成像测井解释评价方法及其地质应用

为了系统梳理成像测井解释评价存在的问题并拓展其在地质与工程领域中的应用范围,首先回顾了成像测井采集系列的发展历程及资料处理步骤与解释流程,然后提出了“四个层次”为约束(图像直接解释、常规测井约束、岩心约束以及地质理论约束)的成像测井精细解释方法。成像测井相模式可划分出具有地质意义的块状、条带状、线状、斑状、杂乱、递变模式和对称沟槽状模式七大类。成像测井可用于岩心定向、地层产状获取、裂缝评价、断层性质分析、地应力方向判别、沉积特征拾取以及古水流方向判别等领域中。通过阿尔奇公式反算,成像测井数据矩阵可以生成孔隙度频谱以及视地层水电阻率谱,并可分别运用于储层质量评价以及流体性质识别。成像测井切片处理可凸显沉积纹层等信息,可实现细粒沉积岩纹层结构拾取及非常规油气储层高分辨率测井评价。Poro Tex图像结构分析技术可用于拾取孔洞缝等储集空间特征,并定量计算孔隙度和裂缝孔隙度等参数,因此被广泛运用至非均质性较强的碳酸盐岩储层测井综合评价工作中。研究成果可规避成像测井解释中的误区同时可扩展成像测井应用领域。

基于微电阻率成像测井的深煤层顶板封盖性评价方法及应用

深煤层游离气含量高,资源量丰富,是天然气增储上产的重要潜力资源。顶板封盖条件是影响深煤层含气性,特别是游离气含量的重要因素。基于微电阻率成像测井技术,系统开展鄂尔多斯盆地东缘某煤层气开发区顶板岩性识别,建立了煤层顶板岩性和裂缝识别图版,分析了地应力方向,提出了有利的顶板组合类型。研究结果表明:①综合常规测井资料和电成像测井特征,可以基于静态电成像图有效区分砾岩、砂岩和泥岩等10类岩性,对应不同的伽马和声波时差测井结果,研究区煤层顶板以泥岩为主,砂岩次之;②煤层顶板裂缝主要发育有高导缝与诱导缝,高导缝显示为正弦曲线,包括张开缝和泥质充填缝,诱导缝呈现为羽状或雁行状排列,可以用于判断应力方向;③结合顶板岩性厚度、裂缝发育情况等,可划分出封盖性不同的3类煤层顶板组合,其中I类顶板电成像图像一般呈亮色且裂缝发育少,II类顶板发育较多裂隙,III类顶板图像显示裂隙切割且图像不清晰;④基于此划分了3类顶板组合条件的分布,研究区以I和II类为主,具备良好封盖性。研究明确了不同岩性在电成像测井上的显示特征,提出了基于微电阻率成像测井的深煤层顶板封盖性评价方法,可有效支撑深部煤层气甜点区带优选和井位部署。

电成像测井中基于GA-RF的火山岩岩性识别

针对利用常规测井资料难以准确识别复杂火山岩岩性的问题,提出了一种基于GA-RF(遗传算法-随机森林)的利用电成像测井进行火山岩岩性识别的方法。首先,采用灰度共生矩阵(GLCM)方法提取电成像测井图像的能量、对比度、相关性、同质性等4个图像纹理特征,采用Tamura算法提取图像的粗糙度、对比度、方向度等3个图像纹理特征,并建立图像纹理特征数据集;然后,对数据集进行特征融合、降维,并利用ADASYN过采样算法平衡样本集,降低样本集不均衡对算法的影响;最后,通过遗传算法优化随机森林算法的参数,构建基于GA-RF的火山岩岩性识别模型(以下简称GA-RF模型),并与随机森林、GBDT、LightGBM等三种模型进行比较。实例分析结果表明,GA-RF模型岩性识别准确率可达94%左右,准确率高于3种对比算法。该方法有效地提高了火山岩岩性识别的精度和速度,可为样本不平衡问题以及测井方法识别岩性提供借鉴。

