双感应测井资料的快速近似迭代反演

双感应测井资料的快速近似迭代反演 () 文章编号 :1004Ο1338 200705Ο0441Ο04 双感应测井资料实用化快速迭代反演技术 及其在大庆油田的应用 1 1 1 2陶宏根, 李庆峰, 王桂萍, 汪宏年 () 1 . 大庆石油管理局钻探集团测井公司 , 黑龙江 大庆 163412 ; 2 . 吉林大学物理学院 , 吉林 长春 130021摘要 : 介绍了最近开发的一种双感应资料实用化快速迭代反演技术及其在大庆油田的应用 ,包括测井资料综合分 层 、双感应原始视电阻率提取以及快速正反演计算等内容 。综合分层技术主要用于从双感应资料中提取层界面位 置及地层电阻率初值 ,原始视电阻率提取主要用于消除 3 点反褶积和趋肤效应校正对原始视电导率的改变 ,实用 化快速反演技术则主要用来消除井眼泥浆和围岩等对双感应资料的影响以获得更加准确反映地层侵入状态的地 层电阻率 。用该技术已处理了大庆油田 60 多口井的测井资料 ,取得了满意效果 。 关键词 : 双感应测井 ; 原始视电阻率 ; 综合分层技术 ; 实用化快速迭代反演 中图分类号 : P6311 31 文献标识码 : A A Pract ical Fa st Iterat ive Inversion Techn ique of Dual Induct ion Logging Data and Its Appl ication in Da qing Oilf iel d 1 1 1 2TAO Ho ng2gen, L I Qing2f eng, WA N G Gui2ping, WA N G Ho ng2nia n ( 1 . Well lo ggi ng Co mp a ny , Drilli ng a nd Explo ratio n Gro up of Dagi ng Pet roleum Admi ni st ratio n , Daqi ng , Heilo ngjia ng 163412 , Chi na ; )2 . In stit ut e of Physics , J ili n U niver sit y , Cha ngchun , J ili n 130021 , Chi na ( ) ( )Abstract : A p ractical f a st it erative i nver sio n P F IIt ech nique of D ual Inductio n Lo ggi ng D IL dat a develop e d by a ut ho r s rece nt l y a nd it s app licatio n i n Da qi ng Oilfiel d a re i nt ro duce d. The P F II t ech nique co nt ai n s i nt e grative bloc ki ng , picki ng o ut accurat e raw app a re nt co nductivit y , a nd f a st fo rwa r d a nd i nver sio n of D IL dat a . The i nt e grative bloc ki ng ai m s to get fo r matio n i nt e rf ace s a nd i nitial val ue s of fo r matio n re si stivit y f ro m t he D IL lo gs. The picki ng o ut accurat e raw app a re nt co nductivit y t rie s to re mo ve t he i nf l ue nce s of ski n eff ect co r rectio n a nd t hree2poi nt deco nvol utio n o n D IL . The p ractical f a st i nve r sio n ca n reduce t he eff ect of bo re hole mud a nd sho ul de r bed o n D IL to o bt ai n mo re accurat e fo r matio