基于综合录井参数的随钻储层物性识别评价方法和装置
技术领域
本发明涉及石油勘探开发领域,具体说是一种基于综合录井参数的随钻储层物性识别评价方法和装置。
背景技术
钻头破碎岩石所需能量与岩石强度有关,钻头做功实现破岩钻进;R.Teale提出了在钻进岩石过程中机械比能(钻头做功能耗)的概念,即钻头在钻压和扭矩作用下破碎单位体积岩石做的功(所需要的机械能量)。这一概念将破碎单位体积岩石所需能量它反映钻头的破岩效率,因此为钻井提供了一种评价钻井效率的方法,比能越大,说明钻头破岩效率越低,钻头与地层适应性越差,钻井参数有待优化。
钻头破碎岩石所需能量与岩石强度有关,因而钻头做功大小与地层物性好坏(孔隙度、渗透率)呈正相关,为此可为地层物性评价提供依据,钻头做功能耗越大,地层强度越大,物性条件越差,反之越好。现有的地层物性评价技术中由于都是基于钻后的物性评价,因此在物性评价的时效性和随钻方面处于空白,受钻井周期和其他工程因素的影响,尤其在碳酸盐岩地层、火山岩地层、以及泥岩裂缝型储层中,钻后评价存在着严重的滞后性。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种基于综合录井参数的随钻储层物性识别评价方法和装置,可以在随钻时利用钻头做功能耗有效地评估出储层孔隙度大小以及对储层进行物性分级,以解决钻后物性识别评价的时效性滞后、连续性差、准确性差的问题。
第一方面,本发明提供了一种基于综合录井参数的随钻储层物性识别评价方法,其特征在于,包括:
第一步,采集综合录井工程资料;
所述综合录井工程资料通过综合录井仪采集钻头每进尺0.1m的钻压Pi、钻头扭矩T、钻头转速n、机械钻速v、钻头直径dB和钻时Z数据;
第二步,计算钻头做功能耗Ei;
所述钻头做功能耗Ei通过经典机械比能模型计算每0.1m的钻头做功能耗Ei;
第三步,计算钻头做功时垂向钻头做功能耗WH和切向钻头做功能耗WL;
第四步,计算钻头做功能耗趋势值
所述计算钻头做功能耗趋势值是m个所述钻头做功能耗Ei平均值,m∈[3,10],j=1,2,3,4;
第五步,计算钻头做功能耗比值Wbi;
所述钻头做功能耗比值Wbi为所述钻头做功能耗Ei和所述钻头做功能耗趋势值的比值,Wbi∈(0,1);
第六步,计算钻头做功能耗比值Wbi整体样本标准差σ;
第七步,计算交汇面积S,判断储层孔隙度大小;
所述交汇面积S通过利用所述垂向钻头做功能耗WH和所述切向钻头做功能耗WL对钻头深度h的积分得出:
其中h为钻头深度,h2>h1;
第八步,储层进行物性分级;
所述储层进行物性分级的判断方式如下:
第一次判断:
记所述钻头做功能耗比值Wbi为第一个样本Wbj,计算所述第一个样本Wbj的平均值,记为第一个平均值
所述且Wbj<1-σ,则判断为储层段,满足所述且Wbj<1-σ的Wbj记为第二个子样本Wcj,进入第二次判断,否则为非储层段,停止判断;
第二次判断:
计算所述第二个子样本Wcj的平均值,记为第二个平均值
所述且1-2σ<Wcj<1-σ,满足且1-2σ<Wcj<1-σ的所有值Wcj记为第三个子样本Wdj,进入第三次判断,否则判断为次级段,停止判断;
第三次判断:
计算第三个子样本Wdj的平均值,记为第三个平均值
所述且1-3σ<Wdj<1-2σ,满足所述且1-3σ<Wdj<1-2σ的所有值Wdj记为第四个子样本Wej,进入第四次判断,否则判断为中级段,停止判断;
第四次判断:
计算第四个子样本Wej的平均值,记为第四个平均值
所述且Wej<1-3σ,则判断为优级段,停止判断,否则判断为良级段,停止判断。
优选地,所述的一种基于综合录井参数的随钻储层物性识别评价方法的经典机械比能模型为:
优选地,所述的一种基于综合录井参数的随钻储层物性识别评价方法的钻头做功时垂向钻头做功能耗WH和切向钻头做功能耗WL计算公式分别为;
其中,a为同一钻头最大钻压的地层经验数据;b为同一钻头最大转速的地层经验数据。
优选地,所述的一种基于综合录井参数的随钻储层物性识别评价方法的所述钻头做功能耗Ei采用五点钟形法滤波处理,所述经滤波处理公式为Ei *=β(Ei-2+Ei+2)+γ(Ei-1+Ei+1)+εEi;
其中,所述β取值为0.11,γ取值为0.24,ε取值为0.3。
优选地,所述的一种基于综合录井参数的随钻储层物性识别评价方法的计算钻头做功能耗趋势值的方法采用滑动均值法;
其中,
m∈[3,10],j=2,3,4。
优选地,所述的一种基于综合录井参数的随钻储层物性识别评价方法中m取值为5。