微电阻率扫描成像测井仪在伊拉克米桑油田地层评价中的应用

为了更好地发挥中海油田服务股份有限公司自主研发的微电阻率扫描成像测井仪(ERMI)在勘探开发和地质评价中的作用,提高其在伊拉克米桑(Missan)油田等复杂地层的应用效果,本文通过介绍ERMI电成像测井仪器的工作原理,分析伊拉克米桑油田的地质情况和构造特点,根据前期在米桑油田的实际作业情况,从ERMI电成像测井作业前的准备工作、仪器参数优化组合、测井资料质量控制、现场操作注意事项等方面总结出了一套适合该地区地层特性的操作技巧,并在数据处理和综合解释方面取得了丰富的应用成果。

基于成像测井的深层陆相页岩油储层天然裂缝有效性评价

准噶尔盆地玛湖凹陷二叠系风城组陆相页岩油储层埋深超过4500 m,天然裂缝作为重要的储集空间和渗流通道,对页岩油的富集和高产至关重要。尽管前人对风城组裂缝进行了表征,但是在裂缝有效性评价方面缺少系统研究,严重制约了玛湖凹陷页岩油下一步的勘探开发。基于微电阻率成像测井资料,对研究区天然裂缝的发育规律和有效性进行了系统研究。研究表明:准噶尔盆地玛湖凹陷风城组陆相页岩油储层天然裂缝有穿层裂缝和层内裂缝两类。穿层裂缝规模较大,裂缝高度通常超过米级,受断层的控制;层内裂缝发育在脆性地层内,裂缝高度受岩层厚度的控制,多小于50 cm。垂向上单井裂缝发育程度与脆性矿物含量呈正相关关系;平面上随距断层距离的增加,裂缝发育程度逐渐降低。不同方位裂缝的充填情况差异较大,北西-南东向裂缝多数未被矿物充填,有效性好。随着埋深增加,裂缝开度整体呈现减小的趋势。评价认为北东东-南西西向裂缝的开度最大,有效性最好。

基于岩心和电成像测井的遗迹组构识别及其地质意义

目的为了查明琼东南盆地松涛隆起三亚组遗迹组构的发育特征,探讨其油气地质意义,方法以琼东南盆地松涛隆起三亚组代表性取心井为研究对象,根据岩心上遗迹化石与围岩发育特征,识别遗迹组构,通过校正岩心和电成像测井的深度,分析各类典型遗迹组构对应电成像测井的响应特征,建立琼东南盆地北部三亚组五类遗迹组构电成像测井识别的参考图版,用于连续电成像测井动态图像上遗迹组构的识别。结果结果表明:(1)研究区岩心和电成像测井图像上识别出5种遗迹组构,即Ophiomorpha-Thalassionides遗迹组构,Palaeophycus遗迹组构,Planolites-Thalassionides遗迹组构,Phycosiphon-Planolites遗迹组构和Phycosiphon-Chondrites遗迹组构;(2)对比南海北部相似沉积环境9口钻井112个层位岩心和电成像图像上识别出的遗迹组构,二者有104个层位完全吻合,识别准确度可达92.9%(8个层位因电成像质量较差,识别结果不一致),说明基于岩心和电成像测井识别琼东南盆地松涛隆起三亚组遗迹组构结果可靠、效果良好。结论该项研究对分析研究区储层的(古)沉积环境、预测其分布规律,揭示(古)生物对油气储层的改造机制具有重要意义。

