线构建声波曲线，并在随钻过程中根据各类曲线判断地层岩性，适时采用相控常速度估算等多种信息响应相互融合的方式进行随钻深度预测，准确把控地层速度、定位钻头位置及预测目的层深度，提供精准的套管下放深度，保障顺利钻探，有效解决了现有技术中无法准确预测深水区随钻深度的技术问题。
附图说明
图1为一种基于沉积充填岩电综合响应的随钻深度预测方法的流程图；
图2为根据南海北部琼东南盆地深水宝岛地区参数改进的Faust统计关系曲线；
图3为X-7d井的实钻速度曲线与初始速度曲线对比图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例一
如图1所示为本发明的一种基于沉积充填岩电综合响应的随钻深度预测方法的第一实施例。
一种基于沉积充填岩电综合响应的随钻深度预测方法，包括以下步骤：
S1.分析盆地沉积充填演化过程，明确不同层系地层岩性特征与岩电响应特征；
S2.基于地区参数改进的Faust统计关系构建富泥段地层声波曲线；
21)通过岩石的物理性质计算岩石的纵波速度；
22)通过岩石的孔隙度及孔隙流体计算岩石的电阻率值；
23)建立岩石的纵波速度与岩石的电阻率之间的统计关系，并进行井震标定；
S3.基于沉积充填约束的常速剥层法预测地层速度；
31)基于沉积充填演化认识的前提下，划分不同源-储区，刻画其中标志层分布段与分布区；
32)通过源-储区的相对关系寻找标志层，结合钻速信息和电阻率响应，判断是否钻至标志层及对应井上标志层发育位置；
33)基于沉积充填约束的常速剥层法，预测钻头下方待钻地层的速度，进而预测待钻地层深度。
在本实施例中，如图1所示，以勘探深水区复杂的地质情况面临的崎岖海底、地层速度纵横向变化大和缺失声波测井曲线的随钻深度预测问题为研究对象，综合分析区域地层沉积填充规律及岩电特征，结合地震数据驱动下建立的速度模型，引入改进的Faust统计关系公式利用电阻率曲线构建声波曲线，并在随钻过程中根据各类曲线判断地层岩性，适时采用相控常速度估算等多种信息响应相互融合的方式进行随钻深度预测，准确把控地层速度、定位钻头位置及预测目的层深度，提供精准的套管下放深度，保障顺利钻探，有效解决了现有技术中无法准确预测深水区随钻深度的技术问题。
其中，步骤S1中具体为：综合分析盆地沉积源区性质、水动力条件、及成岩场特征方面因素，刻画沉积相带，划分不同源-储区性质纵向分段性和横向分布区，判识不同源-储区地层岩性及相应的岩电响应特征，结合地震数据反演得到的地层速度模型，给定沿待钻井轨迹的初始速度。
在本实施例中，判识伽马曲线中对应的箱状砂或钟状砂、电阻率曲线在含灰地层处呈现明显的尖峰、及声波曲线在储层物性较好处呈现低值等特征，进而可以明确标志性地层的岩电响应。
实施例二
如图2所示为本发明的一种基于沉积充填岩电综合响应的随钻深度预测方法的第二实施例。
本实施例与实施例一类似，不同之处在于：步骤21)中，利用岩石的弹性模量，孔隙度及孔隙流体性质计算岩石的纵波速度的公式为：
其中Kd和Km分别是岩石骨架与岩石基质的体积模量，为岩石孔隙度，μm和μd分别对应于岩石基质和岩石骨架的剪切模量，Kf为工区地下相应位置处饱含流体的体积模量，μs为饱含流体的剪切模量，ρs为测井获取的密度值，Vp代表岩石的纵波速度值。其中，步骤22)中，利用岩石的孔隙度和孔隙流体计算岩石的电阻率的公式为：/>其中Rt为完全饱和岩石的电阻率值，Rw为孔隙流体电阻率值，Sw为饱和度，n饱和指数，m为黏固指数。其中，步骤23)中，利用同一沉积、成岩场环境下相似源-储区的地层电阻率曲线与声波曲线的统计关系，建立基于地区参数改进的Faust统计关系公式：Vsonic＝Arock×log10(RT)+Brock，其中Vsonic为声波速度，RT为电阻率值，校正系数Arock和正则化参数Brock可通过选择同一沉积环境下，邻井较好的电阻率及声波曲线，利用Faust统计关系公式进行拟合求取。
在本实施例中，组成岩石的矿物大多数为半导体和绝缘体，因此岩石中流体的性质及饱和度对电阻率的影响比声波影响更大，砂岩中的流体性质较为复杂，对于电阻率会产生较强的影响，对于泥岩而言，其所含流体极少，电阻率值较为稳定，故本公式对泥岩段构建声波曲线更为准确。
此外，在本实施例中，本实施例的一种基于沉积充填岩电综合响应的随钻深度预测方法可应用于南海北部琼东南盆地深水宝岛X区勘探，南海西部深水区的海底崎岖，水深达1200m左右，并且地层速度纵横向变化大，该区X-7d井钻探过程中仅有随钻伽马和电阻率测井，无声波及密度曲线，测试过程如下：
