（地球探测与信息技术专业论文）利用测井资料进行储层参数的横向预测.pdf

摘要测井和地震，作为地球物理学科的两个分支，它们在地球物理应用中各有优势和不足。测井资料的数据丰富，垂向分辨率很高，但它受井眼条件的限制，并且横向探测范围很小，对横向上多变复杂的地质体无能为力：地震资料具有很好的连续性，横向上布置的地震道要比测井密度大得多，但它在垂向上的分辨率远不及测并资料，反映地层参数的数量较少。因此将两者有机地结合起来互相取长补短是一项非常有意义的工作，本文正是以此为目的进行了相关的探讨工作。本文中综合利用了测井和地震两方面的资料，以测井资料为基础，以地震资料作为宏观控制，对研究区块一的1 4 口井及研究区块二的l o 口井进行了详细的单井评价，并刹用克里金方法和b p 神经网络方法分别对这两个地区的储层参数进行了横向预测，取得了较好的效果。关键词：横向预测b p 神经网络克里会储层参数l a t e r a lp r e d i c t i o n so fr e s e r v o i rp a r a m e t e r se m p l o y i n gl o g g i n gd a t aa b s t r a c ta st w ob r a n c h e so fg e o p h y s i c s ，w e l ll o g g i n ga n ds e i s m i ch a v et h e i ro w na d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e si na p p l i c a t i o nf o re x p l o r a t i o n w e l ll o g g i n gh a sp l e n t i f u ld a t aa n dh i g hv e r t i c a lr e s o l u t i o n ，b u ti t sl a t e r a li n v e s t i g a t i o nr a n g ei sv e r yl i m i t e da n di tc a ne a s i l yb ea f f e c t e db yc i r c u m s t a n c eo fb o r e h o l e ，w h i c hm a k ei ti m p o s s i b l et od e a lw i t hv a r i o u sa n dc o m p l e xg e o l o g i cb o d y o nt h ec o n t r a r y , s e i s m i cd a t ah a sg o o dc o n t i n u i t ya n dv e r yl a r g el a t e r a li n v e s t i g a t i o nr a n g e ，b u ti t sv e r t i c a lr e s o l u t i o ni sm u c hl o w e rt h a nl o g g i n gd a t a s ot h ef o r m a t i o nf a c t o r st h a ts e i s m i cd a t ac a nd e s c r i b ea r en o te n o u g hf o ra p p l i c a t i o n f r o ma l lo fa b o v e ，w ec a ne a s i l yk n o wt h ei m p o r t a n c ea n dn e c e s s i t yo fl o g g i n gd a t aa n ds e i s m i cd a t a sc o m p r e h e n s i v eu t i l i z a t i o n t h et h e s i si st r y i n gt og e tt ot h ea i mm e n t i o n e da b o v eb yu s i n gl o g g i n ga n ds e i s m i cd a t ac o m p r e h e n s i v e l y b a s e do nt h ed e t a i l e di n d i v i d u a i - w e i le v a l u a t i o nf o r2 4w e l l so f2d i f f e r e n tr e g i o n s t h et h e s i sh a sm a d et r a n s v e r s ep r e d i c t i o nf o rr e s e r v o i rp a r a m e t e r so ft h et w or e g i o n sr e s p e c t i v e l yb yu s eo fk r i g i n gm e t h o da n db a c kp r o p a g a t i o nn e u r a ln e t w o r kr e s p e c t i v e l y g o o de f f e c