远探测声波测井处理解释方法发展与展望

远探测声波测井技术(亦称反射声波测井技术)能够从井中探测及评价井外数十米范围内的裂缝、洞穴和断层等地质异常反射体,大大拓展了测井技术的应用范围。在回顾该技术发展历程的同时,重点介绍了远探测声波测井处理解释核心方法、软件和现场应用效果。结合目前油田实际生产需求和现有技术面临的挑战,指出远探测声波测井处理解释方法有5个最重要的发展方向:继目前利用声波时差和密度通过反射系数褶积进行“测井约束下的地震反演”后,突破实现井下实测反射波和地面地震反射波正反演关系的直接建立,同时开展页岩储层裂缝成像、压裂效果评价、随钻地质导向研究及远探测声波测井仪器革新。

致密储层水平井外裂缝与地层界面远探测声波测井响应特征研究

致密砂岩和页岩等非常规储层中常发育有密集小尺度和高角度裂缝.这些裂缝一方面起到增加储层渗透性的积极作用,另一方面在油气开采、水力压裂、注二氧化碳等过程中,它们又可能引起水平井孔套变和邻井压窜等风险.因此,考察这些裂缝的水平井远探测声波测井响应特征,以及进一步利用远探测方法识别这些裂缝具有重要研究意义.本文构建了致密储层水平井外存在裂缝的三维数值模型,并开展了正演模拟研究.结果表明,当裂缝与井孔夹角较小时,井孔内接收器主要接收裂缝反射波.当夹角大于某临界值后,接收波形主要为来自裂缝两个端点的散射波,它们分裂为两个波包.进一步提出广义SH散射波概念,即声源的偏振方向与裂缝走向平行的横波,它总是代表了所有方位上散射能量最强的方位.水平井外同时存在裂缝和强声阻抗地层界面是更为普遍的情况.相关模拟结果表明,裂缝散射波的主要能量集中在广义SH散射波上.随着地层界面和裂缝走向差异的增大,裂缝对应的广义SH散射波更容易识别.最后,通过一口水平井远探测实例验证了正演模拟结论的准确性.本文研究对识别和评价非常规储层水平井外小尺度裂缝具有重要理论意义.

富油煤焦油产率测井评价方法研究

【目的】富油煤作为一种集煤、油、气属性为一体的煤基油气资源,对于保障我国油气资源供应、实现煤炭清洁高效利用具有重要意义。目前富油煤的识别主要依靠格金干馏试验测量的焦油产率来判断,而利用地球物理手段准确识别与评价富油煤的研究则相对薄弱。【方法】以新疆三塘湖盆地侏罗系西山窑组和八道湾组煤层为研究对象,基于岩石物理实验,在明确富油煤典型测井响应特征基础上,创新建立了一种煤焦油产率测井定量评价方法。【结果和结论】结果表明:(1)相比含油煤,富油煤具有富氢结构物质含量高、孔隙结构差的特点,这造成富油煤具有“低密度、高中子和高电阻率”的常规测井响应特征;(2)通过多状态二维核磁共振实验测量分析,明确了富油煤具有“二维核磁T1谱双峰,T_(2)<1、T_(1)/T_(2)>10区域信号强”的核磁测井响应特征,而含油煤相应区域信号不明显,这与富油煤中富氢结构物质含量高有关;(3)基于富油煤典型测井响应特征,提出利用电阻率和中子2个参数构建富油煤指示因子Z,Z越大,表明煤焦油产率越高。在煤焦油产率刻度基础上,建立了煤焦油产率与指示因子间的线性关系,实现了煤焦油产率的准确方便计算,可操作性强。上述认识为基于地球物理测井手段识别和评价富油煤提供了理论指导。

非电阻率测井流体识别研究现状及展望

电阻率测井是目前流体识别的主要手段,但其在具有低孔隙度低渗透率、非均质性较强、特殊矿物发育等特点的储层中不易准确判别流体性质。为解决复杂储层流体识别问题,基于非电阻率测井技术衍生出了一系列方法,该文分别阐述其判别流体性质的原理、应用实例以及适应条件。针对非电阻率测井流体识别方法的发展方向提出:二维核磁共振可结合实验室刻度进行流体识别图版优化,并且在数据采集质量及处理效果提升的基础上发展三维核磁共振流体识别方法。利用斯通利波直接反演流体表征参数,并开展大量实验、模拟完善氯元素产额校正理论以形成稳定氯离子流体识别法,尝试基于岩性扫描测井仪器Litho Scanner等提取快中子截面进行流体识别;结合机器学习算法进行图谱流体信息提取及性质区分。开展多测井技术联合识别流体性质方法研究,并形成具有推广价值的工作流程。

