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测井资料趋势面分析法标准化流程建立

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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收 稿日期: 2010订日期: 2010营营,男,贵州大学资源与环境工程学院矿产普查与勘探专业 07 级在读研究生,研究方向为区域成矿规律及隐伏矿床预测 。联系电话: 13884923800,通讯地址:( 256300)山东省淄博市高青县中心路北首纯梁采油厂采油二矿高北管理区 。油 气 地 球 物 理2010 年 10 月 8 卷 第 4 期在长期的油田勘探开发过程中,所有井的测井曲线很难保证是用相同类型的仪器 、相同的标准刻度器以及统一的操作方式进行测量和刻度的 。即使是使用相同的仪器,由于受仪器设计 、运输搬运 、现场操作和井眼条件等因素的影响,使测井质量的控制难免出现差异,故各井数据间必然存在以刻度因素为主的误差 。油藏描述技术的发展使得测井数据在油田勘探开发中越来越重要,得到人们更加重视 。1981)采用趋势面分析的定量方法来分析研究测井数据标准化的问题 。并认为正确的标准化高程首先要选择两层均匀的岩石,将其作为测井刻度的两个点[1]。这尽管在陆相沉积中相当困难,但还是可以实现的 。油藏描述中所用的测井数据除进行必要的环境影响校正外,必须对测井曲线进行标准化处理,消除各井之间各种因素造成的数据误差,提高测井信息在全油田范围内解决问题的能力 。1 趋势面分析法原理任何一个地质变量 z,如地层面的埋藏深度 、地层厚度 、储层中的油气粘度和比重 、地层水的矿化程度 、油气地表地球化学勘探指标等,其观测点的地理坐标一起构成三维空间中的点,使其成为 yi,, 2, …,i 趋势面分析就是在该点的控制下,拟合一个连续的数学曲面研究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其上下附近 。在趋势面分析中,多项式和傅里叶级数是常用的数学模型 。反映地质因素的众多测井响应值都是与具体的地质因素相结合而在空间分布的 。这种分布遵循一定的自然规律,表现为某种自然趋势,可将其拟合成一种数学曲面 。这种趋势面只是对某一实测面的最佳拟合 。最常用的趋势面分析方法是二元 k 次多项式,方程为=b1+ ( 1)式中: 为某一测井响应的趋势值; ,2,3,i i… 为多项式的待定系数; x,i 井位的平面坐标 。与该测井响应的真实面之间存在一个随机误差 e,即e ( 2)拟合原则是使趋势面最佳地逼近真实面,即使e 值趋近于零 。采用的最佳拟合方法为使样品点的随机误差平方和最小,即f= 1Σi i′2= 1Σ i…( 3)式中: n 为样品点数,即标准化的井数; 为某井某测井响应的趋势值;测井资料趋势面分析法标准化流程建立王营营1)孙莉莉1)王志章2)1)胜利油田分公司纯梁采油厂; 2)中国石油大学(北京)地球科学学院摘要: 测井资料标准化是油藏描述和多井综合测井评价中不可缺少的基础性工作,其准确性决定了基础资料的精确度和可信性 。本文介绍了在测井资料标准化中趋势面分析法的原理及确定趋势函数次数的 3 种方法,建立了测井资料趋势面分析法的标准流程 。结果表明,用该方法不但可以提高测井资料的解释精度和准确性,还可以实现计算机编程,提高测井资料的标准化 。关键词: 油藏描述;测井数据;标准化;趋势面分析;趋势值Z′Z′Z′Z′Z′为第 i 口井的井位平面坐标; f 为待标准化所有井的拟合趋势面的随机误差平方和 。求解以上关系式,令其一阶导数为零坠 i=1,2,3,…,Q 4)得正规方程组 ,从中可以解出 b1、b2、,得到趋势多项式方程( 1) 。趋势面分析的理论模型是回归分析,其实质是把一批计算数据的总差异划分为趋势部分(大范围的地理上的差异),运用标准层的测井数据趋势分析可获得的剩余部分则是测井原始数据相对于趋势值的偏差,当标准层性质无明显变化时,则可认为该剩余部分是由于测量误差或刻度误差引起的 。它是对测井数据误差的一种估计,这种误差相对于趋势面是正态分布的 。设在某井点上,由趋势面方程算出的标准层的测井趋势值为 zi=,该井标准层的实际测井值为 z,则 △z=z- z 应为校正值 。因此,经趋势校正后的测井值,即标准层的测井值应为 z标=z+Δz。采用该方法可对各井的各种曲线做标准化处理 。2 趋势函数次数的确定在趋势面分析中,趋势函数次数的确定关系到用趋势面分析法进行测井资料归一化正确与否 、校正量的确定是否准确的问题 。当趋势函数次数比实际趋势函数次数偏高或偏低时,都不能准确地将随机分量与趋势分量恰当地分离开来 。确定趋势面多项式次数常用的方法有直接判定法 、拟合度分析法和剩余分析 。接判定法直接判定法就是将拟合的各次趋势面和剩余分别绘成等值线图,然后根据地质条件以及分析人员的知识和经验,直接从这些图件中判定哪一次面对趋势和剩余的分离是最适当 、意义是最明确的 。