th a sb e e no b t a i n e da f t e rr e f e r r i n gt h er e s u l tg o tf r o mt h et r a n s v e r s ep r e d i c t i o nt ot h ec o n f i r m e dr e s u l to ft h et w or e g i o n sk n o w nt oa 1 1 k e yw o r d s ：l a t e r a lp r e d i c t i o nn e t w o r kk r i g i n gb a c kp r o p a g a t i o nn e u r a lr e s e r v o i rp a r a m e t e r s独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果也不包含为获得石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说弱并表示了谢意。签名：燧月f 5 日关于论文使用授权的说明本人完全了解石油大学有关保留、使用学位论文的规定即：学校有权保留送交论文的复印件及电子版，允许论文被查阅和借阅：学校可以公布论文的全部或部分内窑。可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。【保密论文在解密后应遵守此规定)学生签名：逸蔓! ! 妻一? 。：年月f ；日导师签名：鼍量三区挝训多年r 月j 3e t石油大学( 华东) 硕士论文第l 章前言随着油气田勘探开发的深入，那些容易发现的、大的油气藏和油气富集区已基本上查明并投入开发，油田的勘探重点已从以寻找构造油气藏为主，转向以寻找隐蔽油气藏和岩性圈闭油气藏为主，油气藏和储集层的描述也应转向精细结构的描述。因此在目前这种状况下，要想进一步发现油气储量，增储上长，要想解决精细的、复杂的地质问题，单靠某一种方法、某一种资料显然已远远不够，目前无论是地质学家还是地球物理学家都在寻求新的、高精度的综合处理和综合解释技术。于是综合处理方法便应运而生，并得到了广泛的应用。“】测井和地震，作为地球物理学科的两个分支，它们对地层的研究机理和侧重点各不相同，各有优势和不足。传统的测井、地震解释都是独立进行的，由于缺乏两种地球物理方法之间的相互控制，这种各自独立的解释过程往往带有较大的不确定性。在成果解释中，测井资料和地震资料都是很有价值的参考资料，这些资料的综合利用较之单项使用效果要好得多。测井资料的数据丰富，纵向采样密集，垂向分辨率很高，能提供许多反映地下地层的参数，但它受井孔的限制，受泥浆、井眼、围岩等的影响，并且横向的探测范围很小，只能反映局部的信息，对横向上多变复杂的地质体无能为力。地震资料具有很好的连续性，横向上布置的地震道密度比测井密度要大得多，但它垂向上的分辨率远不及测井资料，而且反映的地下地层参数的数量较少，只能反映与波传播有关的一些信息，因此综合利用测井与地震各自的优点，将两者有机地结合起来互相取长补短是一项非常有意义的工作。该技术是横向预测与油藏描述中不可缺少的一项关键技术。该领域的发展进行了几十年，最终由单井评价发展到了测井与地震相结合的评价方法。6 0 年代后期，由于计算机的引人测井技术发生了巨大变化，并形成了一套精细的单井评价技术。此间，对于厚度较大、岩石矿物成分较简单、地层水矿化度比较稳定的粒间孔隙储层，石油大学( 华东) 硕士论文刖舌一般都能做出准确评价。但是随着油气储层及其它有用矿产的勘探领域的不断扩大，岩性复杂、孔隙分布不均匀( 裂缝发育) 及薄交互储层和低孔隙度、低渗透率储层的评价等问题给地球物理学科提出了新的研究课题。在地质界最近几年发展起来的层序地层学就是对此课题的探讨。层序地层学自1 9 8 7 年由p r v a i l 等人在地震地层学的基础上提出以来，首次在石油地质界掀起了研究层序地层学的热潮，并在地层学、沉积学以及一切以沉积岩有关的科学领域引起了极大的震动。层序地层学之所以对地质界产生这么大的影响，其根本原因是它改变了以往沉积学的工作方式，深入地、详尽地使用了地震、测井、岩芯和地面露头等资料。它所总结的沉积模式具有三维的立体概念，其沉积解释更符合地质实际，对储集层、生油层和盖层的时空展布有很好的预测性。同样，近年来在地球物理学界也出现了许多新技术、新方法。比如，亮点技术、油气检测技术、反演技术、a v 0 技术、薄层技术、测井成像技术等。虽然这些技术对解决某些地质问题有了一定的进步，但它们还都有这样那样的限制，这主要是由于地下地质结构的复杂性、非均质性等诸多因素造成的。在盆地中，砂体的分布不规则、横向变化大，单井的产量低，岩性细且层薄，增加了用测井资料进行岩性和储层评价的难度。同时，由于勘探开发的节奏加快，需要大幅度提高运用测井信息综合识别及划分岩性和岩石物理相为主要内容的砂体横向预测精度。这就需要在测井资料的基础上，提高储层的横向预测技术。“3近些年发展起来的横向预测技术综合使用测井、地震、地质资料，由原来注重单井的评价转向了利用已知资料对多井进行横向上的预测，是一个巨大的进步，对解决实际问题有一定意义。同时，从勘探和开发的费用来看，横向预测技术的出现与发展也是一种必然的趋势。