渗透率测井评价:现状及发展方向

渗透率是十分重要而又难以准确计算的储层参数之一。目前渗透率测井评价主要依据4类方法,即:基于孔渗关系的渗透率评价、基于核磁共振测井的渗透率评价、基于斯通利波测量的渗透率评价以及基于大数据和人工智能的渗透率评价。通过对上述方法适用性的分析发现,井筒斯通利波与储层孔隙空间流体的流动性密切相关,在储层渗透率评价中具有明显优势。但目前渗透率测井评价面临艰巨挑战,其原因包括3个方面,即:确定渗透率参数本身的理论、实验难度,评价对象复杂性的日益增大和尚未形成能用于井下连续测量渗透率的装备。本文指出,推进斯通利波渗透率评价理论、方法和技术研究,构建新的以斯通利波测量为核心的渗透率评价技术体系是新一代测井技术发展的方向。

饱和度方程一般形式的理论内涵及应用实践

首次将电阻增大率-含油(气)饱和度方程一般形式的不同截短方式形成的矩阵视为一种“周期表”。通过研究纯砂岩、泥质砂岩及典型火山岩、碳酸盐岩储层饱和度方程在矩阵中的分布发现特定的周期变化规律,即当储层导电呈并联模式时其饱和度模型最优截短方式沿周期表的横向作规律性变化;当储层导电呈串联模式时其饱和度模型最优截短方式沿周期表的纵向作规律性变化;当储层导电呈串并联混合模式时其饱和度模型最优截短方式沿周期表的对角线方向作规律性变化。这一周期表可以用来预测不同储层饱和度方程最优截短形式,尤其是对复杂储层饱和度模型的准确确定意义重大,现已在各类复杂储层评价中实际应用。本文中仅以电性受多种因素影响的缝洞型碳酸盐岩和天然气水合物这两类典型储层饱和度模型的确定为例予以说明。

基于KNN分类算法的微生物白云岩岩相测井综合识别——以四川盆地GM地区灯四段为例

微生物碳酸盐岩的岩-电关系复杂,目前常规测井与电成像测井结合是最有效且精度最高的识别手段。针对人工智能测井岩相识别方法存在的不同维度的测井数据融合难、取心资料有限而训练样本数量不充足的问题,提出基于适应小样本的机器学习法——K邻近分类算法(KNN),对常规测井与电成像测井分别训练和识别,再将识别结果融合的技术方法。首先,基于岩心资料分别建立岩相分类方案和岩石构造特征分类方案,建立岩心训练样本参数库;然后,基于KNN方法,应用常规测井识别的岩相类型,应用电成像测井识别岩石构造特征类型;最后,根据专家经验对2种识别结果进行融合,获得细分类的岩相类型。以四川盆地GM地区灯影组四段为例,应用上述方法分别识别6种岩相类型和7种岩石构造特征类型,在此基础上根据专家经验融合,最终识别9种细分类的岩相类型。该方法总体识别符合率在85%以上,有效支撑了GM地区灯四段沉积微相的精细研究,推动了该区的勘探和开发工作。该方法发挥了常规测井和电成像测井的优势,能够实现高效率、高精度的岩相测井识别,可推广应用。

缝洞储集层测井最优化处理

由于传统最优化处理方法以均质、层状、各向同性地层模型为基础建立测井响应方程,不适用于非均质、各向异性缝洞储集层,提出了针对缝洞储集层的测井最优化处理新方法,并通过模拟计算和实际测井资料处理对其进行了验证。基于非均质、各向异性缝洞储集层模型建立了测井响应方程及测井最优化目标函数,并结合惩罚函数法和Levenberg-Marquardt算法求解目标函数,算法计算量小、求解效率高。模拟计算结果表明:提出的缝洞储集层最优化处理方法受初始值影响较小,对于不同的随机初始值均能得到最优解,能够满足测井解释的需要。将该方法应用于实际测井资料处理,并与传统最优化处理方法计算结果及岩心分析结果进行对比,结果表明:该方法比传统方法计算精度更高,计算结果与岩心分析结果较接近。

