斜井或倾斜地层的阵列感应测井数据聚焦处理方法及装置与流程

1.本发明涉及石油勘探中的测井技术技术领域，尤其涉及斜井或倾斜地层的阵列感应测井数据聚焦处理方法及装置。


背景技术：

2.本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
3.阵列电阻率测井采用多探测器、多种测量模式和多种测量频率的设计，具有多探测深度、多分辨率、响应地层各向异性等优势，已在页岩油气等复杂油气藏中广泛应用，是探井的必测电阻率项目。
4.目前，国内油田在用主流阵列感应仪器包括斯伦贝谢公司ait、贝克-休斯hdil、哈里伯顿hrai以及威德福mai等4种引进仪器和国产mit。该类型仪器的最大特点是通过多组线圈、多种频率组合，信号经过处理后提供具有3组分辨率、每组5-6条不同探测深度的视电阻率曲线，在井筒的径向上可反映随侵入变化导致的地层电阻率分布。
5.以hdil仪器为例，它设计有7组线圈系，每组线圈系以8种不同频率工作，可以同时采集包括感应信号的实部、虚部在内的7
×8×
2＝112条原始信号曲线，加上高频感应电流不可避免的趋肤效应等因素的影响，要实现这些曲线的快速准确处理难度很大、速度很慢。服务公司在仪器研发时普遍采用一种基于直井水平电各向同性地层经过理论计算得到的内置数据库的方式，也就是所谓的“软聚焦”处理算法，将上述信号经过必要的预处理和快速变换，得到3组分辨率
×
6种探测深度的测量结果曲线。
6.随着油气勘探的不断深入，斜井水平地层或直井倾斜地层的出现频率逐渐增多，在页岩油气等储层中岩石的电各向异性程度严重，这些因素都导致阵列感应测井的线圈感应涡流信号包括水平和垂直电阻率的共同贡献，即受电各向异性以及相对倾角的共同影响，“软聚焦”处理方法不再适用，其结果就是导致输出的阵列感应电阻率曲线大量出现乱序、非渗透层段分离和“犄角”畸变等现象，给油气层解释评价造成严重干扰。
7.针对上述情况，亟需研究一种适合斜井/倾斜地层考虑电各向异性的阵列感应测井数据的聚焦合成算法，形成适合于在任意倾斜地层的阵列感应测井资料处理新方法，以期能够得到反映地层真电阻率的阵列感应曲线，对于提高测井解释符合率和参数计算精度非常必要。