基于微电阻率成像测井图像的琼东南盆地松涛隆起新近系沉积相研究

沉积相分析是恢复古地理环境、进行油气储层、烃源岩和盖层预测,为油气资源勘探开发服务的常用手段之一。基于微电阻率成像测井图像的精细解译,结合岩心、录井、常规测井与相关实验等资料,在岩心刻度微电阻率成像测井图像的基础上,以沉积学理论方法为指导,对琼东南盆地松涛隆起新近系的岩性、岩石序列组合和沉积构造等进行了识别,并以此为相标志进行了沉积相分析,建立了研究区新近系的沉积相模式。研究结果表明:(1)从琼东南盆地新近系高清微电阻率成像测井图像上共识别出泥岩、粉砂岩、细砂岩、中砂岩、粗砂岩等共5类岩性,岩性较为复杂,整体粒度较细,粒径跨度很大,垂向上岩性呈现明显的旋回性。(2)根据琼东南盆地松涛隆起新近系高清微电阻率成像测井图像中不同形态线条的组合方式,结合倾角矢量模式,共识别出5类层理类型(水平层理、波状层理、板状交错层理、槽状交错层理和块状层理),此外还识别出了钙质结核和生物扰动构造。(3)琼东南盆地松涛隆起新近系沉积环境总体为滨-浅海相、半深海和深海相沉积,局部层段发育浊流沉积;沉积演化规律表现为在渐新世晚期陵水组沉积时期全区发生海进,接受了滨海三角洲为主的各类沉积作用;到中新世早期的三亚组和梅山组沉积时期,沉积环境逐步由滨岸沉积环境过渡到浅海和半深海沉积;至黄流组和莺歌海组沉积期海水进一步加深,出现了半深海和深海沉积;而到莺歌海组沉积末期,发生了缓慢的海退,逐步变为半深海沉积。

川南大安龙马溪组电成像测井资料中大型滑塌体的发现及地质意义

应用高分辨率电成像测井资料,首次在川南大安地区下志留统龙马溪组泥页岩中发现了大型滑塌体。滑塌体分布在龙一2亚段—龙二段内,岩性主要为灰黑色泥页岩,在常规测井曲线和岩心上与正常页岩特征一致、难以区分,但在电成像图像上可见滑塌构造和滑动构造,与正常页岩呈现的水平层理特征迥异、界面截然。大安地区1000 km^(2)范围内的6口钻井中均发现有多层滑塌体,滑塌体层之间为正常的页岩,不同井中滑塌体的层数、厚度明显不同,在横向上缺乏对比性,总体表现为北厚南薄、北强南弱的趋势。单井中最多发育有35层滑塌体,最少为9层;单层滑塌体厚度最大为32.4 m,最小为0.5 m;单井滑塌体层累计厚度最大为194.5 m,最小为41 m。分析认为滑塌体分布范围广、发育层数多、单层厚度大,具有地震成因的特点,其分布受乐山—龙女寺古隆起东南斜坡控制,是近距离搬运、快速堆积沉积作用的产物,不同井区对同一地震事件的沉积响应不同,单层滑塌体可能是对1次地震事件的响应,也可能是多次地震事件叠加的结果。滑塌体的发现为川南龙马溪组的地层对比提供了新的沉积学信息,同时滑塌体厚度大、裂缝发育程度高、具有良好的储盖条件,可成为下一步页岩气勘探的备用层系。

基于特征融合的微电阻率成像测井空白带无监督填充方法

针对微电阻率电成像测井仪器的特点导致测井成像呈现规律性空白带的问题,本文提出一种融合多尺度多层级特征的无监督填充模型及全井段填充框架用于填充空白带。填充模型采用UNet架构,利用非空白带区域电阻率数据自身的统计先验基于MAE损失进行无监督训练填充,主要通过以下2个措施对传统UNet进行改进:在编码器中引入MSR-Conv,提升单层网络的多尺度表征能力;在编解码特征连接环节引入多层级编码特征融合模块与信息引导模块,丰富上采样的特征尺度,减少解码过程中的信息丢失。实验结果表明:相较UNet,本文所提模型在自然场景数据集上的视觉效果与客观指标均有明显提升,其中PE降低了19.03%,SSIM提升了2.9%,PSNR提升了4.66%。全井段填充框架应用填充模型分段训练填充空白带电阻率数据后再合并,实现端到端填充单口井的微电阻率成像测井空白带,填充结果具有一定的鲁棒性,贴合实际生产场景。

