水平井测井解释评价技术综述

程庆昭,魏修平,宿　伟

(1.中国石化出版社有限公司,北京100011；2. 中国石化石油勘探开发研究院,北京100083；3.中国石油大学(北京)地球物理与信息工程学院,北京102249)



水平井测井解释评价技术综述

程庆昭1,魏修平2,宿伟3

(1.中国石化出版社有限公司,北京100011；2. 中国石化石油勘探开发研究院,北京100083；3.中国石油大学(北京)地球物理与信息工程学院,北京102249)

摘要：水平井应用广泛，但测井解释方面还缺少成熟、实用的方法和软件。分析提出了水平井测井解释上面临的主要问题，总结了针对双侧向电阻率的测井响应和环境校正的研究工作进展，发现影响双侧向电阻率测井响应的主要因素有井眼、井斜、层厚、围岩和钻井液侵入等，提出了多种校正方法。系统介绍了国内水平井测井解释的研究现状，在水平井测井仪器响应研究、岩石物理实验各向异性研究、水平井测井解释软件的研发方面做了详细分析。对水平井储层参数求解和储层流体识别进展做了全面的归纳和总结，最后分析了今后水平井测井解释评价技术的发展趋势，即开展三维复杂条件下数值模拟和反演研究，测井解释时需要将测井资料与地质相结合，致力于研制适合于研究区的测井解释评价技术，提高水平井测井解释评价的精度。

关键词：水平井；影响因素；环境校正；测井解释

水平井钻井技术在全球已被广泛应用，主要用于开发低渗透、裂缝性、薄层或稠油类油气藏。其具有3方面优势：一是钻遇更多物性较好的储层，从而提高采收率；二是提高单井油气产量；三是通过降低钻井密度，降低油气开采成本。

因其独特优势，水平井钻井技术在国内发展迅速，同时水平井解释技术日趋成熟，测井响应研究也取得了较好的应用效果；但有关水平井解释还存在一些问题，实际生产中多数油田依旧使用传统的直井解释方法。通过分析水平井解释难题，归纳总结水平井测井响应与解释评价方面的研究进展，为今后水平井解释方面的研究提供借鉴。

1 水平井测井解释面临问题

水平井钻井时并不只在目的层中穿越，会出现某些井段钻遇非储层的情况，同一套储层横向上流体性质也可能存在明显差异，因此储层“甜点”段的辨别、含油气性的确定在水平井测井解释中至关重要[1]。水平井井眼在地层中的空间位置不同于直井，井眼和钻井液侵入形状不再绕仪器轴旋转对称，使得经典的校正方法和解释模型不再适用，需要建立适合于水平井的校正方法和解释模型[2]。另外，测量仪器在水平井中常常存在偏心状态，对各种测井信号产生不同程度的影响，给水平井的解释工作造成一定困难[3]。

2 水平井井眼轨迹绘制

通常用测深、井斜角、方位角3个数据计算井眼轨迹空间坐标，得到东西位移、南北位移和垂深，再进行轨迹绘图[4-5]。根据井眼轨迹可确定顶底界面和水平延伸方向，为后续水平井解释奠定基础。井眼轨迹绘制的方法有很多，常用的有圆柱螺线法、三维投影变换法、最小曲率法等。开发平台及语言也多种多样，主要以VC、VB结合OpenGL或matlab为主。

3 水平井测井响应研究现状

国内各大油田针对水平井所使用的测井系列主要有自然伽马、电阻率和声波时差等。由于水平井井眼不同于直井，测井曲线的校正不能照搬直井，还需要对水平井测井曲线的环境校正进行调研与分析。通过测井响应研究明确测井曲线的影响因素及其影响程度，对正确求解储层参数及测井解释极为重要。

