引用本文
李宁, 刘文钰, 王建富, 唐和军, 陈春阁, 李倩. 埕海油田馆陶组水平井随钻曲线物性反演研究[J]. 录井工程, 2021,32(1): 51-55.
LI Ning, LIU Wenyu, WANG Jianfu, TANG Hejun, CHEN Chunge, LI Qian. Inversion research on physical property of MWD curves in horizontal wells of Guantao Formation in Chenghai Oilfield[J]. Mud Logging Engineering, 2021,32(1): 51-55.
Doi:10.3969/j.issn.1672-9803.2021.01.010  
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埕海油田馆陶组水平井随钻曲线物性反演研究
李宁, 刘文钰, 王建富, 唐和军, 陈春阁, 李倩
中国石油大港油田分公司第四采油厂(滩海开发公司)

作者简介：李宁 高级工程师,1984年生,2010年毕业于西南石油大学矿产与普查专业,现在中国石油大港油田第四采油厂(滩海开发公司)从事油气田勘探与开发工作。通信地址:300280 天津市大港油田第四采油厂(滩海开发公司)综合楼。电话:(022)25975439。E-mail:lining_dg@petrochina.com.cn

收稿日期: 2021-01-16
基金: 国家科技重大专项“渤海湾盆地黄骅坳陷滩海开发技术示范工程”(编号:2011ZX05050); 中国石油重大专项“大港油区效益增储稳产关键技术研究与应用”(编号:2018E-11)
摘要

大港滩海地区埕海油田馆陶组为底水稠油油藏,采用水平井开发,其测井系列全部为随钻测井,电测曲线仅有自然伽马和电阻率,缺乏物性曲线,影响了油藏描述工作中剩余油分布预测,导致后期调整开发方向不明确、产能建设实施风险大,严重制约了馆陶组的高效开发。针对上述难题,开展了随钻条件下测井曲线物性反演研究,首先采用直方图平移法,以顶部稳定发育的泥岩为标准,对钻遇本层位的探井及评价井测井曲线进行校正;其次开展物性敏感曲线分析,通过分析自然伽马、电阻率曲线与物性的相关性,优选自然伽马为模拟储集层物性的曲线。在此基础上,开展储集层孔渗反演,将自然伽马与孔隙度、渗透率交会,在多项式相关系数研究前提下,采用分段式交会法进行相关性研究,通过提高孔渗反演精度,确定孔隙度反演公式,使相关性得到提升, r2达到0.9以上,反演孔隙度平均相对误差在5%以内,反演渗透率全部在同一数量级范围内。采用此储集层物性表征技术,对埕海油田12口水平井进行反演,准确率达到94%以上。

关键词: 物性反演; 随钻测井; 水平井; 埕海油田
中图分类号:TE132.1 文献标志码:A
Inversion research on physical property of MWD curves in horizontal wells of Guantao Formation in Chenghai Oilfield
LI Ning, LIU Wenyu, WANG Jianfu, TANG Hejun, CHEN Chunge, LI Qian
No.4 Oil Production Plant(Tanhai Development Company)of PetroChina Dagang Oilfield Company,Tianjin 300280,China
Abstract

Developed with horizontal wells,the Guantao Formation of Chenghai Oilfield in the beach area in Dagang,a heavy oil reservoir with bottom water,has logging series of logging while drilling,and the electrical logging curves of natural gamma and resistivity. The lack of physical property curves affects the prediction of remaining oil distribution in reservoir description,which leads to unclear development direction of the later adjustment and the high implementation risk of production capacity construction,seriously restricting the efficient development of Guantao Formation. On the difficulties mentioned above,physical property inversion of logging curves while drilling is carried out. First,the histogram translation method is used to calibrate the logging curves of exploratory wells and appraisal wells encountered in this horizon by taking the mudstone stably developed at the top as the standard. Secondly,by analyzing the correlation between natural gamma,resistivity curves and physical property,analysis of physical property sensitivity curves is carried out to optimize natural gamma as the curve that simulates the physical property of the reservoir. On this basis,inversion of reservoir porosity and permeability is carried out and the natural gamma and porosity,permeability are intersected. Under the premise of polynomial correlation coefficient research,the sectional intersection method is used for correlation research to improve the accuracy of porosity and permeability inversion and determine porosity inversion formula. The correlation is improved, r2 reaches 0.9 or move,the average relative error of inversion porosity is within 5%,and the inversion permeability are all within the same order of magnitude. Using this reservoir physical property characterization technique,12 horizontal wells in Chenghai Oilfield are inverted with an accuracy rate of over 94%.