岩心CT扫描图像分割计算缝洞孔隙度与测井资料处理结果对比研究

针对缝洞型储层岩心CT扫描图像特征,研究了一种图像分割方法计算岩心缝洞孔隙度,并与常规测井资料三孔隙度模型计算的缝洞孔隙度及成像测井图像分割提取的面孔隙度进行了对比。结果表明,基于CT扫描图像灰度特性的算法可以从CT扫描图像中分割出岩心上尺寸较大的缝洞孔隙。应用该方法从岩心CT扫描图像提取的缝洞孔隙度与三孔隙度模型计算的缝洞孔隙度及成像测井图像分割提取的面孔隙度存在一定的对应关系。

257份高粱种质资源农艺性状的遗传多样性

【目的】探明来自中国的257份高粱种质资源产量相关性状的遗传多样性,为贵州酒用高粱种质资源创新与新品种选育提供理论依据。【方法】对257份高粱种质资源的15个数值型性状和3个描述型性状进行相关性分析、主成分分析和聚类分析,评估其遗传变异情况。【结果】在15个数值型农艺性状中,平均变异系数为19.83%,平均遗传多样性指数为2.04,变异系数以最长一级枝梗最大(33.16%),长宽比最小(9.4%);遗传多样性指数以株高最大(2.09),最长一级支梗最小(1.94)。在3个描述型性状中,籽粒颜色遗传多样性指数最高(1.69),其次是穗形(1.53),穗型最低(1.30)。相关性分析表明,15个数值性状之间存在不同程度的相关性,其中,粒长、粒宽均与长宽比呈极显著正相关(P<0.01),相关系数分别为0.91和0.86,穗长与最长一级支梗数和叶鞘长呈极显著正相关(P<0.01),相关系数分别为0.88和0.81。主成分分析表明,15个数值型农艺性状可分为5个主成分,累积贡献率为82.40%。聚类分析表明,257份高粱种质资源划分为3个类群,类群Ⅰ中的高粱资源具有较大的千粒重,类群Ⅱ中的高粱穗型多为中散型,且株高较矮,类群Ⅲ中的种质主要表现为植株较高。【结论】257份高粱种质资源在18个农艺性状上均表现出丰富的遗传多样性,一些株型相关性状(株高、茎节数、茎粗、叶鞘长、穗柄长、一级枝梗、最长一级枝梗、旗叶长)和籽粒相关性状(千粒重、粒长、粒宽和长宽比)之间呈显著关联性,聚类的3个类群具有一定的区域特性。结合贵州高粱株高较高和千粒重较低的特点,第Ⅰ和第Ⅱ类群的部分种质(郎糯1号、泸州红2号、高08、板江高粱-GX、赤水红粱1号、赤水红粱2号、370、黔高7号、433、茅红糯2号、黔高6号、黔高4号、黔高2号、黔高3号、地丁、睁眼三、7103、371、永123、NMG等)可作为贵州酒用高粱遗传改良的育种亲本。

自定义响应方程的测井最优化处理方法

目前在用的测井最优化处理方法中涉及的响应方程均为预先定义的固定形式,由于其类型有限,因而针对复杂储层处理的适应性和计算精度都受到影响。针对这一问题,提出了一种基于表达式解析的体外自定义响应方程测井最优化处理方法。通过解析用户输入方程的组成元素,建立与之对应的计算机自动求导、求值算法;针对非线性目标函数求解,提出惩罚函数结合Levenberg-Marquardt的改进算法。现场应用表明,新方法有助于提升测井数据处理的适用性和解释结果的精度。

电成像测井图像微锯齿精细校正方法研究

电成像测井仪器在井下运动状态复杂,经过传统加速度校正方法处理后的电成像图像上仍会存在微锯齿现象,使得图像质量下降,增加了测井解释的多解性。对电成像测井图像微锯齿现象产生的原因进行分析,提出基于仪器相对运动速度分析的微锯齿图像精细校正方法。该方法通过各电极微电阻率曲线对比建立了反映仪器运动状态的相对速度变化曲线,在此基础上采用Kalman滤波模型进行图像真实深度预测与校正。应用实例表明,该方法有效降低了电成像测井图像处理过程中的微锯齿现象,提升了图像显示效果。