对于勘探和开发而言，钻一口井并对之下套管、石油大学( 华东) 硕士论文前言测井、解释，其花费是极为昂贵的。在勘探费用极其昂贵的沙漠和海洋地区，以及难以采集到完全的测井数据区域，石油工作者希望用少量探井数据查明勘探地区的油藏分布情况。鉴于这种需求，我们必须充分利用现有的资料，包括测井、地震、地质的资料，利用横向预测技术对储层进行综合的评价。利用测井资料进行储层参数的横向预测就是在单井储层特征详细研究的基础上，利用测井一地震综合处理技术进行的储层参数多井评价。它综合了测井资料纵向分辨率高和地震资料横向采样密度高的优点，可以对地下地质情况做出更准确的判断。该横向预测技术综合运用测井、地震、地质资料，通过一系列数字信号处理技术，反演出各种岩性参数，对储层进行预测、对砂体进行追踪。通过测井与地震的结合，为测井解释人员从单井的解释过渡到多井评价提供了一条行之有效的途径。本文的研究正是建立在测井资料的基础上，用地震属性加以控制，通过地质统计学和b p 神经网络两种方法分别对两个研究区块进行了详细的分析，并对其中的储层参数进行了预测，取得了较好的效果。石油大学( 华东) 硕士论文解释原理及模型的建立第2 章解释原理及模型的建立2 1 单井储层评价技术在储层参数的横向预测中，单井解释模型的建立和详细可靠的评价具有极其重要的地位，关系到横向预测的精度和结果的可靠程度。因此，在进行横向预测之前，必须首先进行研究区域的单井评价工作。储层的单井评价可以应用于多种地质属性的地层，本文主要就其应用于砂泥岩储层和碳酸盐岩裂缝性储层来做具体的分析。-2 1 1 砂泥岩储集层解释原理及模型的建立2 1 1 1 岩石体积物理模型由测井方法原理可知，各种测井方法的测量结果，实际上可看成是仪器探测范围内岩石物质的某种物理量的平均值。所测量的物理参数可以看成是单位体积岩石中各部分的响应物理量的平均值；并且在岩性均匀的情况下，无论任何大小的岩石体积，他们对测量结果的贡献，按单位体积来说，都是一样的。由此提出了岩石体积物理模型的研究方法。“1所谓岩石体积物理模型，就是根据测井方法的探测特性和岩石中各种物质在物理性质上的差异按体积把实际岩石简化为均匀的几部分，研究每部分对岩石宏观物理量的贡献，并把岩石的宏观物理量看成是各部分贡献之和，其要点有两个：1 、物质平衡原理，岩石体积v 等于各部分体积之和，即y = v ；7如用相对体积表示，则v = l 。72 、岩石宏观物理量m 等于各部分宏观物理量m ，之和，即m = m ，。当单位体积物理量( 一般就是测井参数) 表示时，4石油大学( 华东) 硕士论文解释原理及模型的建立则岩石单位体积物理量m 就等于各部分相对体积v 与其单位体积物理量m i 乘积之总和，即m = k m ；。“2 1 1 2 解释模型的建立研究区一的非均质性比较严重，传统的仅用一套单一的解释模型的方法无法适应该地区的要求。因此本文中引用了相的概念，先把整个地区划分成不同的储层类型，然后按照不同的储集类型建立不同的解释模型，对储层参数进行求取。”1 根据取芯分析及粘土矿物分析资料，可知研究区块一的矿物成份以石英和长石为主，兼含有其它矿物。根据其具体情况，可以建立如下4 个处理模型：矿物成分：石英、长石、粉砂、伊利石、孔隙流体矿物成分：石英、粉砂、伊利石、孔隙流体矿物成分：石英、长石、菱铁矿、伊利石、孔隙流体矿物成分：石英、蒙脱石、伊利石、孔隙流体( 1 ) 孔隙度模型根据岩石体积物理模型及以上四类模型即可建立孔隙度模型，计算孔隙度等地层参数。如采用模型3 可建立如下孔隙度模型并计算孔隙度等地层参数。”“3设孔隙度及各矿物的体积为：v 1 ，v 2 ，v 3 ，v 4 ，v 5 ，需要有四种测井方法( 如g r ，d e n ，c n ，a c ) ，测井响应值为：x ，y , z ，t ；所选模型中各矿物所对应的测井响应值分别为：x 1 ，x 2 ，x 3 ，x 4 ，x 5 ；y 1 ，y 2 ，y 3 ，y 4 ，y 5；z i ，z 2 ，z 3 ，z 4 ，z 5；t 1 ，t 2 ，t 3 ，t 4 ，t 5。令觚= i x i ，) ，江7 y i z f = ；，打= 了t i ，其中，f = l ，2 5 根据体积方程有：石油大学( 华东) 硕士论文解释原理及模型的建立i x l y l + x 2 v 2 + x 3 v 3 + x 4 v 4 + x 5 v 5 = xly l y l + y 2 y 2 + y 3 y 3 + y 4 y 4 + y 5 y 5 = y z l y l + z 2 y 2 + z 3 v 3 + z 4 v 4 + z 5 v 5 = zll 丁1 y 1 + 7 1 2 y 2 + 7 3 y 3 + t 4 v 4 + t 5 v 5 = tlly 1 + y 2 + y 3 + v 4 十v 5 = 1即：x lx 2x 3x 4y 1y 2y 3) 4z lz 2z 3z 4r lf 2f 3f 41111剩= l根据克莱姆法则解该方程组即可得v 1 ，v 2 ，v 3 ，v 4 ，v 5 。根据该模型，在f o r w a r d 下编制了相应的计算孔隙度及所含矿物相对体积的应用程序，并对实际资料进行了处理。