钻前设计阶段，通过叠前AVO反演获取的纵横波速度比与纵波阻抗，综合邻井岩性和地震速度模型，综合分析拟合钻前预测时深关系；由区域沉积充填背景和叠前反演可知，目的层之上整体表现为高纵波阻抗、高纵横波速比响应，预测为大套泥岩特征，局部存在薄砂层，满足本实施例中Faust统计关系公式的条件，故随钻过程中可以根据靶区参数改进的Faust统计关系公式构建声波曲线进行预测；
随钻过程中，浅层地层利用录井岩性及地震速度体进行标定，初步确定钻头位置及目的层预测深度，目的层上覆厚层富泥地层，如图2所示，通过靶区参数改进的Faust统计关系利用电阻率曲线构建声波曲线进行时深标定，蓝色的点就是实测的数据点，红色的线是利用蓝色的点采用对数关系拟合得到的一条曲线，拟合的声波曲线速度明显增大位置对应为一套灰质砂岩顶面，符合区域地质规律，印证了Faust统计关系公式的准确性，说明速度和电阻率可以建立关系，后续可以通过电阻率曲线得到声波曲线，证实了本实施例的一种基于沉积充填岩电综合响应的随钻深度预测方法实际预测时深精度高，能够准确把控地层速度、定位钻头位置及预测目的层深度，提供精准的套管下放深度，将预测地层与实钻地层之间的深度误差控制在10m以内，保障顺利钻探，并取得较好的气层发现。
实施例三
如图3所示为本发明的一种基于沉积充填岩电综合响应的随钻深度预测方法的第三实施例。
本实施例与实施例一或实施例二类似，不同之处在于：步骤31)具体为：通过已钻井标志层进行横向对比，分析得到区域标志层的扰动速度δV，结合基于源-储区特征分布认识的标志层分布规律，判识和确定标志层地震相特征。其中，步骤32)具体为：随钻过程中，综合录井岩性、钻速信息及伽马、电阻率等响应特征，判断是否钻至标志层及对应井上标志层发育位置，结合区域钻遇标志层速度资料给出标志层的扰动速度δV，进而综合录井岩性、电阻率曲线及对应标志层地震相特征，卡准标志层位置进行时深标定。其中，步骤33)中，在对已钻地层进行时深标定后，综合录井岩性、钻速信息及伽马、电阻率等多种信息响应，得到已钻地层时深关系公式为：T＝f(Vsonic,Z)，其中T为钻头深度对应的时间域地震的双程旅行时，Vsonic为声波速度，Z为随钻时钻头的海拔深度。其中，步骤33)中，综合已钻地层时深关系，得到已钻地层速度公式为：Vaver＝2Z/T，其中Z为随钻时钻头的海拔深度，T为钻头深度对应的时间域地震的双程旅行时，Vaver为标定后已钻地层的平均速度。其中，步骤33)中，综合已钻地层时深关系和已钻地层速度，得到待钻地层深度的公式为：其中Vaver为标定后已钻地层的平均速度，δV为标志层产生的扰动速度，Ttarget和Ztarget分别为待钻地层双程旅行时和深度。
此外，在本实施例中，本实施例的一种基于沉积充填岩电综合响应的随钻深度预测方法可应用于南海北部琼东南盆地深水宝岛X区勘探，当钻进流体性复杂段(如有气测显示时)，地区参数改进的Faust统计关系式不再适用，故需结合沉积充填及对应速度体综合进行时深预测，给出目的层预测深度，该区的X-7d井4200m以下地层为三角洲沉积，受物源区影响可能会钻遇含灰储层，具体钻探过程为：
如图3所示，每一列的纵坐标都是时间，第一列的横坐标为深度，第二列的横坐标为层速度，第三列的横坐标为平均速度，第四列的横坐标为均方根速度，红色曲线为实钻速度曲线，蓝色为初始速度曲线图，第二列的层速度是反应不同层系间的速度变化，第三列和第四列可集合反映整体时深关系的合理性；钻至4400m后，钻速急剧下降、电阻明显抬升，钻遇含灰段高速储层时，综合区域灰质储层地震相特征与沉积充填约束的常速剥层法，给出含灰储层层速度约4424m/s进行深度预测，预测待钻目的层深度与实钻揭示误差在10m以内，通过后续电缆补测声波和密度曲线进行标定时深，与随钻过程中实时更新的速度基本一致，因此本实施例的一种基于沉积充填岩电综合响应的随钻深度预测方法可以保障钻探作业顺利安全完成，并成功实现气层发现。
在上述具体实施方式的具体内容中，各技术特征可以进行任意不矛盾的组合，为使描述简洁，未对上述各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于沉积充填岩电综合响应的随钻深度预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.分析盆地沉积充填演化过程，明确不同层系地层岩性特征与岩电响应特征；
