“二步法”测井曲线校正及其应用效果分析

2020-11-09牛华伟安勤华刘婷婷

海洋石油 2020年3期

钟翔，牛华伟，安勤华，刘婷婷

（中国石油化工股份有限公司上海海洋油气分公司，上海 200120）

相对于地震资料，测井具有很高的纵向分辨率。测井数据不但是识别岩性、判定流体性质的主要依据，而且是分析岩石物性和流体特征的基础。因此准确的、高质量的测井资料（尤其是声波和密度）对储层和油气预测至关重要。遗憾的是，由于钻头的震动、钻速的变化、地层胶结程度不一以及泥浆浸泡时间过长等原因，导致地层坍塌，井眼扩大，从而影响测井数据的质量[1]。

测井曲线的质量主要受两个方面的影响：一是井径，二是泥浆。当井壁出现塌陷，测井仪器在垮塌处测量的信号往往不是地层特性的真实反映。在扩径处，密度测井由于探测深度小而受影响最大，补偿声波测井受影响稍小；深侧向电阻率由于探测深度大而基本不受影响。所以，在应用测井曲线之前要进行处理，从而消除非地质因素对测井曲线的影响。

常用的校正方法有扩径校正法、标准层统计分析法、岩石物理建模法等，其中标准层统计法在生产中应用最多，例如伊振林、谢月芳等提出的直接利用伽马曲线进行拟合的方法[2-3]；姜勇提出的多参数拟合方法[4]等，都属于此类方法。这种方法需要校正人员对原始资料有充分认识，具有一定的测井校正经验；而且参考曲线与目标曲线要有良好的相关性；不足之处是校正的效果容易受到选取的标准层段和参考曲线的影响，如若参考曲线有问题，对校正的曲线问题亦比较大。因此适用于曲线质量整体较好，仅需局部校正的曲线；岩石物理建模法[5]即利用本区岩石物理模型正演的各类曲线替换畸变失真的曲线即可得到校正后的新曲线。该方法较多的用于横波速度的估算[6]，而且对于基础资料较多、需要校正的曲线质量整体较差的情况比较适合。由于岩石物理建模需要较多的基础资料和参数，如果资料不全或参数选区不准确，则会影响校正的质量。

通过前述分析，可知每种校正方法都有自己的适用条件和优缺点，目前的测井曲线校正往往选择其中的某一种方法。对于深层低渗储层而言，储层、非储层岩石物性差异小，岩石物理参数对气测、水层的敏感性差，从而对测井数据校正提出了更高的要求。

本文提出的“两步法”测井数据校正，第一步采用统计分析法对泥岩扩径段进行校正；第二步采用岩石物理建模法，对曲线拼接的异常段、不符合岩石物理规律的异常值段等进行校正，取得了比较好的效果。

1 工区背景

研究区位于东海西湖凹陷中央背斜带北部，深部渐新统花港组地层为一套湖相背景下的辫状河三角洲沉积特征，岩性为粗碎屑岩夹泥岩和煤。花港组上段主要为低孔低渗储层。花港组下段主要为特低孔特低渗储层。

图1是研究区典型井目的层花港组井段的测井曲线及测井解释结果综合显示图。由图可知，工区总体测井资料比较齐全，测井质量相对较好，但在泥岩段，普遍存在一定的扩径影响，测量声波和密度值较低，明显不合理，需要做环境校正；另外对于其它井曲线的质量检查发现，不同回次的曲线拼接处存在问题，部分曲线段有异常值，部分井缺少横波声波曲线。

针对工区测井声波及密度曲线存在的这些问题，在本次研究中，采用经验公式（Faust、Ikon、Greenberg-Castagna公式）和Xu-White岩石物理建模“两步法”进行测井曲线的校正。经过试验和修正，最终确定了适合工区的校正参数。

图1 K5井H3-H4段主要测井与测井解释结果综合显示图

2 方法流程

“两步法”是指对原始纵波速度Vp、密度Den和横波速度Vs，均分两步进行校正，从而达到既消除扩径、拼接、异常值影响以及填补曲线缺失的效果，又最大限度保留原始曲线特征，得到较理想的纵波速度、横波速度和密度曲线，为岩石物理分析提供高质量的基础数据。