( 2 ) 含油饱和度模型含油饱和度的计算方法很多，从研究区块测试资料看，有些油层泥质含量较高，电阻率较低( 5q - m ) ，为使这些油层测井处理含油饱和度值合理，经与其它计算含水饱和度公式比较，选用了双水模型计算含水饱和度，“1 其方程如下：s =砖= 铡岩( 2 一1 )( 2 2 )式中：5 。一含水饱和度，小数；r n 、r l _ _ 胶结指数、饱和度指数；a 、卜常数，等于1 0 。r 。、r 。一自由水电阻率，束缚水水电阻率，q 研中孔隙度，小数；6石油大学( 华东) 硕士论文解释原理及模型的建立v 。一束缚水体积，小数；( 3 ) 渗透率模型对于该地区采用的渗透率计算公式如下所示：七：尝羔e 呓b ( 2 _ 。)f 】一西”1”式中：k 一渗透率，1 0 。o n 2 ；b ，地层中第i 种矿物相对渗透率的贡献；k 地层中第i 种矿物的体积含量，小数；a ，一与长石含量有关的常数；m 胶结指数；中孔隙度，小数；上式不仅反映了孔隙度对渗透率的影响，而且还反映了地层胶结指数及矿物对渗透率的影响。( 4 ) 声波平均速度模型k这里的声波平均速度指的是同一种岩性的深度范围内的声波平均速度用k 来表示，k 等于声波时差的倒数之和求平均。即：k ：军去，式中：f 是同一种岩性的深度范围内的采样点数；i 是一种岩性的深度范围内声波时差的倒数之和；2 1 2 碳酸盐岩储集层解释原理及模型的建立探测裂缝及其分布规律的主要依据是裂缝与基质( 岩块) 具有不同的地球物理特征，故在多数测井曲线上均具相应的显示。目前识别裂石油大学( 华东) 硕士论文解释原理及模型的建立缝比较有效的测井方法有多种，各有特点，在具体应用时注意方法的优选。为克服多解性，提高判断裂缝的精度，通常采用多种测井方法综合解释。2 1 2 1 定性评价( 1 ) 电阻率测井”j裂缝对电阻率测井的影响主要取决于裂缝的产状、裂缝的宽度与长度( 纵向和径向) 、裂缝中的充填物( 胶结物、泥浆滤液、地层流体等) 以及泥浆侵入深度等因素。对于微电阻率测井( 极板型仪器) ，所测得的曲线具有方向性，当极板贴在裂缝上时，才能反映裂缝，显示为电阻率低值。对于感应测井，由于其感应电流线( 涡流) 的分布是环状的，所以它一般不受高倾角裂缝的影响；高阻剖面中含泥浆滤液或地层水的水平裂缝，在双感应一聚焦测井组合的测井曲线上，将显示为低电阻率，三条曲线的测井值将反映侵入性质( 增阻或减阻侵入剖面) 。 2 ) 声波测井实验室模型实验表明：裂缝对声波时差的影响，一方面和裂缝的宽度有关，另一方面和裂缝倾角也有关系。对低角度裂缝来说：时差和裂缝( 单位长度上裂缝宽度) 之间的关系符合威利公式。对斜交缝，声波孔隙度随着裂缝倾角的增大而增大。当垂直裂缝切割井眼时，声波沿骨架直接传播不反映裂缝。在裂缝带由于滑行波产生的波严重衰减，而使时差曲线可能出现周波跳跃。在全波列测井，通常认为，垂直裂缝主要衰减纵波，而水平裂缝主要衰减横波，在变密度测井图上裂缝带往往表现出：条带的颜色变浅，反差变弱；条带有中断、或呈现扭曲、破碎状有人字型干涉条纹。因此波形扰动就成为很有用的识别裂缝的信息。( 3 ) 自然伽马能谱测井有许多实践证实，在漫长的地质年代里，由于液体通过地层的运动，铀盐经常沉淀在渗透性地层，包括裂缝层段中。因此，分析地层石油大学( 华东) 硕士论文解释原理及模型的建立的自然伽马能谱测井资料，可根据含钾数量低或减少，而含铀量增加的显示，确定裂缝位置。因此，如果在裂缝中含有沉淀的放射性铀盐时，自然伽马能谱测井在探测裂缝方面是有用的，但这种裂缝也可能是不渗透的。，( 4 ) 井轴声波成像测井井轴声波成像测井是新发展起来的一种测井方法，这种测井方法区别于其它测井方法，因为它首次让测井分析家和地质学家们“看到并描述”地下岩层的特征。井轴声波成像测井的基本原理是把由岩性、物性变化以及裂缝孔洞层理等引起的岩石声阻抗或电阻率的变化，转换为色度，从而使人们直观而清晰地看到地层的岩性及几何界面的变化，用以识别岩性判断裂缝。井轴声波成像测井仪采用旋转换能器发射高频脉冲声波，脉冲声波被井壁反射回来，由换能器接收，测井系统测量并记录反射脉冲声波的幅度和传播时间，这些数据经过处理产生详细的可视井壁图象。井壁上的裂缝、层面等可清楚的看到。( 5 ) 地层电阻率成像测井资料识别裂缝常规的单一测井方法难以准确、有效地识别裂缝，尤其对裂缝的产状、分布密度更难确定，而地层电阻率成像测井在识别裂缝系统方面具有独到的成功之处。裂缝通常可以分为：天然裂缝和钻井诱导裂缝。根据裂缝形成的原因，天然裂缝可以分为两类：非构造裂缝和构造裂缝；非构造裂缝主要是由于岩石失水体积收缩或岩浆冷却过程中体积收缩而形成的收缩裂缝以及压溶作用形成的缝合线。构造裂缝是指在地壳运动过程中，岩石受构造作用力而产生的裂缝，这种裂缝是最广泛存在的裂缝。它包括开启裂缝、闭合裂缝两种。缝合线是碳酸盐岩中最常见的一种裂缝构造。在岩石的切面上它呈现锯齿状的曲线。缝合线是油、气、水运移的通道。它的成因普遍认为是岩石遭受压力后发生不均匀的溶解而形成的。多数与层面平行，甚至一致。在f m ! 图像上缝合线显示为低阻黑色的近似正弦的曲石油大学( 华东) 硕士论文解释原理及模型的建立线，缝合面成锯齿状。这也是与开启裂缝最显著的区别之一。构造裂缝是指在地壳运动过程中，岩石受构造作用力而产生的裂缝，这种裂缝是最广泛存在的裂缝：它包括开启裂缝、闭合裂缝两种。开启裂缝是没有充填其它物质的裂缝。