n re si stivit y i n sho wi ng cha ract e r s of i nva de d fo r matio n . The t ech nique ha s bee n u se d to p roce ss mo re t ha n 60 well s of D IL dat a i n Daqi ng oilfiel d a nd sati sf ac2 to r y re sult s have bee n o bt ai ne d. Key words : dual i nductio n lo ggi ng , raw app a re nt co nductivit y , i nt egrative bloc ki ng , p ractical ( )f a st it erative i nve r sio n P F II 度的视电阻率曲线 ,与球型聚焦测井仪器组合在一 起被广泛应用于油气资源的评价与解释 。大庆油田 0 引言 需要对某些区块上的测井资料进行二次处理和解释 ( ) 双感应测井仪器能够同时测量 2 个不同探测深 以 便发现有开发价值的新油层 特别是薄层,这些 ()项目来源 : 国家自然科学基金资助项目 40374044 作者简介 : 陶宏根 男 ,1963 年生 ,硕士 ,1983 年毕业于大庆石油学院 ,1993 年在哈尔滨工业大学获应用数学硕士学位 ,主要研 究方向为测井资料综合解释 ,电测井资料数值模拟与反演等 。 区块的主要特点是油层组中地层水矿化度通常比较, 必须设法消为了对双感应资料进行反演处理 ( ) ( ) () 除式 1和式 2 的处理过程对原始视电导率的改 高 8 000,16 000 mg/ L 左右,而钻井泥浆滤液矿 σσ() 变 , 以便从实际深中感应视电导率和记录中 化度较低 4 000,5 000 mg/ L 。在储层有侵入情 IL D IL M 获得原始视电导率值 。为此 , 提出了迭代算法消除 况下 ,基本上遵循泥浆增阻侵入原则 ,现在使用的阵 趋肤效应校正的影响与多点反滤波的新处理技术 , 列感应测井资料也基本反映了该规律 。但是 ,由于 () 储层太薄 平均厚度 1 m 左右,邻层影响往往超过 与 A nde r so n 和 Ba r be r 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 相比 , 精度有了很大提 [ 1 ] 高, 实现恢复原始视电导率目的 消除趋 了侵入影响 ,不论在高阻油层或纯水层上深感应视 肤效应校正影响的迭代法如下 电阻率普遍比中感应视电阻率低 ,而深侧向普遍比 ( )k β( )k x ( )k( )k +1 ( k) e - βx y - x 浅侧向视电阻率高 ,从视电阻率相对大小难以识别 x x + e = ( ) k )( β 1 +x 侵入特征 。由于双感应具有较深的探测深度 ,因此 ( )k = 0 , 1 , 3 通过对双感应资料进行迭代反演 ,重建地层电阻率 ( )0 σ( ) 式中 , y =z, x = y 。 ID 的空间分布是非常有意义的尝试 。为此 ,我们与吉 ( ) 数值结果显示经过 2 到 3 次迭代以后 , 式 3的 林大学物理学院一起 ,联合开展了双感应资料反演 ησ( ) 解趋近于z, 所以消除了趋肤效应校正影响 , DB 识别油水层的研究工作 ,取得了非常满意的效果 。 ( ) σ[ 1 ] 得到各个记录点上的z。消除三点反褶积影响 DB 工作具体包含原始视电阻率的提取、综合分 层和 的多点反滤波 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 为实用化快速迭代反演等主要内容 。通过迭代法 σ( ) σ( ) k= k+ aD DB 和多点数值滤波相结合技术实 现原 始视 电阻 率 提? 取 ,准确消除趋肤效应和三点反褶积影响 ;综合分层 σ( ) σ( ) ( )4 h[k - nN +k + nN ] n DB DB ?就是设法从测井曲线中划分出各个地层界面位置实 n = 1 n = 11 9812/ , N 式中 , h= 1/ Z1现分层取值 ,采用自动快速分层与人机交互相结合1 + 4 a, n = 1 , 2 , n 1 的方法 ,以满足迭代反演对分层精度的要求 。