技术实现要素：

8.本发明实施例提供一种斜井或倾斜地层的阵列感应测井数据聚焦处理方法，用以解决传统“软聚焦”算法只适合于直井水平地层简单情形的客观难题，该方法包括：
9.根据输入的原始阵列感应信号及地质背景信号构建初始地层模型；
10.根据初始地层模型正演模拟计算hdil仪器7个子阵列线圈系、8种不同频率的电导率响应理论曲线；
11.对电导率响应理论曲线进行趋肤效应校正和分辨率匹配处理，得到7条具有相同纵向分辨率的理论曲线；
12.计算7条具有相同纵向分辨率的理论曲线与7条具有相同纵向分辨率的实测曲线的误差，判断误差是否满足精度要求，若满足，则对7条具有相同纵向分辨率的理论曲线进行去高频噪音处理，获得具有一定分辨率、不同探测深度的阵列感应电阻率曲线，完成聚焦处理；若不满足，则修改初始地层模型，重复电导率响应理论曲线计算、趋肤效应校正和分辨率匹配处理、误差计算，直到误差满足精度要求
13.本发明实施例还提供一种斜井或倾斜地层的阵列感应测井数据聚焦处理装置，用以解决传统“软聚焦”算法只适合于直井水平地层简单情形的客观难题，该装置包括：
14.初始地层模型构建模块，用于根据输入的原始阵列感应信号及地质背景信号构建初始地层模型；
15.理论曲线获得模块，用于根据初始地层模型正演模拟计算hdil仪器7个子阵列线圈系、8种不同频率的电导率响应理论曲线；
16.校正和匹配模块，用于对电导率响应理论曲线进行趋肤效应校正和分辨率匹配处理，得到7条具有相同纵向分辨率的理论曲线；
17.判断模块，用于计算7条具有相同纵向分辨率的理论曲线与7条具有相同纵向分辨率的实测曲线的误差，判断误差是否满足精度要求，若满足，则对7条具有相同纵向分辨率的理论曲线进行去高频噪音处理，获得具有一定分辨率、不同探测深度的阵列感应电阻率曲线，完成聚焦处理；若不满足，则修改初始地层模型，重复电导率响应理论曲线计算、趋肤效应校正和分辨率匹配处理、误差计算，直到误差满足精度要求。
18.本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述斜井或倾斜地层的阵列感应测井数据聚焦处理方法。
19.本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述斜井或倾斜地层的阵列感应测井数据聚焦处理方法的计算机程序。
20.本发明实施例中，根据输入的原始阵列感应信号及地质背景信号构建初始地层模型，基于初始地层模型，通过理论计算得到一组针对hdil阵列感应仪器的理论响应曲线，将它与实测曲线进行误差分析、逐步修改初始层状模型、反复迭代计算从而实现聚焦处理的目标。与现有技术相比，本发明考虑了感应仪器涡流信号在斜井或倾斜地层中受垂直电阻率和电阻率突变界面的影响，可有效解决传统“软聚焦”算法只适合于直井水平地层简单情形的客观难题，能够提供在任意倾斜、任意电各向异性的井筒-地层组合环境中准确处理阵列感应测井信号的方法，避免传统算法导致的电阻率曲线乱序、失真的情况，大幅提高复杂地质背景下的油气层测井解释能力。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
22.图1为本发明实施例中斜井或倾斜地层的阵列感应测井数据聚焦处理方法流程图；
23.图2为水平地层中直井和斜井阵列感应线圈系的涡流信号响应示意图；
24.图3为本发明实施例中构建的初始地层模型示意图；
25.图4为传统“软聚焦”处理算法和本发明聚焦算法流程图对比示意图；
26.图5为本发明实施例中采用本发明方法处理的某井实例；
27.图6为本发明实施例中斜井或倾斜地层的阵列感应测井数据聚焦处理装置结构框图。
具体实施方式
28.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
29.图1为本发明实施例中斜井或倾斜地层的阵列感应测井数据聚焦处理方法流程图，如图1所示，该方法包括：
30.s1：根据输入的原始阵列感应信号及地质背景信号构建初始地层模型。
31.具体的，所述原始阵列感应信号是指已经过井眼环境影响校正和趋肤效应校正后的不同子阵列线圈的实测电导率曲线；所述地质背景信息是指由微电阻率扫描成像测井或地层倾角测井提供的相对倾角，在斜井中是指目标地层相对于井轴或仪器轴的相对倾斜角，而并非地层的真实倾斜角。
32.具体的，构建的初始地层模型中可以包括层厚度、层界面位置、水平电阻率、垂直电阻率和相对倾斜角等信息。
33.其中，层厚度只能选择1、2或4英尺，以保证最终输出的结果曲线纵向分辨率是1、2或4英尺，这与阵列感应测井常用的3种纵向分辨率是一致的。
34.各小层的水平电阻率的初始值可以采用实测曲线中某一子阵列线圈(通常选择源距中等的子阵列线圈)的曲线方波化后的平均值，而不是人为输入。这样既能保证初始值的选取比较接近地层实际情况，也省去因无法判断地层真实电阻率而难以给定多个小层初始值的繁琐。
35.各小层的垂直电阻率初始值由水平电阻率初始值、目标层段的电各向异性系数λ来确定，λ值需要根据地区地质经验或实验分析资料估算。
36.第一个小层的深度位置(即层界面位置)初始值可以先设置为所处理的井段顶部深度位置。比如，可以设置小层厚度2ft，第1小层的顶深位置初始值就是处理井段的顶深，其它小层顶深依次加2ft。
37.图2为在各向同性的水平地层中分别采用直井(左边)和大斜度井(右边)钻探时阵列感应测井的子阵列线圈系感应涡流信号受电各向异性影响的示意图。可以看出，即使地层电阻率(1ohm-m\50ohm-m，电阻率单位：欧姆米)是各向同性，但是在不同岩性、不同电阻率的层界面位置电阻率突变产生强各向异性，如果采用大斜度井钻探，在界面位置会导致涡流信号的紊乱。也就是说，对于待处理的目标井，要求在采集hdil阵列感应测井数据的同时，必须采集微扫成像或地层倾角测井，确定井筒或仪器与目标层段的相对夹角α，如图3所