在水基泥浆中，裂缝中充填有导电的泥浆，这样裂缝的电阻率就比岩石的电阻率低得多，所以，可以根据电阻率的异常来识别开启裂缝。开启裂缝在电阻率成像图像上显示为低阻黑色特征，在图像上有多种表现形态：a 与井眼斜交的开启裂缝在图像上显示为黑色正弦波形状，这种裂缝分布最广泛，在各种岩性地层中均有发育；b 高角度甚至平行于井眼的开启裂缝在图像上显示为与井轴夹角很小甚至平行的黑色线条。这种裂缝通常发育在致密岩石中，尤其是在厚层状致密的岩浆岩中最明显( 见图2 1 ) ；图2 1 高导缝在电阻率图象上的特征c 局部切割井眼的开启裂缝数量很少。当把f m i 图像重新合并，它们就显示为黑色近似椭圆形的黑色特征；d 网状裂缝是几种倾向不同的开启裂缝交织在一起相互交错形成的裂缝。闭合裂缝是充填有其它矿物的裂缝，它是由构造应力产生的开启裂缝后来被富含盐的流体循环胶结，因此电阻率较高，在成像图上显1 0石油大学( 华东) 硕士论文解释原理及模型的建立示为浅色线条。闭合裂缝通常在电阻率成像上有三种表现形态：a 当裂缝面的角度不大时，在f m i 图像上显示为浅色正弦波状线条。b 当裂缝面的角度很高时，在f m i 图像上，正弦曲线的顶部以上或和谷底以下出现光晕，其余地方显示为深色。c 第三种闭合裂缝在图像上表现极不规则，电阻率反差明显，高阻短线排列杂乱，这在图像上时常见到。由于钻开地层后，原始地层应力释放，挤压井眼周围的地层，在井壁上产生了钻井诱生裂缝。在f v i i 图像上，钻井诱生裂缝显示为黑色线条，其形态如下：a 钻井诱生裂缝在图像上呈与井轴近似平行的黑色线条，分布在相距1 8 0 0 图像的两侧，如图2 2 所示；图2 2 钻井诱导缝b 钻井诱生裂缝在图像上为黑色短线叠加而成雁状分布，也分布在相距1 8 0 0 图像的两侧；石油大学( 华东) 硕士论文解释原理及模型的建立c 钻井诱生裂缝在井壁上显示为黑色模糊图像，往往也分布在相距1 8 0 0 图像的两侧，即所谓的井壁垮塌，如图2 3 。图2 3 井壁垮塌2 1 2 2 定量评价裂缝性储集层参数包括裂缝参数和储层参数两个部分。限于常规测井资料的局限性，仅对其中的部分参数做出评价，包括裂缝宽度、地层总孔隙度、裂缝孔隙度、岩块孔隙度、地层总含水饱和度、岩块含水饱和度、裂缝含水饱和度以及裂缝渗透率等。( 1 ) 裂缝宽度计算对于垂直裂缝，可用深、浅双侧向电导率确定裂缝宽度8 ：扛堡鱼x104-掣104(微米)(2-54c)4 尺l l d r 一7式中，尺。，r l l d 分别为双侧向测井电阻率；r ，q 分别为泥浆的电阻率与电导率。按双侧向所求的s 是该层的等效宽度。当层中有若干条裂缝时，所求的8 是这些裂缝宽度的总和。( 2 ) 计算地层的泥质含量采用下式地层泥质含量：石油大学( 华东) 硕士论文解释原理及模型的建立s h ，= 意嚣g 坠m i ng m a _ x 一2 6 “8 ”一1s h2 而了( 2 6 )( 2 - 7 )式中：g m a x ，g m r n 一解释井段纯泥岩、纯地层的测井值g c u r 一经验系数，第三系地层g c u r = 3 7 。( 3 ) 储集层参数计算总孔隙度当有全套3 7 0 0 测井资料时，可用交会法确定总孔隙度，此时有三种孔隙度值，对应有三种组合形式的双孔隙度交会图版，即中子一密度、中子一声波和密度一声波三种交会图，所有这些形式的交会图都是在含水纯地层、井内为水基泥浆的条件下做出的。在确定总孔隙度和岩性时，中子一密度交会图是应用最多的一种交会图，尤其是当矿物岩层中具有次生孔隙的时候，只能选取中子一密度测井交会图来求解。裂缝孔隙度深、浅侧向测井是一种较有效的指示裂缝的方法，尤其对于非常致密的硬地层，效果更佳。对于裂缝性储集层，其基块渗透率一般比裂缝的渗透率要小得多。因此，可以认为泥浆对裂缝性储集层的侵入主要是侵入裂缝系统。另外，由于裂缝本身的毛细管压力通常都很低，可以假定泥浆对井壁附近的裂缝中的油气水的冲洗是充分的，即侵入到井壁附近裂缝的液体可认为全是泥浆，而原来存在于裂缝中的地层液体也全部被泥浆挠赶到地层的深处( 即被挤赶到侵入泥浆的前头) 。在这种情况下，在裂缝发育的含油气储集层，深、浅侧向测井曲线存在较大的差异，其值可用以下不等式来表示：丢华+ 华亿。，如”石油大学( 华东) 硕士论文解释原理及模型的建立了1s牮rtan b + 氅竽s x o f ( 2 - 9 )愿。喝j ，吃式中：尺l l d ，尺分别为深、浅侧向测井值；九、s 。分别为基块的孔隙度和含水饱和度；口，、s 。( 或s 。，) 分别为裂缝孔隙度和含水饱和度( 或冲洗带含水饱和度) 。由( 2 - 8 ) 式和( 2 - 9 ) 式可得：面1 一面1 孵( 要一熹。，根据前面的假设，在靠近井壁的冲洗带内，可取s 。，= 1 ；在远离井壁的原状地层中，s 。，= o 。如果把原状地层中的含油气裂缝空间都看成是完全被油气所充满，则在原状地层的裂缝中的s w r 可取为0 ( 即5 。= 0o 于是，上式变为：铲啊之一去( 2 - 1 1 )式中：m ，裂缝系统的胶结指数，一般取为1 3 。利用( 2 一t 1 ) 式可以估算裂缝性地层的孔隙度。当冲洗带中含有残余的油气时，这种方法求得的结果不准确；当s n o 时，也会出现一定的误差。岩块孔隙度1 4石油大学( 华东) 硕士论文解释原理及模型的建立裂缝性储集层，实际上是由裂缝分割的许多岩块组成的。