密井网区测井资料分期标准化方法

2013-12-05柴愈坤王志章李汉林

测井技术 2013年1期

柴愈坤，王志章，李汉林

（1.中国石油大学，北京102249；2.中国石油大学，山东青岛266555）

0 引言

测井资料标准化常用的方法有定性方法（直方图法、重叠图法、交会图、均值—方差法）和定量方法（趋势面分析法等）。定量方法减少了定性分析时人为的误差，更具有精确性。前人对趋势面分析方法进行了大量的研究。Doveton和 Borneman［1］（1981年）提出了用趋势面分析方法进行测井资料标准化，认为其可以推广为一种常用的测井分析的普遍性对策；熊琦华、王志章等［2－3］在枣园油田和牛庄洼陷万全油田用趋势面分析方法得到全油田内的测井资料校正值，效果明显；赵旭东［4］（1992年）认为在井网密度较大的情况下往往应用趋势面标准化方法；蔡忠、信荃麟［5］（1993年）认为趋势面分析方法可以用来校正仪器刻度和人为操作因素带来的误差。胡绪福等［6］（2010年）认为陆相沉积地带标准层在横向上有一定的规律性，利用趋势面方法进行标准化效果显著。在前人研究成果的启发下，在研究区采用趋势面方法进行测井资料标准化。

大庆油田经历多期的井网加密，井网密度差异大且使用了不同系列的测井仪器，更换了不同的仪器操作人员；经过酸化和压裂开发期的井网区其地质条件发生了很大的变化。这2个方面的原因引发了测井刻度、操作误差和地质影响因素的差异。利用这些测井条件存在差异的测井资料进行地质解释会导致地质结论的不确定性。所以，必须对该区测井资料进行标准化。但是，若对多期勘探开发的测井资料统一进行标准化处理，不能有效消除测井刻度及操作误差。为此，采用分不同时期井网用均值趋势面法对大庆油田×区块测井资料标准化，以消除非地质因素（测井刻度和操作误差）对测井资料的影响。

1 各时期井网资料和标准层选取

按照大庆油田×区块布井时间的先后顺序，主要有6个时期的井网。A期井网密度7口／km2；B期井网密度16口／km2；C期井网密度8口／km2；D期井网密度17口／km2；E期井网密度0.35口／km2；F期井网密度8口／km2。因E期井网仅有4口井，故将其合并到D期井网进行标准化。

测井资料标准化是对不同条件下的测井资料确定不同的校正量，据此将测井曲线进行适当平移。通常校正量由标准层的测井资料确定，故标准层是进行测井资料标准化的基础。标准层条件：①区域岩性稳定，地层厚度较大，岩性与测井响应特征明显；②同名测井曲线稳定或呈规律性的变化；③便于全区追踪对比，一个单层或一个层组，靠近解释层位［7］。

根据上述条件，选取姚家组一段底部、全区分布稳定、厚度约10m的泥岩层作为测井资料标准化的标准层。

2 测井资料分期标准化效果分析

2.1 均值趋势面分析方法原理

任何一个地质变量（如地层面的埋深、地层的厚度、储层中油气的黏度和比重、地层水的矿化度、油气地表地球化学勘探指标等）z的观测值zi与观测点的坐标xi、yi构成三维空间中的点，记为Mi（xi，yi，zi），（i＝1，2，…，n）。趋势面分析就是在已知Mi的条件下，依据某一原则拟合一个连续的数学曲面＝f（x，y），以此研究地质变量在区域上和局部范围内变化规律的一种统计分析方法。＝f（x，y）为趋势面［3］，表示地质变量的变化趋势。地质变量的观测值分布在趋势面上或者它的上下附近。在趋势面分析中，多项式和傅里叶级数是常用的数学模型［8］。