第二方面,本发明提供了一种基于综合录井参数的随钻储层物性识别评价装置,包括:综合录井工程资料采集装置,所述综合录井工程资料采集装置分别与钻头做功能耗Ei计算装置和钻头做功时垂向钻头做功能耗WH和切向钻头做功能耗WL计算装置连接;所述钻头做功能耗Ei计算装置与钻头做功能耗趋势值计算装置连接,所述钻头做功能耗趋势值计算装置与钻头做功能耗比值Wbi计算装置连接,所述钻头做功能耗比值Wbi计算装置与储层物性分级装置连接;所述钻头做功时垂向钻头做功能耗WH和切向钻头做功能耗WL计算装置与交汇面积S计算与储层孔隙度大小判断装置连接;
所述综合录井工程资料采集装置采集钻头每进尺0.1m的综合录井工程资料,包括钻压Pi、钻头扭矩T、钻头转速n、机械钻速v、钻头直径dB和钻时Z;
所述钻头做功能耗Ei计算装置,用于计算每0.1m的钻头做功能耗Ei;
所述钻头做功能耗趋势值计算装置用于计算m个所述钻头做功能耗Ei平均值得到钻头做功能耗趋势值m∈[3,10],j=1,2,3,4;
所述钻头做功能耗比值Wbi计算装置用于计算所述钻头做功能耗Ei和所述钻头做功能耗趋势值的比值,得到钻头做功能耗比值Wb;
所述交汇面积S计算与储层孔隙度大小判断装置用于计算交汇面积S,根据所述交汇面积S判断储层孔隙度大小,其中所述交汇面积S通过利用所述垂向钻头做功能耗WH和所述切向钻头做功能耗WL对钻头深度h的积分得出;
所述储层物性分级装置对储层进行物性分级的判断方式如下:
第一次判断装置:
记所述钻头做功能耗比值Wbi为第一个样本Wbj,计算所述第一个样本Wbj的平均值,记为第一个平均值
所述且Wbj<1-σ,则判断为储层段,满足所述且Wbj<1-σ的Wbj记为第二个子样本Wcj,进入第二次判断装置,否则为非储层段,停止判断;
第二次判断装置:
计算所述第二个子样本Wcj的平均值,记为第二个平均值
所述且1-2σ<Wcj<1-σ,满足且1-2σ<Wcj<1-σ的所有值Wcj记为第三个子样本Wdj,进入第三次判断装置,否则判断为次级段,停止判断;
第三次判断装置:
计算第三个子样本Wdj的平均值,记为第三个平均值
所述且1-3σ<Wdj<1-2σ,满足所述且1-3σ<Wdj<1-2σ的所有值Wdj记为第四个子样本Wej,进入第四次判断装置,否则判断为中级段,停止判断;
第四次判断装置:
计算第四个子样本Wej的平均值,记为第四个平均值
所述且Wej<1-3σ,则判断为优级段,停止判断,否则判断为良级段,停止判断。
优选地,所述所述钻头做功能耗Ei计算装置采用经典机械比能模型进行计算;
其中,所述经典机械比能模型为:
优选地,所述钻头做功时垂向钻头做功能耗WH和切向钻头做功能耗WL计算装置的计算公式分别为:
其中,a为同一钻头最大钻压的地层经验数据;b为同一钻头最大转速的地层经验数据。
优选地,所述钻头做功能耗Ei计算装置采用五点钟形法滤波处理,所述经滤波处理公式为Ei *=β(Ei-2+Ei+2)+γ(Ei-1+Ei+1)+εEi;
其中,所述β取值为0.11,γ取值为0.24,ε取值为0.3;
优选地,所述钻头做功能耗趋势点计算装置采用滑动均值法求取;
其中,m∈[3,10],j=1,2,3,4,…。
本发明具有如下有益效果:
本发明提供一种基于综合录井参数的随钻储层物性识别评价方法和装置,可以在随钻时计算出垂向和切向钻头做功的交汇面积S,利用交汇面积S有效地评估出储层孔隙度大小,同时利用求取的钻头做功参数可以对储层进行物性分级,以解决测井物性评价时效性滞后、录井物性评价连续性差、准确性差等问题,为获取地层第一手物性资料提供可行性方案,弥补了测井在钻后评价中因井眼垮塌等因素影响而造成的物性评价失真的问题。
附图说明
通过以下参考附图对本发明实施例的描述,本发明的上述以及其它目的、特征和优点更为清楚,在图例中:
图1是本发明的储层物性识别评价方法的流程框图;
图2是本发明判断储层孔隙度大小的流程示意图;
图3是本发明判断储层进行物性分级的流程示意图;
图4是本发明的储层物性识别评价装置的示意框图;
图5是本发明判断储层进行物性分级装置的流程示意图。
具体实施方式
以下基于实例对本发明进行描述,但是值得说明的是,本发明并不限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中,详尽描述了一些特定的细节部分。然而,对于没有详尽描述的部分,本领域技术人员也完全可以理解本发明。