岩块本身含有原生的粒间孔隙，加上裂缝形成的孔隙，因此可以把裂缝性储集层看成是一种具有双重结构的岩层。如图2 4 所示为用体积模型表示的双重孔隙结构解释模型。早川t * l 。i l i l iiill所谓的岩块孔隙度就是岩块孔隙体积与岩块体积之比，即丸= 专陋场以v 二，分别表示岩石骨架体积、岩块孔隙体积和裂缝体积；丸，办分别表示岩块孔隙度、裂缝孔隙度和总孔隙度。三种孔隙度之间的关系是：九2 畿。号咿办功如果规定裂缝孔隙体积占总孔隙体积的百分数为双重孔隙结构的孔隙分配数( 皮尔逊系数) ，即v 一鲁= 嘉f 嚣)滔办办il 一九j。7贶办2 志( 2 _ 1 5 )石油大学( 华东) 硕士论文解释原理及模型的建立纯= 掣( 4 ) 含水饱和度( 2 1 6 )用、- 和踮分别表示岩块、裂缝和总的含水饱和度，则三种含水饱和度之间的关系是：s w = 竖= 告，等+ 铬，等c ：川，即5 = ( 1 一v ) s + v s w f( 2 - 1 8 )许多人对裂缝性储集层的导电性进行了研究，得到了相应的解释关系式。现介绍双重孔隙结构的解释关系式，其推导过程如下。含水裂缝性储集层看成是由两种单一孔隙结构岩石并联组成的导电模型，即岩石中的裂缝导电网络与岩块导电网络是两个并联的独立系统，所产生的导电性均服从阿尔奇公式，但各有不同的孔隙指数。按照这一模型，完全含水的纯岩石电阻率( a = 1 ) 为：土：堡+ 壁r 嘞嘞( 2 1 9 )式中：坼、分别为裂缝孔隙指数和岩块孔隙指数。由上式可得含水纯岩石地层因素：；= 鲁= 带+ 纷= 簖( 2 - 2 0 )式中：m 一裂缝性储集层的双重孑l 隙指数，它表征裂缝与岩块孔隙形状对裂缝性储集层导电性的双重影响。由此得出计算双重孔隙指数m 的关系式：m = l o g 眵尹+ 妒) 1 l o g o r( 2 - 2 1 )确定含水饱和度的方法如下：a 总含水饱和度1 6石油大学( 华东) 硕士论文解释原理及模型的建立一般呆用纯岩自的刚尔奇公式确定总舍水饱和度j w ，即：= 嘞，( 矿r ) r( 2 2 2 )常取r l = m ，而双重孑l 隙指数m 用电阻率_ 孑l 隙度交会图或上述方法确定。b 裂缝含水饱和度设裂缝中存在两种流体( 油气和水) ，泥浆侵入带中只含一种流体( 泥浆或泥浆滤液) ，按照( 2 - 1 9 ) 式，则有：告：譬+ 譬( 2 - 2 3 )日厮丢：譬+ 譬( 2 - 2 4 )足如砧两式相减，可得裂缝含水孔隙度：吒= 卜等一酉r t - r i ，rp z s ，式中，墨为侵入带电阻率，可通过双侧向测井确定。裂缝含水饱和度为：2 鲁( 2 - 2 6 )c 岩块含水饱和度通过( 2 1 9 ) 式和( 2 2 3 ) 式求出s ”和s ”后，利用下式计算岩块含水饱和度s 矗：s 。= ( s 。一v s 。) ，( 1 一v )( 2 - 2 7 )式中，v 为双重孔隙结构的孔隙分配系数( 皮尔逊系数) 。( 5 ) 计算渗透率在裂缝性油藏中，裂缝渗透率有两种：固有裂缝渗透率与岩石裂缝渗透率。石油大学( 华东) 硕士论文解释原理及模型的建立a 确定固有渗透率，固有渗透率只与裂缝宽度有关，使用双侧向测井可以确定张开裂缝宽度，进而确定，：( 2 - 2 8 )”2 5 蝴j 瓦i 一玄( 2 - 2 9 )岩石裂缝渗透率为：k f2 ，世r( 2 3 0 )b 确定岩块渗透率女裂缝性油藏岩块渗透率指的是无裂缝时的岩石的渗透率。岩块渗透率与岩抉孔隙度的经验公式如下：k b2p747。6+0506(2-31)2 2 储层参数横向预测技术2 2 1 地质统计学方法地质统计学的基本原理就是把任何一种未采样数据( 如孔隙度)看成一个随机变量( r a n d o mv a r i a b l e ) ，这个随机变量的所有可能的取值就构成了它的概率分布。在地质统计学中，大多数与未取样值有关的信息来源于其附近的，不论是同样的地质参数还是其它的相关参数，因此，随机函数的概念就被引用于模拟各种随机变量之间的相关关系或者依赖关系程度。由于取样的非重复性，所以对这种相关关系的推论就必须基于一种平稳假设，也就是在整个所有模拟场中多变量的概率分布是与其位置无关的。目前，假设一般是用于二阶平稳假设，只有基于这种乎稳假设，人们才有可能推论整体的概率分布及相关关石油大学( 华东) 硕士论文解释原理及模型的建立系。这种假设与所具有的数据有关，如果资料稀疏，这种平稳假设就可能运用于整个模拟场以得到对空间相关关系的可靠推证；如果有足够的资料并且希望了解局部的细节，那么这种平稳假设就可能局限于局部。总之，地质统计学就是在这种有关随机函数平稳假设的基础上对所要模拟的随机变量做出统计意义上的空间相关关系的推证，然后利用这种空间相关关系和已有的数据对未取样点进行估计和模拟。r 9 - 1 0 i在实际应用中，可以把这种方法运用在利用测井资料进行储层参数的横向预测中。在地震资料的宏观控制下，利用克里金插值来对未采样区域的数据( 如孔隙度) 进行预测，对井外区域进行外推。地质统计学中包含了以下几个重要的思想：区域化变量理论，协方差函数，弱平稳假设和本征假设，估计方差。2 2 1 1 区域化变量理论( 一) 区域变化量以空间点坐标向量工( 其三个变量分别为也，x 。