Keyword: physical property inversion; logging while drilling; horizontal well; Chenghai Oilfield
0 引言

目前国内水平井随钻条件下录取资料仅有岩性曲线和电性曲线, 缺乏物性曲线, 国内外相关研究主要是基于声波曲线、岩心资料等拟合物性曲线, 而此类相关数据正是国内测井资料缺乏的内容。由于随钻资料存在缺陷, 在储集层物性分析、剩余油分布研究中不能提供有效数据, 若某一区块均为水平井, 就会造成剩余油难预测状况。因此, 开展岩性曲线、电性曲线与物性曲线的相关性研究, 以随钻资料拟合物性曲线为核心, 突破随钻测井资料的瓶颈, 意义重大。

滩海地区埕海油田位于河北省黄骅市以东浅海-滩涂区域, 构造在埕宁隆起向歧口凹陷过渡的斜坡区, 依托人工岛, 以水平井方式进行开发。研究区馆陶组为底水稠油油藏[1], 先后实施12口水平井, 目前单井含水率高达98%, 采出程度4%, 采油速度0.4%, 为低效益开发阶段。因早期测井系列单一, 随钻曲线仅有自然伽马和电阻率, 缺乏物性曲线, 平面储集层物性分布刻画难度大, 制约了剩余油平面分布预测, 影响了此类油藏的高效开发, 故开展水平井随钻曲线物性反演研究, 对于剩余油产出至关重要。

1 随钻曲线物性敏感性分析

通过开展测井曲线标准化、敏感曲线选择及储集层物性表征研究, 以探井、定向井测井曲线为基准, 以敏感曲线为基础, 开展储集层孔渗反演, 将敏感曲线与孔隙度、渗透率交会, 实现水平井随钻曲线物性反演。

1.1 测井曲线标准化

测井曲线经过编辑和环境校正后, 仍存在仪器刻度误差、不正常操作或环境校正不完善引起的差别。在使用这些数据前, 需进一步消除与地层性质无关的响应, 使得测井曲线在所研究的区域范围内有一个统一的刻度标准[2]。根据本区块特征, 采用直方图平移法进行测井曲线标准化。对每口关键井的测井曲线作出标准层的直方图, 通过分析测井值的变化范围及峰值, 确定标准层的测井曲线标准值, 采用直方图平移法, 将单井测井曲线峰值校正到标准井的测量峰值, 使测井曲线在一定程度上有了区域统一刻度标准, 从而消除仪器的刻度误差, 突出地质特征在测井曲线上的反映。为了避免同一口井不同井次在不同目的层位校正量不同的现象, 综合考虑井次、目的层位、测井系列等因素, 制定了实施标准化的三个标准:

(1)标准系列:选择本研究涉及测井系列中测井资料质量最高的5700测井系列。

(2)标准井:选择同时钻遇不同目的层位的ZH 8、ZH 801、ZH 802、ZH 803、ZH 808x1五口井作为研究区标准井。

(3)标准层:鉴于泥岩在研究区域比较稳定, 以馆陶组上段普遍发育的泥岩作为标准层。

1.2 敏感曲线选择

应用标准化后的测井曲线, 在对目的层特征进行分析的前提下, 建立物性参数与岩性、电性测井曲线的相关关系图板(图1), 通过优选物性敏感曲线建立物性参数模型。

图1 声波时差、孔隙度、渗透率与自然伽马曲线和电阻率值的相关关系图板

ZH 8断块主力油层馆陶组为辫状河沉积, 岩性以砂泥岩和含砾不等粒岩为主, 储集层属于典型高孔隙度高渗透率储集层, 岩性以含砾不等粒砂岩、细砂岩为主[3], 物性孔隙度介于24.2%~32.2%之间。选取自然伽马(GR)、电阻率(RT)分别与声波时差(AC)、孔隙度(ϕ )、渗透率(K)建立相关系数图板, 如图1所示。图中孔隙度与自然伽马曲线的相关关系非常好(r2为0.943), 渗透率与自然伽马曲线的r2为0.848, 但物性参数与电阻率的相关关系非常差, 呈现两极分化特征, 且当电阻率小于3 Ω · m时, 物性参数变化范围非常大, 而当电阻率大于3 Ω · m时, 物性参数基本不变。因此, 采用自然伽马曲线对物性参数进行孔渗反演。