应用CT分析及核磁测井预测碳酸盐岩产气量

分析碳酸盐岩全直径岩心三维CT数据和试气结果,发现CT70孔隙度(根据目前全直径岩心CT分辨率,CT70孔隙度为直径大于70μm的孔隙占整个岩样体积的百分比)与有效厚度每米日产气量存在定量关系,据此提出一种利用CT70孔隙度预测碳酸盐岩储集层产气量的新方法。首先根据双重介质有效介质近似和平面径向渗流理论,证明产气量与CT70孔隙度之间存在明确的指数关系;并通过理论计算,分析确定预测模型各参数的物理意义和变化规律;提出CT—核磁同比例转换关系,实现利用核磁测井资料预测产气量。将CT70孔隙度预测产气量方法应用于四川盆地重点探区16口井的气层段,对比分析证明该方法具有实用价值。

四川盆地中部下二叠统茅口组岩溶储集层地震预测

基于近年来新的测井和地震资料,综合利用地球物理技术对四川盆地中部(川中地区)下二叠统茅口组岩溶储集层开展研究。定量岩石物理建模和分析表明,随着孔隙度、泥质含量以及含气饱和度的增加,岩溶储集层的纵、横波速度和密度均呈减小的趋势。基于岩石物理模型的地震正演分析结果证实,川中地区岩溶储集层在茅口组顶面具有弱振幅、低频率的"暗点"地震反射特征。通过地震属性和波阻抗反演预测了4个规模有利岩溶储集层发育带。综合评价认为川中地区茅口组岩溶储集层具备形成上倾岩性尖灭型岩性气藏的成藏条件,预测射洪西部和盐亭地区为川中地区最为有利的勘探区带。

四川盆地中二叠统茅口组一段泥灰岩源内非常规天然气成藏条件及有利勘探方向

早期研究认为四川盆地中二叠统茅口组一段(茅一段)为一套较好的碳酸盐岩烃源岩,忽略了其作为类似页岩非常规储层的油气勘探潜力。近期多口探井先后在茅一段获工业气流,揭示其可能成为四川盆地一个油气勘探新领域。通过对该层系钻井含油气性与油气分布、气源特征与烃源条件、岩相类型与有利岩相分布、储集条件与储层分布、成藏特征与富集规律五方面研究,指出茅一段泥灰岩中“碳酸盐岩源内非常规天然气”富集:油气具有区域大面积连续分布,在构造高部位、斜坡区、向斜区连续富集;茅一段天然气以自身烃源岩供烃为主,茅一段具有有机质丰度高、天然气富集程度高的“双高”特征,揭示其源内成藏、原位富集的特点;茅一段主要发育眼球灰岩相、含眼皮的眼球灰岩相、含眼球的眼皮灰岩相和眼皮灰岩相4类岩相,物性分析表明最有利的储集岩相为眼皮灰岩相,其储集空间主要为有机质纳米孔和白云石晶间微米孔,储层孔隙度普遍小于10%,渗透率小于1mD,具有典型的低孔、低渗致密储层特征。研究发现茅一段甜点纵向和平面分布连续稳定,纵向分布于茅一a亚段和茅一c亚段,平面上在全盆地普遍分布。茅一段超压特征显著,含气性好,结合埋深及储层分布对该层系有利区进行了综合评价,评价优选3个I类有利区和4个Ⅱ类有利区,认为南川—合川I类有利区勘探潜力最好,建议在该区进行风险探井部署,采取水平井体积压裂方式对该领域进行规模化生产。

松辽盆地古龙页岩油测井评价技术现状、问题及对策

在分析古龙页岩油储层及测井响应特征基础上,系统总结了储层“四性”关系及页岩油甜点测井评价技术研究现状,指出了测井评价面临的技术挑战。通过与准噶尔盆地吉木萨尔凹陷、渤海湾盆地沧东凹陷等国内其他页岩油储层典型特征对比,给出了在大数据人工智能驱动下解决测井评价瓶颈技术的相关对策,明确了古龙页岩油储层测井评价的关键是优势岩性岩相及其空间叠置关系识别与表征。结合大数据人工智能技术,实现缺失曲线、坏井眼等影响因素下的曲线智能重构;充分发挥大数据在数据信息深度挖掘方面的独特优势,开展单井—多井—区域储层对比、类比及延展性预测,进而结合“四性”关键参数实现优势甜点区带评价,研究形成基于大数据分析的古龙页岩油储层测井解释评价技术,为古龙页岩油下一步勘探部署、储量提交和开发方案编制等提供测井关键技术支撑。