S2.基于地区参数改进的Faust统计关系构建富泥段地层声波曲线；
21)通过岩石的物理性质计算岩石的纵波速度；
22)通过岩石的孔隙度及孔隙流体计算岩石的电阻率值；
23)建立岩石的纵波速度与岩石的电阻率之间的统计关系，并进行井震标定；
S3.基于沉积充填约束的常速剥层法预测地层速度；
31)基于沉积充填演化认识的前提下，划分不同源-储区，刻画其中标志层分布段与分布区；
32)通过源-储区的相对关系寻找标志层，结合钻速信息和电阻率响应，判断是否钻至标志层及对应井上标志层发育位置；
33)基于沉积充填约束的常速剥层法，预测钻头下方待钻地层的速度，进而预测待钻地层深度。
2.根据权利要求1所述的一种基于沉积充填岩电综合响应的随钻深度预测方法，其特征在于，步骤S1中具体为：综合分析盆地沉积源区性质、水动力条件、及成岩场特征方面因素，刻画沉积相带，划分不同源-储区性质纵向分段性和横向分布区，判识不同源-储区地层岩性及相应的岩电响应特征，结合地震数据反演得到的地层速度模型，给定沿待钻井轨迹的初始速度。
3.根据权利要求1所述的一种基于沉积充填岩电综合响应的随钻深度预测方法，其特征在于，步骤21)中，利用岩石的弹性模量，孔隙度及孔隙流体性质计算岩石的纵波速度的公式为：
其中Kd和Km分别是岩石骨架与岩石基质的体积模量，为岩石孔隙度，μm和μd分别对应于岩石基质和岩石骨架的剪切模量，Kf为工区地下相应位置处饱含流体的体积模量，μs为饱含流体的剪切模量，ρs为测井获取的密度值，Vp代表岩石的纵波速度值。
4.根据权利要求3所述的一种基于沉积充填岩电综合响应的随钻深度预测方法，其特征在于，步骤22)中，利用岩石的孔隙度和孔隙流体计算岩石的电阻率的公式为：其中Rt为完全饱和岩石的电阻率值，Rw为孔隙流体电阻率值，Sw为饱和度，n饱和指数，m为黏固指数。
5.根据权利要求4所述的一种基于沉积充填岩电综合响应的随钻深度预测方法，其特征在于，步骤23)中，利用同一沉积、成岩场环境下相似源-储区的地层电阻率曲线与声波曲线的统计关系，建立基于地区参数改进的Faust统计关系公式：Vsonic＝Arock×log10(RT)+Brock，其中Vsonic为声波速度，RT为电阻率值，校正系数Arock和正则化参数Brock可通过选择同一沉积环境下，邻井较好的电阻率及声波曲线，利用Faust统计关系公式进行拟合求取。
6.根据权利要求5所述的一种基于沉积充填岩电综合响应的随钻深度预测方法，其特征在于，步骤31)具体为：通过已钻井标志层进行横向对比，分析得到区域标志层的扰动速度δV，结合基于源-储区特征分布认识的标志层分布规律，判识和确定标志层地震相特征。
7.根据权利要求6所述的一种基于沉积充填岩电综合响应的随钻深度预测方法，其特征在于，步骤32)具体为：随钻过程中，综合录井岩性、钻速信息及伽马、电阻率等响应特征，判断是否钻至标志层及对应井上标志层发育位置，结合区域钻遇标志层速度资料给出标志层的扰动速度δV，进而综合录井岩性、电阻率曲线及对应标志层地震相特征，卡准标志层位置进行时深标定。
8.根据权利要求7所述的一种基于沉积充填岩电综合响应的随钻深度预测方法，其特征在于，步骤33)中，在对已钻地层进行时深标定后，综合录井岩性、钻速信息及伽马、电阻率等多种信息响应，得到已钻地层时深关系公式为：T＝f(Vsonic,Z)，其中T为钻头深度对应的时间域地震的双程旅行时，Vsonic为声波速度，Z为随钻时钻头的海拔深度。
9.根据权利要求8所述的一种基于沉积充填岩电综合响应的随钻深度预测方法，其特征在于，步骤33)中，综合已钻地层时深关系，得到已钻地层速度公式为：Vaver＝2Z/T，其中Z为随钻时钻头的海拔深度，T为钻头深度对应的时间域地震的双程旅行时，Vaver为标定后已钻地层的平均速度。
10.根据权利要求9所述的一种基于沉积充填岩电综合响应的随钻深度预测方法，其特征在于，步骤33)中，综合已钻地层时深关系和已钻地层速度，得到待钻地层深度的公式为：其中Vaver为标定后已钻地层的平均速度，δV为标志层产生的扰动速度，Ttarget和Ztarget分别为待钻地层双程旅行时和深度。
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