“两步法”技术路线见图2。

图2 “两步法”曲线校正技术路线图

（1）对于Vp：先利用经验公式（Faust）校正扩径段，再利用岩石物理Xu-White模型岩性优化结果校正值域异常处；

（2）对Den：先利用经验公式（Ikon）校正泥岩扩径段，再利用岩石物理Xu-White模型校正砂岩段不合理细节；

（3）对Vs：先利用经验公式（Greenberg-Castagna）校正泥岩扩径段，再利用岩石物理Xu-White模型估算的横波校正不合理细节。

利用估算的曲线与实测曲线进行质量控制，确定建模参数的合理性，进而利用这套参数对工区内其它缺失横波数据进行横波估算。

2.1 第一步校正：经验公式法

首先利用井径曲线确定需要扩径校正的曲线段，并标识出来，然后利用经验公式拟合值替换异常段，而在其它曲线段，保留原始曲线。

（1）Faust公式（Vp一次校正）

通常情况下，在泥岩段，电阻率与纵波速度之间存在着一定的经验关系，即Faust公式（式（1）），用于表征地层电阻率与声波之间的统计关系：

式中，K，a，b为不同地区的地层参数；D为深度，m；Vp为纵波速度，m/s；R为电阻率，ohm·m。由前述可知，深侧向电阻率受井径影响很小，这样只要求取目标区域的地层参数，就可以对扩径井段的Vp进行校正。对满足Faust公式适用条件的研究区域来说，同一沉积环境下K，a，b是固定的[7]。本次研究我们选取研究区同一地层质量好的井段的测井曲线，通过分析、拟合，求得相关参数。

本次选取K=2420，a=0.16667，b=3.281。

（2）Ikon法校正（Den一次校正）

对于密度的估算有很多种方法，最常用的经验公式法是Gardner方程（1974）方程[8]，主要是利用已有的Vp信息，寻找Vp与Den的线性或非线性关系，得到回归方程，从而估算出密度。

通常，对Gardner方程的求解，需要指定两个常数参数，对于不同类型的岩石，具有不同的参数设置，本区砂岩、泥岩的Gardner方程见式（2）、式（3）。

Gardner砂岩：

Gardner泥岩：

对于存在多种岩性的情况，Ikon Science公司提出，可利用岩性含量曲线，并设置各岩性的Gardner方程参数来估算密度，即

式中：ti为第i个组分岩性所对应的Gardner方程，Vi为第i个组分岩性的岩性含量。因此，我们可以利用已有的砂岩、泥岩含量曲线，通过不断试验Gardner方程得到一条和原始密度较为一致的估算密度曲线，然后利用该曲线得到的Gardner方程来求取井径扩径段的密度曲线。

（3）Greenberg-Castagna法校正（Vs一次校正）

Greenberg-Castagna（G-C）公式法是根据岩石样品纵波速度和横波速度的测量数据和测井数据，应用统计方法建立的横波速度预测方法[9]。1985年，Castagna发表了一篇关于Vp/Vs的实验室和现场测量的文章，得出对于主要由黏土或粉砂级颗粒组成的碎屑硅质岩来说，Vp/Vs非常稳定的结论，并将这种关系称之为泥岩基线，其速度关系式为：其中速度的单位为km/s。

Greenberg和Castagna（1992）针对各种水饱和岩性，给出了另外的Vp-Vs的变换式（单位为km/s）：

砂岩：

石灰岩：

白云岩：

页岩：

进一步，如果我们知道了组成岩石的各种岩性及其百分含量，同样可以输入其百分比进行加权计算。

需要指出的是，Greenberg-Castagna公式法假定的为水饱和岩石，当实际使用时，需要用油饱和、气饱和、或实际含油含气饱和度曲线进行Gassmann流体替代，进行迭代处理得到含流体情况时的估算横波曲线。Castagna（2000）指出，对于特定现场水饱和砂岩，估算出的气饱和情形的速度对孔隙度非常敏感，也就是说，为了求得气饱和情形的泊松比曲线，需要导出局部的密度-速度关系或趋势。与速度-密度变换式相比，Vp-Vs的变换式更为稳定。

对于G-C公式，同样可以参考Ikon密度计算的方法，加入岩性含量曲线，从而改进了单一岩性经验公式计算带来的误差，更加符合实际地质规律。因此，我们可以利用已有的砂岩含量曲线、泥岩含量曲线，通过不断实验G-C公式的常数参数，得到一条和原始横波较为一致的估算横波曲线（图3）。