在前 ) Δ( z 而 Z= 1 + 2 a+1 + 4 a/ 2 a。1 1 1 1 面 2 项预处理的基础上 ,利用微分方程反演理论和 ( ) h随 n 的增加衰减很快 , 只需要选取式 4 中 n 半解析正演技术 ,实现双感应资料的实用化快速迭 右端 2 到 3 项就可以得到足够精度的计算结果 。代反演 ,通过对中 、深感应资料进行单独反演降低邻 1 . 2 综合分层 层间的相互影响 ,突出地层电阻率在径向上的变化 , 为了从测井曲线中自动划分出峰 、谷 、平台和台 得到恢复地层真实侵入状态的目的 。阶 4 种基本形态 , 根据测井曲线一阶导数 、二阶导数 大小给出了反映这 4 种形态特征变量 。 峰 :二阶导数均小于 0 , 在其内曲线本身含有局 1 方法原理和软件构成 部极大值点 ; 谷 :二阶导数均大于 0 , 且在其内曲线 1 . 1 原始视电导率的准确提取 本身含有局部极小值点 ; 台阶 : 二阶导数至少变号2 为了提高 深 感 应 仪 器 的 纵 向 分 辨 率 , Sc hl um2次 , 但其间无曲线的极值点存在 ; 平台 :一阶导数 , 二 ( ) σbe r ger 深感应视电导率均按公式 1进行了 3 点 ID 阶导数均小于某一给定的值即曲线变化很小 。 [ 2 , 3 ]反褶积和趋肤效应处理 利用上面的这 4 个特征变量 , 采用模式识别技 σ( ) σ( ) z= - az - 11 9812+ DB 1aD 术确定地层界面以及各个地层上测井数据的值 。在 ( )σ( ) σ( )( )1 + 2 az- az + 11 98121 1 aD 1aD 进行双感应资料的反演处理中 , 参与分层的测井曲 ηβσ( )z DB σ( ) ησ( ) ( )z= ze2 线为 R、R、球型聚焦和井径 , 由于视电阻率曲 IL d IL m ID DB σ( 线 R和 R比球型聚焦曲线的分辨率低很多 , 在式中 ,为直接刻度后的深感应测井信号 即原始IL d IL m aD ) σ薄层和薄交互层上曲线形态往往存在很大差异 , 自 视电导率; a为反褶积系数 ;是 3 点反褶积后的 1 DB ηβ 动分层结果有时不能取得满意效果 。为进一步提高 深感应视电导率值 ;和为趋肤效应校正常数; z 为采样点的深度 , m 。分层质量 , 在自动分层基础上 , 采用人机交互分层技 ( ) ( ) 从式 1和式 2处理过程可看出 , 深感应视电 术 , 对自动分层结果中不理想的部分进行修正 , 为反 σσ导率与原始视电导率 是不同的 。此外 , 中感 应ID aD 演计算提供合理可靠的初始模型 。 ( ) 视电导率只经过了与式 2类似的趋肤效应校正 , 1 . 3 实用化快速迭代反演ηβ 但其对应的和与深感应不同 。 深中 感 应 仪 器 的 纵 向 分 辨 率 分 别 在 11 8 m 和 1 。整个软件的基本处理流程见图 11 2 m左右 , 由于两者的分辨率相差较大 , 在大庆油 田所有的双感应测井资料中 , 不论是油层 、水层还是 油水同层上 , 几乎均是深感应视电导率小于中感应 视电导率 , 所以在过去很长的一段时间内 , 双感应资 料在测井资料解释和油水层识别中均没有得到充分 利用 。但现在使用的阵列感应测井资料由于其分辨 率较高 , 为提高双感应资料的使用效果 , 采用了一种 图 1 双感应实用化迭代反演流程 双感应资料实用化迭代反演技术 , 一方面充分利用 双感应探测深度较大的特点以及他们在探测深度上 的差异 ; 另一方面通过反演计算 , 消除井眼泥浆和围 岩等对测井资料的影响以及径 向探 测深 度上 的 差 异 , 有效识别和划分油水层 。为建立实用化的快速 迭代反演 , 在反演模型中忽略侵入带影响 , 因为在实 际资料处理中难以有效给出各个地层上侵入半径初 值 , 且不合理侵入半径初值有时会导出错误的反演 结果同时反演结果的稳定性也会降低 。 