示，并掌握目标层段的电各向异性系数λ等背景信息。图3中，假设地层水平分布，采用斜井钻探，地层与井眼/仪器轴相对夹角为α。模型中有n个小层，厚度可以是1、2或4ft，水平电导率分别为σ1、σ2，
…
，σn。
38.s2：根据初始地层模型正演模拟计算hdil仪器7个子阵列线圈系、8种不同频率的电导率响应理论曲线(7
×
8条)。
39.具体的，根据初始地层模型，采用层状介质中的maxwell方程组求解得到hdil仪器的7个子阵列线圈的8个频率的理论电导率响应曲线，求解过程需要结合仪器的具体参数，如线圈距离、匝数、工作频率等。
40.s3：对电导率响应理论曲线进行趋肤效应校正和分辨率匹配处理，得到7条具有相同纵向分辨率的理论曲线。
41.这里，趋肤校正采用的是多数文献常用的多频趋肤校正法，通过函数拟合多频测量数据、一阶或者二阶导数补偿实现趋肤校正；分辨率匹配算法与“软聚焦”处理算法流程中的计算原理也完全相同。
42.s4：计算7条具有相同纵向分辨率的理论曲线与7条具有相同纵向分辨率的实测曲线的误差，判断误差是否满足精度要求，若满足，则对7条具有相同纵向分辨率的理论曲线进行去高频噪音处理，获得具有一定分辨率、不同探测深度的阵列感应电阻率曲线，完成聚焦处理；若不满足，则修改初始地层模型，重复电导率响应理论曲线计算、趋肤效应校正和分辨率匹配处理、误差计算，直到误差满足精度要求。
43.具体的，所述7条具有相同纵向分辨率的实测曲线为对所述原始阵列感应信号进行分辨率匹配处理确定(只需一次)。
44.具体的，修改初始地层模型可以包括修改层界面位置、水平电阻率、垂直电阻率和相对倾斜角其中之一或多个，但是调整过程中始终保持小层的厚度不变。
45.图4是本发明的聚焦处理算法流程框图与传统的“软聚焦”处理算法流程图对比。从图4可以看出，“软聚焦”处理算法的“选择滤波器算子”非常关键，但这些参数都是固化在软件中，并且是基于直井水平电各向同性地层建立的数据库，它们并不适合目前广泛采用的斜井钻探和电各向异性地层。本发明与“软聚焦”算法的主要区别在于通过反复地构建/修改地层模型-模拟计算-对比误差这样的循环迭代，实现聚焦处理。
46.图5是利用本发明处理的某井实例。本井为直井钻探，地层倾斜，采集的是贝克-休斯公司hdil阵列感应。图中第1道为自然伽马-井径曲线，第2道为深度，第3道为利用传统“软聚焦”算法处理的2ft分辨率5条电阻率曲线，第4道为利用本发明处理的2ft分辨率5条电阻率曲线。在图5中a、b、c三个井段，“软聚焦”处理结果显示a、c段高侵、b段低侵，明显乱序，也不符合实际；而本发明算法处理结果显示a、b、c三段都具有一致的侵入特征，没有乱序现象。
47.本发明实施例中还提供了一种斜井或倾斜地层的阵列感应测井数据聚焦处理装置，如下面的实施例所述。由于该装置解决问题的原理与斜井或倾斜地层的阵列感应测井数据聚焦处理方法相似，因此该装置的实施可以参见斜井或倾斜地层的阵列感应测井数据聚焦处理方法的实施，重复之处不再赘述。
48.图6为本发明实施例中斜井或倾斜地层的阵列感应测井数据聚焦处理装置结构框图，如图6所示，该装置包括：
49.初始地层模型构建模块02，用于根据输入的原始阵列感应信号及地质背景信号构建初始地层模型；
50.理论曲线获得模块04，用于根据初始地层模型正演模拟计算hdil仪器7个子阵列线圈系、8种不同频率的电导率响应理论曲线；
51.校正和匹配模块06，用于对电导率响应理论曲线进行趋肤效应校正和分辨率匹配处理，得到7条具有相同纵向分辨率的理论曲线；
52.判断模块08，用于计算7条具有相同纵向分辨率的理论曲线与7条具有相同纵向分辨率的实测曲线的误差，判断误差是否满足精度要求，若满足，则对7条具有相同纵向分辨率的理论曲线进行去高频噪音处理，获得具有一定分辨率、不同探测深度的阵列感应电阻率曲线，完成聚焦处理；若不满足，则修改初始地层模型，重复电导率响应理论曲线计算、趋肤效应校正和分辨率匹配处理、误差计算，直到误差满足精度要求。
53.本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述斜井或倾斜地层的阵列感应测井数据聚焦处理方法。
54.本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述斜井或倾斜地层的阵列感应测井数据聚焦处理方法的计算机程序。
55.本发明实施例中，根据输入的原始阵列感应信号及地质背景信号构建初始地层模型，基于初始地层模型，通过理论计算得到一组针对hdil阵列感应仪器的理论响应曲线，将它与实测曲线进行误差分析、逐步修改初始层状模型、反复迭代计算从而实现聚焦处理的目标。与现有技术相比，本发明考虑了感应仪器涡流信号在斜井或倾斜地层中受垂直电阻率和电阻率突变界面的影响，可有效解决传统“软聚焦”算法只适合于直井水平地层简单情形的客观难题，能够提供在任意倾斜、任意电各向异性的井筒-地层组合环境中准确处理阵列感应测井信号的方法，避免传统算法导致的电阻率曲线乱序、失真的情况，大幅提高复杂地质背景下的油气层测井解释能力。
56.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
57.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
58.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
59.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
60.以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。