2 随钻曲线物性反演研究
2.1 多项式交会法论证

将标准化后的测井曲线, 去除异常点, 建立自然伽马与孔隙度、渗透率图板, 由整体趋势分析, 随着自然伽马数值的增大, 孔隙度与渗透率均呈减小趋势。早期的相关关系研究常采用线性关系式, 如孙建孟等[4]总结了基于声波时差曲线的储集层物性解释模型, 杨斌、陈伟等[5, 6]建立了神经网络孔隙度解释模型, 丁圣等[7]总结了利用岩心和测井曲线建立不同成岩相的物性参数解释模型, 此类方法公式简单, 便于使用。但本次研究若采用线性公式r2仅为0.5~0.6。因此, 采用多项式开展相关研究, 应用自然伽马曲线和孔隙度交会得到公式(1), 见图2中黑色虚线, 应用渗透率的数据投点与自然伽马曲线交会得到公式(2), 见图3。孔隙度和渗透率公式的相关性都比较高, r2分别达到0.878、0.861, 证实研究区自然伽马与储集层物性的关联性较好, 使用自然伽马曲线拟合方程能够真实地反演物性变化规律。

y=-0.009x2+0.742x+18.39(1)

y=0.348x2-73.03x+3 765(2)

图2 孔隙度与自然伽马曲线交会图板

图3 渗透率与自然伽马曲线交会图板

2.2 分段式交会法论证

由相关性整体研究发现, 前段相关系数高于后段, 为提高整体相关性, 可在单一多项式的基础上, 采用分段式交会法[8], 即在某一数值区间采用多项式, 其余部分采用与之相匹配的线性表达式, 整体提高物性反演的准确性。通过对埕海油田明化镇组、馆陶组、沙河街组所有单井资料统计分析, 结合多项式交会法分析, 其后段数据点与公式拟合度较低, 归一性较差, 而通过分段式交会法, 选取某一数值, 当自然伽马小于该数值时公式拟合选用多项式交会法, 当自然伽马大于该数值时选用线性交会拟合, 以提高分散点拟合效果, 从而有效提升相关性。

2.3 反演研究

将分段式交会法应用到研究区馆陶组物性曲线反演研究中(见图2中红色和绿色的分段交会曲线), 通过数据统计, 当GR< 95 API时, 孔隙度交会采用分段交会法第一段的多项式, 而当GR> 95 API时, 孔隙度交会采用分段式交会法第二段的线性公式, 相应r2由0.878提升至0.916, 最终形成了孔隙度反演公式。

GR< 95 API:

ϕ =-0.009GR2+0.766GR+18.11(3)

GR> 95 API:

ϕ =-1.184 8GR+113.8(4)

在渗透率反演方面, 见公式(5)、公式(6)。当GR< 90 API时, 渗透率交会采用多项式, GR> 90 API时, 渗透率交会采用线性公式, r2则由0.861提升至0.884。储集层物性曲线渗透率反演后相关性得到提升, 但r2值仍低于0.9, 为进一步提升渗透率反演准确性, 采用达西定律, 由反演出的物性参数孔隙度去反演渗透率, 相关性与孔隙度保持一致, r2值可以提升至0.916, 见公式(7)。

GR< 90 API:

K=0.454GR2-86.54GR+4 128(5)

GR> 90 API:

K=0(6)

K=0.136(100ϕ )4.4/(SIRR× 100)2 (7)

式中:K为渗透率, mD; ϕ 为孔隙度, %; SIRR为岩心刻度束缚水饱和度, 一般取值25%。

3 反演验证

将孔渗反演成果应用到研究区馆陶组12口水平井单井中, 充实水平井储集层物性曲线反演成果, 建立以水平井资料为基础的地质模型, 精细刻画辫状河心滩内部物性差异, 为数值模拟奠定基础, 突破了此类油藏剩余油研究的瓶颈。

利用自然伽马曲线反演物性参数精度非常高, 符合率达到94%以上(图4)。这主要是由于该区馆陶组属于高孔隙度、高渗透率储集层, 胶结物以泥质胶结为主, 2~3个主因子能反映更多地层信息[9], 故泥质含量是物性变化的主控因素。经后期沙河街组井位在馆陶组水平段附近钻遇及电测分析, 反演孔隙度平均绝对误差1.54%, 平均相对误差5%以内, 反演渗透率全部在同一数量级范围内。

图4 单井原计算孔渗曲线与反演孔渗曲线对比图

4 结论

针对滩海地区埕海油田馆陶组底水稠油油藏采用水平井开发时缺乏物性曲线, 影响油藏描述工作中剩余油分布预测, 导致后期调整开发方向不明确、产能建设实施风险大等问题, 开展了随钻条件下测井曲线物性反演研究。首先采用直方图平移法, 消除测井系列、仪器差异等因素, 实现测井曲线标准化; 在曲线敏感性分析中, 选取与储集层物性相关性较高的自然伽马曲线, 进行孔渗反演; 采用分段式交会法, 提升孔渗反演的相关性, 确立孔隙度反演公式, 为进一步提高渗透率反演准确性, 采用达西定律, 由反演出的物性参数孔隙度去反演渗透率。

该方法单井验证研究成果实用性强, 误差较小, 反演结果准确可靠。

编辑 陈娟

参考文献
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