对于待处理层段 , 设通过分层方法划分出 M + 1 个地层 , 各个地层上电导率和层界面深度用有限 T (σ(σ σ ) σ维模型向量 x = 、h来描述 , 其中= ,, t t t , 1 t , 2 图 2 大庆某井电阻率测井记录与双感应反演结果 σ) ( ) ,、h = h, h,, h分别是分层取值得到 t , M + 1 1 2 M 的各个地层的电导率和界面深度组成的向量 ; 而各 ( , 个地 层 上 井 眼 半 径 用 已 知 向 量 a = a, a, 1 2 ) σa表示 , 此外 , 井眼泥浆电阻率通常也是随深 M + 1 m 2 数值结果 ( ) 度变化的 需要进行温度校正。为减少综合分层误 为检验上述反演方法的有效性 , 对大庆油田太 差 , 先对中感应视电阻率进行单独反演 , 目的是提高 东 、卫星升平 、徐家围子以及榆树林地区 4 个区块的 层界面的准确度同时得到探测深度相对较小的地层 60 多口井的双感应测井资料进行了反演处理 , 其处 电阻率 。在实现中感应曲线的最佳拟合后 , 固定层 理结果与试油结论的对比表明 , 其符合率达到 80 % 界面位置 , 再对深感应资料进行单独处理 , 得到另一 以上 , 该项成果充分反映了双感应仪器的应用潜力 。 组探测深度相对较深的地层电阻率 。最后输出这 2 以下给出部分处理结果 , 且 用 Rxo_ivt 和 Rt_ivt 分别 表 组反演结果 , 并根据两者的相对大小揭示地层的真 示中感应和深感应反演结果 。实侵入特征 。因为测井资料 y 是模型向量 x 的非线 图 2 是大庆某井 1 410 , 1 440 m 深度段上双 ( ) 性函数即 : y = f x, 两者间关系由 Ma xwell 方程确 感应 、双侧向测井记录和相应的双感应资料反演结 定 , 在轴对称情况下可通过半解析算法快速计算出 [ 4 ] 果 。采 样 间 距 01 050 8 m , 井 眼 泥 浆 电 阻 率 为测井记录, 此外 , 利用摄动原理和半解析算法 , 在 Ω 21 5 〃m 。试油结果显示 , 在该深度段含有 4 个高 正演计算的同时还可以获得测井资料 y 相对于模型 [ 5 - 9 ] 产油层 , 但在双感应测井记录上几乎所有的中感应 ( ) ( ) 向量 x 的 Frec het 导数: g x= A f x。通常 ( 视电阻率均大于深感应视电阻率 除了 1 430 m 附 ( ) 情况下 , 测井资料的个数 测点数大于模型向量 x ) 近的油层。如果根据他们的相对大小来判断地层 的维数 , 所以反演的基本过程可概括如下 。 ( 0) ( k) 的侵入特征会得出高侵的结论 , 同时在双侧向测井 设 x 是模型向量的初值 , x 是第 k 次迭代反 记录上几乎所有的深侧向视电阻率均大于浅侧向视 演值 , 则 ( ) ( )k +1k 电阻率 , 从双侧向视电阻率的相对大小又会得出低 Δx = x +x , k = 0 , 1 , , K ( ) ( ) k k( )侵的结论 。如果没有邻井处理结果和录井资料 , 单 Δx = Δ式中 ,x 是 线 性 化 方 程 y = y - f ( ) k2 组测井记录难以准确进行油水层识别 。纯根据这 )Δ( g x x的广义逆。 在实际资料反演中迭代的次 图 2 的双感应反演结果在各试油层上均显示出低侵 数控制在 5 次以内就足够了 。 特征 , 在其他层段均为高侵 , 反演结果很好地恢复了, Rxo_ivt 不能作为 是由于中感应的探测深度也比较深 侵入带电阻率的近似值 。 由于充分利用了层状模地层的真实侵入关系 。 图 3 是大庆另一个井 1 350 , 1 388 m 深度段 型的特征 , 在每个地层 上双感应 、双侧向测井记录和相应的双感应资料反 上只需要选择几个测井记录参与反演 , 提高了反演 效率 。在反演模型中没有考虑侵入半径和侵入带电 演 结 果 , 采 样 间 距 同 上 , 井 眼 泥 浆 电 阻 率 仍 为 Ω 阻率 , 反演参数的减少使反演稳定性得到了有效提 21 5 〃m 。试油结果显示 , 在该深度段含有 4 个油 高 。 层和 1 个水层 , 但双感应测井记录明显显示整个层 段均是高侵特征 , 而双侧向测井记录显示出低侵特 参考文献 :征 。测井资料显示出的这些侵入特征显然不利于油 [ 1 ] 汪宏年 , 陶宏根 , 王桂萍 , 张玲玲 . 从 双 感 应 测 井 记 水层识别 。图 3 的双感应反演结果则在各个油层上 录中提取原始视 电 导 率 的 一 种 改 进 方 法 [ J ] . 测 井 技 均显示出明显低侵或无侵特征 , 而在其他层段均为 () 术 , 2007 , 31 3: 236 - 240 . 