3.1 双侧向电阻率

国内外专家针对双侧向电阻率的测井响应和环境校正做了大量有益的研究工作。发现影响双侧向电阻率测井响应的主要因素有井眼、井斜、层厚、围岩和钻井液侵入等。

肖加奇等[6]采用三维元素法对定向井的双侧向测井响应进行了数值模拟计算，发现影响定向井中双侧向测井响应的因素有围岩层厚、侵入带、井眼和井斜等。

徐建华等[7]以偏心点电流源的电位格林函数为基础，求解测井响应并绘制侵入校正图版，由此求得原状地层电阻率和等效侵入半径。

高杰等[8]在三维有限元素法的基础上，采用快速反褶积法校正了定向井的双侧向测井曲线，但没有对实际井进行处理与分析。

邓少贵等[9]采用三维有限元方法研究了地层水平条件下层厚—围岩对双侧向测井的影响，并采用图版法快速、有效地实现了水平井的层厚—围岩校正。

谭茂金[10]针对大斜度井地层模型，采用三维有限元方法研制了井斜—围岩/层厚图版，实现了电阻率的快速校正；基于非线性最小二乘反演方法对钻井液侵入进行了有效校正，最终完成了水平井双侧向测井层厚/围岩校正图版(图1)。

3.2 声波时差

针对水平井和大斜度井中声波时差影响因素及校正方法，我国学者对此开展了很多工作。水平井中常出现声波时差测井响应特征与直井差异较大的现象，主要原因有两类：

一是地质原因，即应力各向异性影响、地层各向异性影响。各向异性使以井眼轴对称为前提条件设计的仪器依赖的地层模型不能被满足，导致水平井中声波时差测量值偏大或偏小。

另一方面为工程原因，包括仪器偏心影响、钻屑层影响、含气影响，受重力影响，仪器可能出现偏心测量状态；同时水平井井眼中常会出现由岩屑、泥饼混合而成的钻屑层，钻屑层较厚时可能会影响声波时差测井响应值(测井响应值偏高)；气井中还可能因地层及钻井液中充满气体而对测量产生一定影响，尤其在井眼的上倾段可能汇集较高浓度的气体，更易出现高声波时差测量值。

因此，水平井声波时差校正应考虑井眼、井斜、各向异性等环境因素的影响[11-14]。

4 水平井测井解释现状

水平井测井解释不同于传统直井解释，其包括的内容更加广泛，除常规储层四性关系外，还需要解释水平井井轨迹与油藏界面的位置关系。水平井测井解释也具有一定的不确定性和多解性。检验的标准首先是与测量值一致，同时要与地质、地震等信息相吻合。国内关于水平井测井解释的研究主要体现在以下3个方面[15]。

4.1 水平井测井仪器响应研究

对各类测井仪器进行数值模拟，研究其测井响应，对主要影响因素研制相应校正图版，对水平段测井曲线进行校正，然后按照直井的解释思路进行测井解释评价工作。

谭茂金等通过正演方法研究了双侧向在井眼、井斜、层厚—围岩和钻井液侵入方面的测井响应，制作了相应的校正图版，通过编程实现了水平井双侧向测井曲线的井眼、井斜、层厚和围岩校正；采用马奎特优化算法(Marquardt)分析了钻井液侵入对双侧向测井的影响，系统、全面地解决了水平井双侧向测井曲线的环境校正问题。该方法已在实际应用中取得了较好的应用效果，提高了储层“甜点”段识别的精度。

4.2 岩石物理实验各向异性研究

通过分析储层岩石在水平和垂直方向上的测量差异，研究水平井测井资料的各向异性校正问题，进而对水平井进行测井解释评价。于红岩等对敖南油田岩心样品进行各向异性测量分析，并做了声波、电阻率、渗透率和岩电参数的各向异性校正，利用校正后的曲线建立了适合于该地区的测井解释模型。结合邻井相同目的层段的测井结论对该地区部分水平井进行了测井解释，解释结论与试油结论的符合率达到85%，效果较好。