此外,本领域普通技术人员应当理解,所提供的附图只是为说明本发明的目的、特征和优点,附图并不是实际按照比例绘制的。
同时,除非上下文明确要求,否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义;也就是说,是“包含但不限于”的含义。
图1是本发明的储层物性识别评价方法的流程框图。如图1所示,第一步101,采集综合录井工程资料,通过综合录井仪采集钻头每进尺0.1m的钻压Pi、钻头扭矩T、钻头转速n、机械钻速v、钻头直径dB和钻时Z参数。
第二步102,计算钻头做功能耗Ei,钻头做功能耗Ei通过经典机械比能模型计算每0.1m的钻头做功能耗Ei;
所述经典机械比能模型为:
对所述钻头做功能耗Ei采用五点钟形法滤波处理,经滤波处理得到Ei=0.11(Ei-2+Ei+2)+0.24(Ei-1+Ei+1)+0.3Ei;
第三步103,计算钻头做功时垂向钻头做功能耗WH和切向钻头做功能耗WL,钻头做功时垂向钻头做功能耗WH和切向钻头做功能耗WL通过第一步101所述综合录井工程资料、垂向钻头做功能耗公式和切向钻头做功能耗公式计算得出;
其中,垂向钻头做功能耗公式
其中,切向钻头做功能耗公式
公式中,a为同一钻头最大钻压的地层经验数据;b为同一钻头最大转速的地层经验数据。
第四步104,计算钻头做功能耗趋势值所述计算钻头做功能耗趋势值采用滑动均值法计算,选取5个所述钻头做功能耗Ei作为一组,依次计算钻头做功能耗趋势值
其中,j=2,3,4。
第五步105,计算钻头做功能耗比值Wbi,钻头做功能耗比值Wbi为所述钻头做功能耗Ei和所述钻头做功能耗趋势值的比值,
第六步106,计算钻头做功能耗比值Wbi整体样本标准差σ;整体样本标准差为:
其中,μ为Wbi的数学期望值,样本总量为N;
第七步107,计算交汇面积S,所述交汇面积S通过利用所述垂向钻头做功能耗WH和所述切向钻头做功能耗WL对钻头深度h的积分得出:
其中h为钻头深度,h2>h1;交汇面积S具体判断储层孔隙度大小的方法在图2中进行详细说明。
第八步108,对储层进行物性分级,根据样本标准差σ、钻头做功能耗比值Wbi均值及Wbi子样本的均值对储层进行物性分级,对储层进行物性分级的判断方式在图3中详细描述。
图2是本发明判断储层间空隙大小的流程示意图。如图2所示,在图1中第七步107计算交汇面积S,通过步骤201对交汇面积S是否大于0进行判断,交汇面积S>0时,为正向交汇202,说明储层孔隙度小,交汇面积S≤0时,为负向交汇204,储层孔隙度大;正向交汇202时,交汇面积S越大表示储层孔隙越不发育,物性越差;负向交汇204时,交汇面积S越大表示储层孔隙越发育,物性越好。
图3是本发明判断储层进行物性分级的流程示意图。如图3所示:
步骤301,记所述钻头做功能耗比值Wbi为第一个样本Wbj,,进入步骤302;
步骤302,计算第一个样本Wbj的平均值,记为第一个平均值 进入步骤303;
步骤303,第一个样本Wbj<第一个平均值且第一个样本Wbj<1-σ,则判断为储层段B,进入步骤304,否则为非储层段A,停止判断;
步骤304,记录满足且Wbj<1-σ的Wbj,记为第二个子样本Wcj,进入步骤305;
步骤305,计算所述第二个子样本Wcj的平均值,记为第二个平均值
即其中,m为Wcj的个数,进入步骤306;
步骤306,第二个子样本Wcj<第二个平均值且1-2σ<第二个子样本Wcj<1-σ,进入步骤307,否则判断为次级段C,停止判断;
步骤307,记录满足且1-2σ<Wcj<1-σ的所有值Wcj,记为第三个子样本Wdj,进入步骤308;
步骤308,计算第三个子样本Wdj的平均值,记为第三个平均值即其中,n为Wdj的个数,进入步骤309;
步骤309,第三个子样本Wdj<第三个平均值且1-3σ<第三个子样本Wdj<1-2σ,则进入步骤310,否则判断为中级段D,停止判断;
步骤310,记录满足的所有值Wdj,记为第四个子样本Wej,进入步骤311;
步骤311,计算第四个子样本的平均值,记为第四个平均值即其中,p为Wej的个数,进入步骤312;
步骤312,第四个子样本Wej<四个平均值且第四个子样本Wej<1-3σ,则判断为优级段F,停止判断,否则判断为良级段E,停止判断;
其中,步骤301、步骤302和步骤303为第一次判断;步骤304、步骤305和步骤306为第二次判断;步骤307、步骤308和步骤309为第三次判断;步骤310、步骤311和步骤312为第四次判断。