高侵 , 所以利用反演结果的相对大小能够很好地识 A nder so n B , Bar ber T D. Deco nvol utio n and Boo sting [ 2 ] 别出油水层 。 Para meter s fo r O bsolete Schl umber ger Inductio n Tool s () [J ] . T he L o g A n al y s t , 1999 , 40 2: 133 - 137 . Shen L C. Eff ect s of Skin2eff ect Co r rectio n a nd Three2 [ 3 ] poi nt Deco nvol utio n o n Inductio n Lo gs [ J ] . T he L o g () A n al y s t , 1989 , 39 4. Ta ma rchenko T. Fa st Mo deling of Inductio n a nd Re2 [ 4 ] si stivit y Lo gging in t he Mo del wit h Mixed Bo unda rie s [ A ] . SPWL A 34t h A nn Lo g Symp [ C ] . Paper GG , 1993 . 邢光龙 ,刘曼芬 ,杨善德 . 利用高频电磁波测井反演地 [ 5 ] 层介电常数和视 电 导 率 的 迭 代 方 法 [ J ] . 地 球 物 理 学 ) (报 ,2002 ,45 增刊:418 - 423 . 汪宏年 ,杨善德 ,常明澈 . 水平层状介质中侧向电阻率 [ 6 ] 图 3 大庆另一井上的电阻率测井记录与双感应反演结果 测井快速迭代反演与应用 [ J ] . 地球物理进展 , 1998 , (在 5 个试油层段 ,其中 4 个为油层 ,另 1 个为水层。在 4 个油层上 () 13 4:97 - 107 . 反演结果均为低侵特征 , 而他部分均是高侵 , 反演结果恢复了地层 Wang H N , Yang S D. A M ulti2Para meter Iterative )真实侵入关系 [ 7 ] Inver sio n of Dual2laterolo g in Ho rizo ntally L ayered Medium a nd It s Er ro r A nalysi s [ J ] . I E E E T ra ns . O n () Geosci . a n d R em ote S ens i n g ,2002 , 40 2:482 - 493 . 3 结论 Wang H N . Si multa neo us Reco nst r uctio n of Geo met2 [ 8 ] 利用深中感应资料的反演结果 R和 R相t_ivt xo_ivt ric Para meter s and Resi stivit y f ro m t he M ultia r ray In2 对大小能够更好地反映出地层的侵入特征 , 在油层 ductio n Lo g in a Ho rizo ntally L ayered Fo r matio n [ J ] . R大于 R, 而在水层 R通常小于 R, 所以 t_ivt xo_ivt t_ivt xo_ivt I E E E T ra ns . O n Geosci . an d R em ote S e ns i n g , 2003 , 根据反演结果 R和 R相对 大小 , 能 有效 地 判 t_ivt xo_ivt () 41 1:185 - 194 . 断地层的侵入特征 。由于双感应仪器的探测深度较 大 , 尽管在反演模型中没有考虑侵入带的影响 , 但不 [ 9 ] 汪宏年 ,陶宏根 ,等 . 层状介质中双侧向测井资料正则化 论在深侵入或浅侵入情况下 , 反演结果 R比实际 t_ivt 全参数迭代 反 演 与 应 用 [ J ] . 地 球 物 理 学 报 , 2002 , 45 的视电阻率值更接近地层原状电阻率 , 所以该反演 () 增刊:387 - 399 . 结果是地层电阻率更好的估计值 。特别需要指出的 () 收稿日期 :2007Ο01Ο18 本文编辑 余 迎