一种基于邻井资料的曲线标准化方法及其实现

张红祥 胡洪

摘 要： 某油田59年内先后完钻1700余口井，测井系列繁多、测井时间跨度长。传统的直方图和趋势面分析方法造成标准化后的曲线不能正确反映地层的平面沉积特征，地层非均质性被削弱，不利于后期的油藏建模及数值模拟。文章利用直方图统计标准层标准值，用克里金算法拟合趋势面，通过参照邻井曲线标准值范围删除异常值对趋势面进行优化，创建了适合本地区的测井曲线标准化方法并进行软件实现，整个过程引入了研究人员自己地质认识，使标准化结果更符合地质实际，得到了油田专家的高度认可。

关键词： 测井曲线； 标准化； 直方图； 趋势面优化； 地质认识

中图分类号：TP399 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2018）10-39-03

Abstract： More than 1，700 wells have been drilled in a certain oilfield during the last 59 years， with a wide range of logging series and long logging time span. The standardized curve caused by the traditional histogram and trend surface method cannot correctly reflect the plane sedimentary characteristics of the stratum， which is unfavorable to the later reservoir modeling and numerical simulation. This paper uses the histogram to calculate the standard layer and its standard value， utilizes the Kriging algorithm to fit the trend surface， optimizes the trend surface by deleting the outlier via referring to the standard value range of the neighborhood well curve， and creates a standardized method for the logging curve suitable for the region and then implements the software. The whole process has introduced the researchers' own geological understanding， making the standardized results more consistent with the geological reality， and it is highly recognized by oilfield experts.

Key words： logging curve； standardization； histogram； trend surface optimization； geological understanding

0 引言

测井曲线可间接反映地下介质的岩性、物性和含油性特征。然而，实际工作中由于受泥浆、井径和仪器等测量因素的影响，再加上一个油田在长期的勘探与开发过程中，所有井的测井曲线很难保证是用同一类型的仪器、相同的标准刻度器以及统一的操作方式进行测量的，故各井的测量数据间必然存在以刻度因素为主的误差[1]。把各个井的测量值转化为在标准刻度下的测井值即为标准化过程。其目的主要是消除或减少系统误差，使得测井资料能真实反映地质特征。

某油藏从1956年进行构造预探钻井至今已经历59年开发历程，共钻遇1734口，其中1687口有曲线。表1为该油田测井系列统计表，从表1可以看出：油田钻井时间跨度大、测井系列较多，需严格进行测井曲线标准化工作，才能保证储层参数计算、测井解释、沉积相关研究以及储量计算的可靠性。

1 曲线标准化方法的选择

目前在多井评价与油藏描述当中，存在频率直方图、频率交会图、多维直方图、趋势面分析法、均值-方差等多种测井曲线标准化方法，油田用得最多的当属频率直方图法和趋势面分析法。实际研究工作中我们认为，这两种方法都不适用于当前工区，原因有以下。

⑴ 频率直方图法

这种方法有三个处理方向：一是利用关键井标准层经过环境影响校正后的测井数据（如中子、密度、声波时差等）作直方图（包括多维直方图）、频率交会图作为测井数据标准化的刻度模式，通过分析各井标准层测井数据的频率分布，并逐一与油田标准模式进行相关对比，检查各测井数据的可靠性，并确定校正量[2]。二是以工区标准层的直方图作为油田标准模式，其他井与该图作对比，确定校正量。三是研究人员直接确定一个标准值，统计工区内每口井的标准层的标准值，其他井与该值作对比来确定校正量。以上三个方法有同样的弊端：假设标准层有完全相同的岩性、电性或含油性质。这个隐含的假设假定所有标准层不具有变异性，而实际上它们是随机的。直方图频率分析法会把标准层特征值校正到同一值上去，如果真实趋势存在，在标准化处理过程中就会被排除掉，导致曲线不能正确地反映地层的平面沉积特征，地层非均质性将没法研究，这不利于后期的油藏建模及数值模拟。而且，一般曲线值分布较宽，在双峰或多峰的情况下，该方法不能很好的完成标准化处理[3]。

⑵ 多元擬合趋势面分析法

1981年Doveton提出趋势面的定量分析方法来分析研究测井曲线标准化的问题，它主要是依据物质的某一物理参数的测量值，来研究其空间分布特征及变化规律的方法。其实质是把一批数据值标记在各井（某个层位）的点坐标上，然后把这些数据与横纵坐标做趋势拟合，拟合的曲面称为趋势面，各个数据点与该趋势面的差异即为校正量[4]。该方法的假设前提是研究区域的各类性质具有趋势。基于多元拟合的趋势面分析法，在一定程度上能反映地层的沉积规律。但是，曲线异常值直接参与拟合，会造成局部区域井标准层标准值整体偏大或偏小。一般在整个小区域曲线都存在异常的地段，这种方法将不能对其进行有效校正，数学方法的直接拟合将造成整个趋势面保留这类异常趋势[5]。

⑶ 本文方法

基于单独使用直方图频率分析法和趋势面分析法都存在一定弊端，本文提出了一种以趋势面分析法为主、直方图频率分析法为辅，两种方法相结合的标准化方法，具体流程（图1）如下：