标准层均值趋势面是由区域标准层测井响应平均值拟合的趋势面。拟合趋势面所依据的原则是使偏差平方和

达到最小，即最小二乘意义下的曲面拟合得到的曲面是对某个实测面的最佳逼近［6］。式中，zi为观测点M（xi，yi）处地质变量z的观测值；为观测点M（xi，yi）处地质变量z的趋势值；为地质变量观测值的平均值。趋势面的拟合度是指观测点上的观测值与趋势值在总体上的逼近程度，记为

2.2 标准化效果分析

2.2.1 趋势面次数

对各期井网标准层声波时差均值（AC）作趋势面分析，得到各期井网趋势面分析与趋势面次数的有关资料（见表1）。

表1 三期井网不同趋势面的拟合度数据表

由表1中的拟合度可知，从一次趋势面到二次趋势面，5个期井网的拟合度都有较大幅度的提高。与二次趋势面相比，5个期井网的三次趋势面拟合度略有波动。因此，二次趋势面适合对该区测井资料标准化。各期井网的拟合度都较低，表明选取的泥岩层是个良好的标准层，若拟合度高，得到的趋势面就意味着在研究区刻度标准有较大的漂移［1］。

2.2.2 测井响应趋势与区域地质背景

油气田勘探实践表明，地质变量的分布趋势往往与地质背景一致。研究区的构造是宽缓的背斜构造，西翼陡，东翼缓，西低东高。由分期井网标准层声波时差二次趋势面与标准层顶面构造图（见图1）可以看出，研究区中部AC均值高，向东西两侧AC均值逐渐降低，其分布形态与宽缓的背斜构造形态一致，表明分期井网标准层AC均值二次趋势面描述了研究区声波时差的变化趋势。

图1 分期井网标准层AC均值二次趋势面与标准层顶面构造面

2.2.3 趋势值的地质解释

由标准层顶面深度和AC趋势值的回归关系（见图2）可知，各期井网的标准层顶深与AC均值趋势均呈负相关，相关系数分别为0.77、0.70、0.87、0.94和0.72，这一结论与地质认识一致。地质上岩性和地质年代相同且地层埋藏较浅的条件下，声速随地层埋深的增加而增加，即声波时差随地层埋深的增加而减小。这是由于受上覆岩层压力增大，岩石的弹性模量增大的缘故［9］；该区目的层岩性基本一致，埋藏较浅（700～1 100m），声波时差变化较明显。在图2中明显看到，A期井网中有5个深度相差较大的特殊井点，经构造模型验证，它们位于背斜翼部边界断层的下降盘（见图3），这是A期井网标准层顶深与AC趋势相关性差的主要地质因素。另外，图2中B期和F期井网有较多的井分布在断层的下降盘，断层落差较大，导致声波时差趋势与标准层顶深相关程度更低。

图2 分期井网标准层AC均值趋势与地层埋深关系图

图3 影响曲面拟合的井点分布示意图

2.2.4 偏差分布

理论上，若偏差服从正态分布，则消除了非地质因素导致的测井误差。由全区704口井不分期标准化得到的声波时差二次趋势面偏差值和分期井网标准化得到的AC均值二次趋势面偏差值频数直方图对比（见图4）看出，分期井网标准化得到的AC均值二次趋势面偏差近似服从标准正态分布，它意味着二次趋势面充分表征了研究区内AC均值的变化规律，并且该方法更好地消除了非地质因素的影响。

图4 AC均值二次趋势面偏差频数直方图

2.2.5 总体拟合效果

汇总各期井网测井标准化资料，再次进行二次趋势面分析，拟合度达到99%，偏差大的井均分布在断层的下降盘，断层落差较大，使标准层的深度发生了明显的变化，这是引起AC均值偏差的地质因素。该结果表明分期井网标准化能够消除或抑制非地质因素对测井资料的影响，使测井资料具有或基本具有了同样的刻度标准，即密井网的测井资料标准化方法是消除或抑制多期勘探开发的密井网区非地质因素对测井资料影响的一种有效方法。