，“) 为自变量的地质变量函数z ( z ) ，称为区域化变量。在测井领域，储层参数的变化和观测点位置有关，因而都是区域化变量。区域化变量能够同时反映储层参数变化的结构性与随机性这两个特性。在实际应用中，屯，凡，工。可以用测井数据在空间的z ，y ，z 坐标表示，储层参数可以用z ( x ) 来表示。( 二) 区域化变量的特点( 1 ) 空间局限性区域化变量只存在一定的空间范围内，该范围称为区域化变量的几何域。区域化变量又是定义在一定的几何支撑( 又称承载) 上的。这种几何支撑具有一定的体积、几何形态和方向，所以即使在同一点1 9石油大学( 华东) 硕士论文解释原理及模型的建立的区域化变量，也可能因其几何承载不同而有不同的值。i2 ) 不同的连续性在区域化变量的几何域内，随着取样位置的逐渐变化，若区域化变量变化比较缓慢时，称为区域化变量有比较好的连续性。反之，对于两个很近的样品点，若区域化变量相差很大，则称为不连续。( 3 ) 不同类型的各向异性若区域化变量在不同方向上的变化相同时，称之为各向同性；反之则称之为各向异性。( 4 ) 不同程度的可迁性这一性质是指在一定的空间范围内，区域化变量有明显的空间相关性；但超过这一范围后，相关性就变得很弱甚至消失。2 2 1 2 协方差函数与变差函数( 变异函数)协方差函数( c o n v a r i a n c e ) 作为地质统计学的一个基本工具，用于定量描述函数的空间相关关系，而变异函数( v a r i o g r a m ) 则是描述地质参数的空间变化性的一种工具。尽管克里金方法中更直接的使用协方差函数，但变异函数常常被用来模拟空间的变化性。( 1 ) 协方差函数设区域化变量几何域中两个空间点j 和工+ h 的区域化变量分别为z ( x ) 和z ( x + ) ，其二阶中心混合矩：c o v z ( x ) ，o ( 工+ ) j = c ( x ，上+ h ) = e 【z ( 力- z ( 工+ ) 】一层【z ( 工) e z ( x + ) 】称协方差函数。一般来说，它是空间点x 和空间变量h 的函数。当h = 0时，它就转化为通常的方差函数d 【z ( 曲戡妇，【z ( 曲】：d 【z ( z ) 】= v a r ( z ( x ) 】= e 【z ( 工) 】2 一( e 【z ( 工) 】 2( 2 ) 变差函数变差函数是反映储层中区域性变量之间空间的变换特征，能够透石油大学( 华东) 硕士论文解释原理及模型的建立过随机性反映区域性变量的构造性，故又称之为构造函数。而对所谓的区域性变量进行结构分析，其主要内容就是试验变差函数，然后拟合一个理论的变差函数模型，对变差函数进行解释，为后面的统计方法奠定基础。变差函数，( x ，h ) 定义为：1z ( x ， ) = ；e i z ( x ) 一z ( z + ) 】2( 2 ，3 2 )厶在弱平稳假设和本征假设条件下，它等于差值k ( 石) 一z o + ) 的方差之半：1以z ，h ) = - 寺v a r z ( x ) 一z ( z + 矗) ( 2 - 3 3 )山故它又经常称之为半变差函数或半变异函数。在上述假设条件下，它与空间坐标z 的位置无关，故可简写为，( ) 。为了计算出数学期望值e z ( 石) 一z ( x + ) 】2 ，需要有若干对值：z ( x ) 和z “十 ) 。但是，遗憾的是，在实际处理过程中，只有一对这样的取样值，这就给统计计算带来了很大的困难。为了克服这一困难，需要做弱平稳假设和本征假设。2 2 1 3 弱平稳假设和本征假设( 1 】弱平稳假设弱平稳假设又称二阶平稳假设，它是指在整个区域化变量几何域内满足如下两个条件：区域化变量z ( z ) 的数学期望存在，且等于常数m ，即日z ( 工) - m ，v x区域化变量的协方差函数存在且平稳( 即只与滞后距h 有关而与x 无关)2 1石油大学( 华东) 硕士论文解释原理及模型的建立c o v z ( x ) ，z ( 上+ ) = z ( z ) z ( 工+ ) 一m 2 = c ( ) ，v x当h = 0 ，方差存在且为常数。( 2 ) 本征假设本征假设是指在区域化变量几何域内，区域化变量的增量 z ( 工) 一z 0 + ) 满足如下两个条件：e z ( z ) 一z ( 五十a ) ；o ，v x增量 z ( 曲一z 0 + 】的方差函数存在且平稳v a r z ( x ) 一z ( j + h ) l = e 【z ( 曲一z ( z + ) 2 = 2 7 ( x ， ) = 2 t ( h ) ，仇本征假设只要求区域变量的增量 z ( z ) 一z + 矗) 的数学期望存在、平稳且等于零，但并没有要求区域化变量z ( x ) 的数学期望本身也存在。故本征假设对于区域化变量的要求没有弱平稳假设要求的那样严格。即区域化变量z 0 ) 的数学期望本身存在。有了上述平稳假设，前述数据对于z ( x ) ，z ( x + h ) 不足的困难就可迎刃而解。若在区域化变量几何域内，不满足上述平稳条件，就称不平稳。平稳与不平稳是相对的，在一定条件下是可以相互转化的。平稳性不仅与区域化变量的变化梯度有关，也与域的大小有关。在某一较大域上是不平稳的，在其较小域内却可能是平稳的。