4.3 水平井测井解释软件的研发

国内水平井测井解释软件研发起步较晚，主要基于测井、地震和地质等资料，通过软件编制合理描述井眼轨迹与油藏的关系，得出测井解释结论。塔里木油田在水平井测井解释软件研发方面成果突出，研发的软件可直观显示井眼轨迹在储层空间中的分布状态，提高水平井横向预测能力。图2为塔里木油田某水平井成图系统软件的成果图，从中可以看出该井钻遇了两套横向延伸较为稳定的薄油层，同时给出了水平段的解释结论[16]。

5 储层参数求解与流体识别现状

5.1 储层参数求解

国内水平井测井解释基本上沿用直井的思路和方法。针对水平井空间分布的“特殊性”及储层的纵向和横向非均质性，将测井数据经过校正后用于储层参数的计算，求得的“甜点”段在精确度上得到了提高。目前直井储层参数求解方法如表1所示[17-21]。

5.2 储层流体识别

国内外专家在储层流体识别上做了大量的工作，取得了一些成果。针对水平井的储层流体识别方法有常规方法、非线性数学方法和新技术三大类[22-27](表2)。

表1　直井储层参数求解方法表

注： Δt—声波时差；m—胶结指数，随岩石胶结程度不同而变化，为1.5～3.0；Sw—含水饱和度。

表2　水平井储层流体识别方法表

6 国内水平井测井解释发展趋势

相对国外来说，我国水平井测井解释技术在数据采集、解释方法、测井曲线环境校正和成图系统建立等方面都较为落后[28]。“十二五”期间，国内自主研发多款水平井随钻仪器，同时水平井解释技术也得到了较大的提升和发展。水平井测井解释技术发展前景广阔，未来有以下4点值得关注。

(1)关注仪器测量原理的同时，应充分了解研究区域地质背景。通过引入地质条件约束将水平井解释简单化，综合测井、地质、钻井和录井等信息共同提高水平井测井解释的精度[29-30]。

(2)学习国外测井解释技术的同时，取其精华，针对具体问题，研发适合研究区的水平井测井解释技术。

(3)紧跟世界高端水平井解释技术，如水平井“超深探测”、“远探测”和“前视”等方面的研究[31-32]。

(4)开展三维复杂条件下数值模拟和反演研究，搞清各测井系列的环境影响因素，并对测井曲线进行较为精准的校正[33-35]。

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Summary of Horizontal Well Logging Interpretation and Evaluation Technology

Cheng Qingzhao1, Wei Xiuping2, Su Wei3

(1.ChinaPetrochemicalPressCo.Ltd.,Beijing100011,China;2.PetroleumExplorationandProductionResearchInstitute,SINOPEC,Beijing100083,China;3.CollegeofGeophysicsandInformationEngieering,ChinaUniversityofPetroleum，Beijing102249,China)

Abstract:Horizontal well drilling technology has been widely used, but mature and feasible methods and software are insufficient for logging interpretation. We analyzed and proposed major problems faced by horizontal well logging interpretation, and summed up the research progress in logging response and environmental correction for dual-lateral resistivity. And we found that the major factors influencing dual-lateral resistivity logging response included borehole, well deviation, depth of stratum, surrounding rock, drilling fluid invasion and so on, and put forward multiple correction methods. Furthermore, we systematically introduced the current state of research on domestic horizontal well logging interpretation, and made detailed analysis on horizontal well logging apparatus response research, rock physical experiment anisotropic research, and development of horizontal well logging interpretation software. By thoroughly summarizing the solution of horizontal well reservoir parameters and reservoir fluids identification progress, we finally analyzed the development trend of horizontal well logging interpretation and evaluation technology in the future, i.e. carrying out numerical simulation and inversion study under 3D complex conditions, combining logging data with geologic data for logging interpretation, concentrating on developing the logging interpretation and evaluation technology applicable for the study area, and improving the accuracy of horizontal well logging interpretation and evaluation.

Key words:horizontal well; influential factor; environmental correction; logging interpretation

第一作者简介：程庆昭( 1982 年生)，男，硕士，编辑，主要从事油气田开发编辑工作。邮箱：cqzhao0907@163.com。

中图分类号：TE631.84

文献标识码:A