库车坳陷白垩系巴什基奇克组成像测井沉积学研究

库车坳陷白垩系油气资源丰富,是塔里木盆地油气勘探的主力阵地之一。本文利用大量岩心,结合岩心薄片资料、常规测井特征与成像测井响应特征标定技术,充分发挥成像资料在识别沉积构造上的优势,建立相关典型沉积构造的地质模式/电成像模式/成像特征描述等一体化的成像解释图版,最终形成了一套较系统的井壁成像测井快速识别评价岩性岩相的配套方法,为地层沉积微相研究提供了重要依据,形成了碎屑岩储层评价领域的新的特色技术。应用实践表明,成像测井沉积学研究在解释岩性、沉积构造、沉积序列等方面有较好效果,并对无岩心段的沉积特征解释更是有极大帮助,且图像形象直观,不仅可以降低勘探成本,而且还可以提高沉积学研究的精度,进而提高油气田的勘探效率。

利用电成像测井资料定量评价储层分选及渗透率研究

储层分选系数是评价碎屑岩沉积物分选的一个重要参数,而地层颗粒粒度大小及分布特征是计算分选系数的基础,沉积物的粒度通常是利用岩心样品在实验室中获取。当电成像测井资料分辨率足够高时,其电阻率值与粒径大小有一定的相对关系,那么电阻率频率分布曲线可以表示岩石粒度总体趋势分布,通过电阻率频率分布曲线,统计电阻率频率分布曲线上频率累积到25%、50%、75%处所对应的电阻率值的相对关系判断储层的分选性,建立公式计算储层“分选系数”;依据“分选系数”大小把储层划分为三种岩石物理相并建立渗透率评价模型。实际处理渤海油田LD井,计算得到的“分选系数”与岩心实验室测量分选系数在趋势上吻合较好,验证了该方法的可靠性与正确性,建立基于岩石物理相约束下的渗透率模型,提高了渗透率的计算精度,为地质油藏评价提供了更可靠的物性参数。

基于随钻电阻率成像测井分析的礁滩灰岩储层裂缝及次生溶蚀的精细表征——以珠江口盆地陆丰油田为例

陆丰X-1油田是近年来珠江口盆地东部勘探发现的优质礁滩灰岩油田,蕴含着丰富的油气资源,但灰岩储层岩性复杂、孔隙结构复杂及非均质性极强,为储层评价及油田整体开发带来了极大的挑战。通过将随钻高分辨率电阻率成像测井技术引入对礁滩灰岩沉积构造特征、裂缝精细表征、次生溶蚀定量计算及产能主控因素的研究中。结果表明:陆丰X-1灰岩油层纵向上可细分为ZJ10A及ZJ10B灰岩段,ZJ10A灰岩段主要为礁灰岩沉积,沉积构造主要表现为块状及层状特征;ZJ10B灰岩段主要为生物碎屑滩沉积,沉积构造以层状结构为主。以高分辨率电阻率成像资料为基础,确定了ZJ10A灰岩段主要发育高角度构造缝,裂缝有效性及纵向沟通性好;ZJ10B灰岩段裂缝类型以溶蚀缝及孤立缝为主,裂缝有效性及纵向沟通性相对较差。陆丰X-1灰岩油层发育斑杂状、团块状、蜂窝状及顺层状等多种次生溶蚀类型,利用电阻率频谱分析方法及PoroTex方法对陆丰X-1灰岩油层次生溶蚀孔隙度及视面孔率进行了定量计算,优质储层段次生溶蚀孔隙度及视面孔率均较高。综合电阻率成像测井解释成果以及动态生产资料对陆丰X-1灰岩油层产能主控因素进行了分析,次生溶蚀对产能是正向贡献而高角度构造缝则是负向贡献。高分辨率成像测井技术在陆丰X-1油田礁滩灰岩层段的成功应用既满足了储层精细表征的需求,又为陆丰X-1油田后续整体开发提供了坚实的数据基础。