2 2 1 4 估计方差估计方差的算式假设区域化变量z ( x ) 满足弱平稳假设条件下，可用协方差函数c ( h ) 表示估计方差盯：，经推导得：d ；= e i ：乙一z f = 石( y ，v ) + - c ( v ，v ) 一2 c ( v ，v )( 2 3 4 )石油大学( 华东) 硕士论文解释原理及模型的建立2 2 1 5 变差函数与结构分析对变差函数进行结构分析包括：计算实验变差函数，将实验变差函数拟合出一个理论变差函数模型。( 1 ) 变差函数的功能对实验变差函数散点图拟合出一条较好的理论曲线，这是地质统计学首要的也是关键的一步。实践表明，9 5 以上的实验变差函数散点图，都可拟合为球状数学模型。图2 5 的曲线可由3 个特征参数表征，分别为：口为极限变程，“为块金常数，c 为基台值。变差函数的性质、特性和物理意义都可通过这三个参数加以说明。图2 5 球状函数变差图极限变程反映了变量的最大影响范围从上图可见：当样品点间的距离h 较小时，它们的空间相关性较强。随着变程h 的增大，其空间相关性也逐渐减弱，变差函数值 ( h )也逐渐增大。当h 增大到极限变程a 时，贝样品点间的空间相关性消失， ( ) 也增大到起基台值c ( o ) = c ( 一) ，这种有基台值的变差函数理论曲线称可迁模型。可见，极限变差反映了变量的最大影响范围。在上图中，只有用以- 7 为半径的领域内的数据才有意义。变差函数在原点处的性状反映了变量的空间连续性石油大学( 华东) 硕士论文解释原理及模型的建立块金常数在理论上反映了当h - o 时，( ) 的值。因实际的样品承载都有一定体积大小，故它不能实测到，只能从理论上拟合到。块金常数c 。的产生是由于在很小距离上变量的差异( 包括随机误差) 所致。当c 0 = o 时，表示连续性好，这时，( ) 曲线通过原点。当c o变大时，表示连续性不好。当a _ 0 时，也有明显的矗时，这反映了区域化变量属于经典的随机变量，这时的变差函数称随机型或纯块金效应。需要指出，是否具有随机型和观测尺度有关。对于较大观测尺度来说，较小的观测尺度就经常表现为随机型。( 2 ) 变差函数的理论模型因为任何一个估计值都是已有数据的线性组合，为了保证估计值方差的非负性和克里金线性方程组的解的存在性和唯一性，因而所模拟的变异函数必须是正定函数。对于单变量的变异函数经常是用一些经典的正定模型，如球状模型( s p h e r i c a lm o d e l ) 、指数模型( e x p o n e n t i a lm o d e l ) 、高斯模型( g a u s s i a nm o d e l ) 等的线性组合来模拟，而对于双变量的交叉变异函数就必须利用线性区域化模型来保证包括多个变量的克里金系统的正定性。“球状模型球状模型由马特龙提出，故又称马特龙模型。在实际中9 5 以上的实验变差函数散点图都可用该模型拟合，其数学表达式如下：y(=3hh 3 f )指数函数模型h 口(2-35)它的公式为：“，1 ) = c o + c ( 1 一e - h l a ) ，其极限变程为3 口高斯模型石油大学( 华东) 硕士论文解释原理及模型的建立它的公式为：y ( ) = c 。+ c ( 1 一g “。4 ) ，其极限变程为3 2 2 1 6 普通克里金法克里金方法是一种线性的最小方差无偏估计，这种估计是基于已经确定的协方差模型，把要估计的未采样点表达成其附近数据的加权线性组合。这种取值的确定有两个依据，即：估计的误差方差( 或克里金方差) 最小，且使数据点忠实于原始数据，即无偏差。该方法优于传统方法就在于它不仅考虑到估计点位置与已知数据位置的相互关系，而且还考虑到已知点位置之间的相互关系。根据平稳假设的范围和已有数据密度可以分为以下几种克里金法：简单克里金( s i m p l ek r i g i n g ) ：假设均值在整个区域内是平稳的。酱通克里金( o r d i n a r yk r i g i n g ) ：假设均值在局部范围内是平稳的，在每个估计点重新计算均值。趋势克里金( t r e n dk r i g i n g ) ：假设均值是以某种趋势变化，而这种趋势是由于外部函数( 即反映另一种地质参数的随机变量) 来表达的。协同克里金( c o k r i g i n gk r i n g ) ：直接把估计参数有关的其它信息引进克里金线性系统中。“2 1在克里金方法要解决的问题中，关键的是首先建立并求解克里金方程组，且方程组满足b l u e 最优性条件群最小( 线形无偏最优估计) ；进而求解克里金系数丑；然后求出此种估计的最小估计方差( 克里金方差) 砰。设z ( x ) 为研究区内的区域变化量，其线性估计为：z + = f z v 。，z v ：，z v o ，用线性关系z ，= 丑z v 。而其无偏条件石油大学( 华东) 硕士论文解释原理及模型的建立e ( z ) ：e ( z ，) _ 窆丑：1 ，于是，丑( 净1 2 ， ) 称为克里金系数，z v为克里金估计量，其估计方差为：皖2 ：e ( v ，v ) + 窆窆丑乃c ( v l ，v ，) 7 ，2 主五c ( e ，v )( 2 3 6 )i = l = li = i对于满足本征假设( 或弱平稳假设) 条件的区域化变量并且又采用线性估计式的克里金法称为普通克里金法。满足该条件的区域化变量表现在