图4是本发明的储层物性识别评价装置的示意框图。如图4所示,一种基于综合录井参数的随钻储层物性识别评价装置包括:综合录井工程资料采集装置401,综合录井工程资料采集装置分别与钻头做功能耗Ei计算装置402和钻头做功时垂向钻头做功能耗WH和切向钻头做功能耗WL计算装置403连接;钻头做功能耗Ei计算装置402与钻头做功能耗趋势值计算装置404连接,钻头做功能耗趋势值计算装置404与钻头做功能耗比值Wbi计算装置405连接,钻头做功能耗比值Wbi计算装置405与钻头做功能耗比值整体样本标准差σ计算装置406连接,钻头做功能耗比值整体样本标准差σ计算装置406与储层物性分级装置408连接;
钻头做功能耗比值Wbi计算装置405与储层物性分级装置408连接;钻头做功时垂向钻头做功能耗WH和切向钻头做功能耗WL计算装置403与交汇面积S计算与储层孔隙度大小判断装置407连接。
综合录井工程资料采集装置401采集钻头每进尺0.1m的综合录井工程资料,包括钻压Pi、钻头扭矩T、钻头转速n、机械钻速v、钻头直径dB和钻时Z。
钻头做功能耗Ei计算装置402,用于计算每0.1m的钻头做功能耗Ei。
钻头做功能耗趋势值计算装置404用于计算m个所述钻头做功能耗Ei平均值得到钻头做功能耗趋势值m∈[3,10],j=1,2,3,4。
所述钻头做功能耗比值Wbi计算装置405用于计算所述钻头做功能耗Ei和所述钻头做功能耗趋势值的比值,得到钻头做功能耗比值Wb。
交汇面积S计算与储层孔隙度大小判断装置407用于计算交汇面积S,根据所述交汇面积S判断储层孔隙度大小,其中所述交汇面积S通过利用所述垂向钻头做功能耗WH和所述切向钻头做功能耗WL对钻头深度h的积分得出。
进一步地,交汇面积S>0时,为正向交汇,说明储层孔隙度小,交汇面积S≤0时,为负向交汇,储层孔隙度大;正向交汇时,交汇面积S越大表示储层孔隙越不发育,物性越差;负向交汇时,交汇面积S越大表示储层孔隙越发育,物性越好。
所述储层物性分级装置408是利用所述钻头做功能耗比值Wbi计算装置405的钻头做功能耗比值Wbi均值及Wbi中子样本的均值和钻头做功能耗比值整体样本标准差σ计算装置406计算的样本标准差σ对储层进行物性分级,对储层进行物性分级的判断方式如图5所示。
图5是本发明判断储层进行物性分级装置的流程示意图,如图5所示:
第一次判断装置:
记所述钻头做功能耗比值Wbi为第一个样本Wbj,计算所述第一个样本Wbj的平均值,记为第一个平均值
所述且Wbj<1-σ,则判断为储层段,满足所述且Wbj<1-σ的Wbj记为第二个子样本Wcj,进入第二次判断装置,否则为非储层段,停止判断;
第二次判断装置:
计算所述第二个子样本Wcj的平均值,记为第二个平均值
所述且1-2σ<Wcj<1-σ,满足且1-2σ<Wcj<1-σ的所有值Wcj记为第三个子样本Wdj,进入第三次判断装置,否则判断为次级段,停止判断;
第三次判断装置:
计算第三个子样本Wdj的平均值,记为第三个平均值
所述且1-3σ<Wdj<1-2σ,满足所述且1-3σ<Wdj<1-2σ的所有值Wdj记为第四个子样本Wej,进入第四次判断装置,否则判断为中级段,停止判断;
第四次判断装置:
计算第四个子样本Wej的平均值,记为第四个平均值
所述且Wej<1-3σ,则判断为优级段,停止判断,否则判断为良级段,停止判断。
显然,本领域的技术人员应该明白,上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现,它们可以集中在单个的计算装置上,或者分布在多个计算装置所组成的网络上,可选地,它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现,从而,可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行,或者将它们分别制作成各个集成电路模块,或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样,本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述实施例仅为表达本发明的实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明的前提下,还可以做出若干变形、同等替换、改进等,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。