电成像测井技术在北部湾盆地涠洲油田沉积相研究中的应用

北部湾盆地涠西南凹陷具有良好的油气成藏条件,涠洲组作为主要勘探层系之一,岩性差异性大,构造背景复杂,仅依靠常规测井、分析化验等资料不足以满足油气勘探工作中物源方向和沉积微相分析的需要。在区内地质研究的基础上,通过对电成像测井资料中静态图像和倾角矢量等关键地质信息的分析,开展涠洲组沉积相的成像测井研究,确定了砂泥岩岩性界面,识别出水平层理、交错层理等多种沉积构造;同时分析了研究区古水流方向,优势方向是北西和北东方向;建立了分支河道和水下分支河道的沉积微相的成像解释图版。研究成果对涠西南凹陷涠洲组沉积体的深化研究和物源方向的进一步落实起到了重要作用,对凹陷下一步油气勘探部署提供一定技术支持。

成像测井复杂碳酸盐岩非构造裂缝识别问题探讨

构造裂缝因其特征明显,在成像图上较易识别,但非构造裂缝主要是在沉积和成岩过程中形成,特征不明显,在成像图上难以识别。国外某些油田碳酸盐岩地层岩类多样,岩相多变,结构和构造复杂,溶蚀、压实、压溶、白云化、黄铁矿化、胶结等成岩作用强烈,并局地伴有风化、岩溶、滑塌、碎裂、塌积、生物扰动等作用,形成大量非构造裂缝,主要以顺层缝、缝合线、收缩缝、角砾缝和溶蚀缝为主。和构造裂缝相比,非构造裂缝因其形态不规则,延伸范围有限、多较细小,不易识别且极易和不规则层面、泥质条带等其它地质特征混淆。通过精细对比成像图和岩芯照片,参考岩芯描述,结合这些非构造裂缝的成因,甄别了各类非构造裂缝,分析了其特征和识别方法,建立了非构造裂缝成像模式,以期对解决类似复杂碳酸盐岩的裂缝识别问题有所帮助。

四川盆地华蓥山断裂带南段地应力方向的差异:来自钻孔成像测井的启示

华蓥山断裂带作为四川盆地内规模最大的断裂带,两侧地质构造存在较大差异,历史上该断裂带上频发5级左右地震,现今仍具一定活动性,扰动着盆地的地应力场。明确华蓥山断裂带的地壳应力状态可以提高对该地区活动变形、构造活动以及地震活动性的认识,并对后续华蓥山断裂带研究提供参考依据。在收集整理华蓥山断裂带南段8处钻孔测井成像(钻孔崩落与钻孔诱发张裂缝)数据基础上,结合中国现代地应力场和四川盆地东南缘的地震震源机制解数据对其地应力特征进行了综合分析。研究结果表明:华蓥山断裂带南段南部地区大多数钻孔的最大水平主应力为北西西—南东东向,与四川盆地区域应力场方向一致,仅1处钻孔的最大水平主应力呈北东东—南西西向;在南段中部地区钻孔的最大水平主应力均为北东东—南西西向,对比四川盆地区域应力场呈逆时针偏转。应力方向发生偏转主要是由华蓥山断裂带基底性质变化、构造应力和区域应力场的综合作用造成的。

基于电成像测井的火山碎屑砂砾岩支撑类型评价

火山碎屑砂砾岩在沉积过程中受河流搬运与火山作用共同影响,造成岩石粒径变化大、不同粒级组合的孔隙结构复杂,影响储层品质。如何利用测井资料评价岩石粒级及不同粒级的组合模式是储层评价亟待解决的问题。依据X衍射的全岩分析实验结果得出研究区主要矿物成分及母岩类型特征。通过观察岩心照片结合岩电实验数据,发现研究区火山碎屑砂砾岩普遍存在骨架含有酸性火山岩的低阻砾石及正常沉积的高阻砾石。基于微电阻率扫描成像测井资料,利用分水岭算法,定量计算高、低阻砾石含量,并建立研究区岩性识别划分标准。在基于滑动窗口法生成的粒度谱基础上,构建粒度面积谱用来定量评价不同粒级砾石的含量,以获得不同粒级砾石的分布特征。通过分析岩心不同粒级组合关系的含油性特征,确定砾石颗粒支撑类型,结合粒度谱及粒度面积谱,形成基于电成像测井的火山碎屑砂砾岩支撑类型评价方法。该方法充分利用电成像测井资料在砾石识别中的优势,为火山碎屑砂砾岩岩性识别及粒级组合模式评价提供了重要手段。