不同裂缝条件下斯通利波幅度衰减实验

为了定量确定裂缝宽度、倾角、延伸长度及填充物等不同因素对斯通利波幅度衰减的影响,将原先岩心样品固定、中部钻孔移动探头的激波管斯通利波测量方法,改进为岩心样品不钻孔垂直升降、沿激波管管壁固定分置多探头的测量方法进行实验分析。通过对斯通利波信号进行时间校正和幅度校正,有效改善了斯通利波首波信噪比,提高了测量精度。同时,利用全直径碳酸盐岩岩心,针对此测量方法加工了21组裂缝参数相异(裂缝宽度为毫米级)的岩心模型,并定义相对幅度表征斯通利波衰减。实验结果表明,斯通利波相对幅度随裂缝宽度增加呈指数衰减、随裂缝倾角增加线性降低、随裂缝深度增大呈指数衰减、随填充物渗透率增加而降低。在上述4种情况中,裂缝宽度对斯通利波幅度衰减的影响最大,其次是裂缝延伸长度和填充物渗透率,最后是裂缝倾角。

致密砂岩电学各向异性测井评价与声电各向异性一致性分析

针对致密砂岩各向异性反演问题,提出了从阵列侧向测井和微电阻率扫描成像测井提取电阻率各向异性的新方法,并对电学和声学各向异性的一致性开展研究。阵列侧向测井包含电阻率各向异性信息,但数模表明钻井液侵入是影响其响应特征的主要因素,其次分别是相对倾角θ和电各向异性系数λ。提出在已知θ前提下分步确定侵入半径ri、冲洗带电阻率Rxo、原状地层电阻率Rt初始值的分级反演以确定ri、Rxo、Rt和λ的方法。微电阻率扫描成像测井是对不同方位上电阻率分布特征的刻画,可以通过对比不同方位上电阻率的大小及水平、垂直方向的电阻率差异来提取电各向异性信息。致密砂岩矿物颗粒的定向排列和裂隙发育等因素是决定其各向异性的主要内在因素,由此产生了电各向异性及声各向异性,二者的强弱具有一致性。对多口井的测井资料分析表明,从阵列侧向、微电阻率扫描成像和交叉偶极声波测井分别提取的电、声各向异性强弱程度相互匹配,验证了反演方法的准确性及刻画不同岩石物理各向异性变化趋势的一致性。该研究为致密砂岩的各向异性评价提供了更多的技术手段。

高清晰岩石结构图像处理方法及其在碳酸盐岩储层评价中的应用

电阻率成像测井已经成为解决非均质复杂碎屑岩储层、缝洞型碳酸盐岩储层、火山岩储层问题不可或缺的关键手段之一,而且正在逐渐从高端测井技术走进常规系列。目前主流的成像处理方法中,普遍采用了基于像素分布特征统计的图像增强方法。该方法相对于最初的线性图像增强方法,效果明显改善,然而在处理中未能考虑岩石结构特征的分布规律,经常导致重要的地质特征被湮没在次要特征和噪声中。笔者在传统图像增强方法的基础上,进一步以结构信息为核心要素,提出了基于岩石结构的图像增强方法。该方法以岩石结构特征判别为基础,有针对性地提高图像中关键信息的权重,弱化背景和噪声,并针对结构特征分布规律进行成像色标动态优化,从而显著提高了图像的有效信息量和清晰度,为进一步的精细解释工作提供了先决条件。

基于知识库的解释模型智能优选测井数据处理方法

在复杂储层评价中,针对不同性质特点的目标层段自动选取最佳校正图版和解释方程,这对测井曲线进行智能化处理是非常需要但同时又是难于解决的一个问题。依据测井曲线特征可将测井处理解释知识分为基础信息、规则和策略,并结合解释参数、解释模型和解释图版等测井资料,构建了能够通过数据挖掘中的关联规则和项目集加权增量算法实现自动更新的测井处理解释知识库,基于该知识库构建了一个测井处理解释子系统,能够初步实现复杂储层测井处理解释从知识获取到参数和模型智能优选的全过程。通过在国家重大科技专项一体化平台CIFLog上的集成运行,证明了该处理流程及算法是科学有效的。