① 做标准层频率直方图，对标准层的取值范围、标准层的主要分布区间有清晰的认识；

② 采用克里金算法（克里金算法能清晰反映出每个异常点的分布位置），制作标准层趋势面图；

③ 在趋势面上删除整体小区域标准值不在直方图统计标准值主要分布区间的所有井，更新趋势面；

④ 参照周围邻井标准值，删除单口标准层标准值异常的井（比如：周围邻井标准值是10左右，而其中一口井标准值是3，那么标准值为3的井曲线存在异常需要校正，不能参与趋势面拟合），更新趋势面；

⑤ 利用趋势面拟合结果计算每口井对应值，与原标准层特征值相减（或相除），得到每口井的曲线校正量；

⑥ 同理，统计目的层曲线幅度值，先做幅度频率直方图，后结合趋势面以及邻井曲线幅度值，作曲线幅度趋势面等值图，对曲线幅度进行校正。

曲线幅度校正方法主要应用于GR曲线，以增加曲线的岩性识别能力。电阻率和孔隙度曲线幅度关系到儲层油水层识别能力，应采取保守校正，即只校正明显幅度异常的少量井。

2 系统设计

采用面向对象的系统分析与设计方法通过对系统架构、功能模块设计，建立了“基于邻井资料分析的曲线标准化系统”，满足油气田测井曲线标准化的需求[6-7]。

2.1 总体架构设计

整个系统分为数据层、数据服务层、应用支撑层和应用层四层架构。数据层提供数据接口直连油田专业数据库提取标准化所需各类数据，数据服务层包括数据访问、数据管理和数据接口三部分，应用支撑层提供应用层所需的各类成图组件和定制工具。

2.2 功能架构设计

包括测井计算器、标准层智能选择工具，直方图统计、趋势面提取、二维导航工具和标准化成果应用六个功能模块（图2）。

2.3 系统主要功能子系统

⑴ 标准层智能选择

标准层一般选择沉积稳定、具有一定厚度，岩性、电性特征明显，全区分布广泛的层。人为划分一口井某段作为标准层后，系统会根据该段测井曲线形态结合地质等时原理自动划分其他井标准层，大大节约了研究人员工作时间。

⑵ 直方图统计

通过频率直方图工具统计每口井标准层特征值（图3）。

⑶ 趋势面提取及分析

以标准值为基础数据，使用克里金算法自动生成趋势面（图4（a））。

⑷ 趋势面改进

在趋势面上，判断明显异于邻井的数据点，删除后重新生成趋势面（图4（b））。

⑸ 标准化成果应用

以井位坐标作为定位工具，自动读取井位对应趋势面值，与原特征值作差异分析，求出校正量，并批量应用于全区。从图4的标准化校正前后对比图可以看出：与邻近点对比，原始趋势面存在的异常高值和异常低值，经标准化处理后全部消失，对异常井进行校正同时，还保留了整个油藏的平面趋势。

3 总结

传统直方图分析法会把标准层特征值校正到同一值上去，导致曲线不能正确的反映地层的平面沉积特征，地层非均质性被大大削除，不利于后期的油藏建模及数值模拟。而传统趋势面方法利用数据模型直接拟合地层趋势，拟合后的趋势面很大程度上不能反映地层实际情况。

本文通过直方图统计标准层特征值，用克里金算法拟合趋势面（传统算法主要采用多元回归方法），并参照邻井曲线标准值范围删除异常值，对趋势面进行重构、优化，最终完成本地区的测井曲线标准化操作。与传统的直方图或趋势面分析方法相比较，这种采用邻井资料与直方图、改进趋势面相结合的方法，充分利用了研究人员自己的地质认识，在曲线标准化校正的同时保留了地层真实趋势，处理后测井曲线更符合油田实际，有极大的推广应用价值。同时，在划分标准层和特征值统计可视化方面，计算机批处理技术的引入，极大地提高了研究人员工作效率，缩短了研究周期。

参考文献（References）：

[1] 高红艳.针对探井三孔隙度测井曲线的标准化方法[J].西部探矿工程，2006.12：112-114

[2] 高树芳，范玲，梁晓宇，王培春.测井曲线标准化方法及其对测井解释结果的影响[J].国外测井技术，2008.2：17-18

[3] 宋延杰，白新华，肖占山，徐德龙，王国勇.中子伽马重复测井识别气层和气层动用程度[J].大庆石油学院学报，2002.1：1-4

[4] 邹德江，于兴河，王晓畅，石石，苏燕.油藏研究中测井曲线标准化优化方法探讨[J].石油地质与工程，2007.4：55-57

[5] 谭茂金，范宜仁，张晋言.测井数据标准化方法研究及软件设计[J].物探化探计算技术，2006.3：219-223

[6] 邵维忠，杨芙清.面向对象的系统分析[M].清华大学出版社，2006.

[7] 理查德 f.施密特（richard f. schmidt）（著），江贺（译）.软件工程：架构驱动的软件开发[M].机械工业出版社，2016.