基于FPGA的微电阻率扫描成像测井仪极板检测装置设计

针对微电阻率扫描成像测井仪极板的出厂检测效率低、现场维修人员占用率高等问题,设计基于FPGA的微电阻率扫描成像测井仪极板检测装置。该检测装置提供极板所需的±5 V电源、时钟信号、复位信号和24路正弦电流信号,使用16位模数转换器采集极板输出的电压信号,采用FFT算法分析信号包含的频率点及其对应的幅度,采用频率—幅度双参数评判法评判极板功能是否正常,并通过LED灯指示检测结果。测试表明:该检测装置能准确检测极板24路信号频率和幅度,准确评判极板功能正常与否,并直观指示检测结果,可应用于极板出厂时的高效检测以及仪器损坏时的现场检修。

多功能超声成像测井仪在塔里木油田应用效果评价

随着塔里木油田勘探开发的深入,老井数量逐年增多,其中,低效和无效的老井数量也在增加,因此,对老井的综合治理的需求日益迫切。在老井修井作业、开窗侧钻以及老井酸化压裂改造等综合治理作业前,获取准确的套管损伤信息尤为重要。多功能超声成像测井仪(MUIL)利用超声脉冲回波信号实现套损检测、固井质量及套外介质相态评价,提供套管变形、套管壁厚变化、套管穿孔、套管错位、套管回接等准确的套管信息。通过对比MUIL和60臂的多臂井径成像测井仪(MIT)在塔里木油田套管验漏以及开窗侧钻选层方面的测井应用结果,发现两者的套损检测结果基本一致,验证了MUIL具有较强的套损检测能力。此外,MUIL在塔里木油田储层改造选层和射孔层位验证方面的测井应用结果表明,MUIL能够为储层改造提供准确的套管信息以及验证射孔层位的有效性,为工程作业提供技术数据支持。根据MUIL在塔里木油田作业井的测井结果,建立了6类典型特征成像图版,可以快速识别套管损伤类型,为后续工程作业提供指导与帮助。

成像测井在渤海油田A井区基岩潜山勘探中的应用探究

近年来,渤海油田A井区在太古界基岩潜山地层中频获重大勘探发现,展示该区具有良好的勘探前景。本区太古界潜山岩性为花岗岩、花岗变质岩,地层长期遭受风化、淋滤改造,储层储集空间多样、非均质性极强,给测井精细解释评价带来了极大挑战。针对以上难题,通过对微电阻率扫描成像、阵列声波等成像测井资料的精细处理、解释和深入研究,建立了复杂岩性识别方法、储集空间定量描述及有效性评价方法,形成了储层定量评价标准。该评价方法及标准在近井壁、远井眼储层有效性评价及测试建议等工作中取得了良好的效果,有效体现了测井资料的重要应用价值,也为该区勘探、开发工作的进行提供了有力支持。

基于U-Net网络的成像测井图像修复方法研究

针对微电阻率成像测井图像部分缺失的问题,该文提出了一种基于改进U-Net卷积神经网络的修复方法。该方法使用了VGG16网络的预训练权重,对模型参数进行初始化;引入混合空洞卷积增大感受野来捕获多尺度缺失区域信息;并且通过在模型中引入双向注意力图模块,前向注意力图进行缺失区域权重的重加权,反向注意力图注重修复区域的质量提升。根据实验结果,测试集中五组缺失区域大小不同的成像测井图像的平均结构相似性度量为0.93,相比其他同类方法提升了0.25左右。研究表明,该方法可用于微电阻率成像测井图像的修复,并在语义结构连贯、纹理细节等方面有不错的提升,从而为保证对微电阻率成像测井图像后续解释的顺利推进提供了一种新的深度学习方法。