合度分析法为了直观定量地反映趋势面拟合观测值的效果,引入趋势面拟合度的概念,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 。C=×100% ( 5)式中: C 为拟合度; Q= 1Σ 2为样本离差平方和; Q2= 1Σ 2为趋势面离差平方和 。拟合度反映了趋势面与真实值之间的逼近程度,但是不能将逼近程度的高或低作为评价趋势效果的唯一标准,绝不可以为追求高拟合度而采用次数过高的趋势函数 。要使确定的趋势函数式次数比较合理,必须对各次趋势面分析的拟合度进行分析 。确定趋势函数多项式次数 k 的方法有很多,常用的方法有两种[2]。( 1)对测井数据变量做一次 、两次 、n 次趋势面的分析,相应的拟合度为 2、 坐标系中做 k、C 散点图 。将各点连接形成一条折线,在折线上取斜率最大的线段对应的 k,将其作为趋势面的次数 。( 2)对测井数据变量做一次 、两次 、n 次趋势面分析,相应的拟合度为 2、预先给定的小正数 ε(当 - 时)取其 k 作为趋势面的次数 。余分析在分析剩余时,往往出现两种不同的情况:一种情况是剩余基本上反映了随机性误差,它在剩余图上的特点表现为各点的剩余值相互独立,随机分布,没有区域性的系统因素影响,若将剩余值绘出分布曲线,则呈正态分布,均值为零;另一种情况是反映在各点的剩余值有明显的自相关,相邻的剩余值之间往往存在一定程度的关系,这种关系反映出在局部有地质意义的现象存在,绘出的分布曲线不呈正态分布 。对测井资料进行归一化时,要求出现第一种情况,使剩余没有地质意义,仅反映随机性误差 。当选择了合适标准层,并且选择的趋势函数拟合次数也合适时,趋势面分析的剩余将服从第一种情况,否则,说明标准层或趋势面分析次数选取不合适,不适于用来对测井资料进行归一化 。3 料选择并非所有的测井资料都需进行标准化 , 一般认油 气 地 球 物 理 2010 年 10 月·6·^^王 营营:测井资料趋势面分析法标准化流程建立第 8 卷 第 4 期 ·7·为 , 尽管多数测井信息的采集方法(包括测井记录等)依赖于某种形式的外部刻度标准 ,但是在具体应用的时候 ,对自然电位 、自然伽马等曲线,常用其相对值或者比值,所以,可不对其进行重新刻度 。而对孔隙度测井资料 、电阻率测井资料等,通常直接用其刻度值,因此,需要重新对这类资料进行必要的刻度 。键井的选取通过对关键井的研究,确定适合于全油田的地质模型 、解释模型 、解释方法 、测井刻度与标准化方法以及测井信息与地质参数间的转换关系,以指导全油田的测井评价的地质研究 。选取的基本原则为: ①具有系统的取心资料和完整的分析数据; ②具有有利的测井条件和测井深度; ③位于研究区重要的构造部位,一般应为垂直井; ④具有完整系列的测井解释 。准层选取标准层是一切标准化方法所依赖的地质基础 ,选取标准层最理想方法是在区域上找到分别具有曲线高低测值的两个标准层,然后利用这两个标准层对曲线测值进行趋势面分析 。该方法的难点是在区域上要有稳定分布的两个标准层,一般在海相沉积中不难找到,但在陆相沉积中则相当困难,在实际工作中,也可以构建两个 “虚拟 ”标准层[3]或视标准层[4]。标准层的选取应满足的条件为: ①沉积稳定 ,具有一定的厚度(一般大于 5m); ②岩性 、电性特征明显 ,便于全区追踪对比; ③分布广泛 ,工区内 90%以上的井均有显示; ④一个单层或一个层组 ,且靠近解释层位 。征峰值的确立当标准层选定之后 , 就可以求取在各井所选取的标准层的各个测井响应特征值 , 如标准层声波时差 、电阻率 、密度 、中子 4 种信息的频率直方图 。由直方图可以很容易地获取该标准层各测井信息的特征峰值 。在实际工作中,即使是同一标准层,由于不同时间 、不同人员的操作,也会造成较大的偏差 。因此,测井资料数据标准化要对这些个别的井进行处理,使其相互匹配 。性分析与定量描述在利用趋势面分析进行标准化处理的时候 ,首先,应该做出标准层或者视标准层测井响应特征值在平面上的等值分布图 , 定性分析特征值在平面上的分布趋势 ,以便于事先确定趋势面的次数及异常点的位置 。而对于高次趋势分布来说 ,首先可以通过分区划块 , 将其分为几个二次或者三次曲面 ,其次对测井响应特征值进行处理 , 选择与 实 际相符的趋势图 , 最后定量描述测井响应特征值在 平面上的变化 , 准确标定各井点标准化校正值 。常点处理在众多的井点中 , 总有个别井点的测井响应值表现为过高或过低 ,在没有局部岩性变化的情况下,这往往是由于系统刻度偏差太大造成的 。因此,在进行标准化处理时 , 为克服趋势分析往往仅反映了背景信息而掩盖了局部异常点影响的弱点 , 需将这些有限的特殊异常点剔除 ,然后进行趋势分析 ,而这些异常点的测井响应标准化校正量可以通过均值校正技术求取 , 即邻井测井响应趋势平均值与该井测井响应值之差 。此外,对新井也可以用此方法作类似处理 。果检验标准化的效果是人们最为关注的问题 。标准化效果可用以下方法来校验 。( 1)利用取心井资料检验 。通过各种方法进行标准化处理 , 可将取心井实验室分析化验资料与标准化前 、后取心井测井解释结果进行比较 ,效果如何 ,一目了然 。( 2)利用多元逐步回归分析方法检验 。在高度非均质陆相地层中 , 储层参数往往受多种地质因素的影响 。利用多元逐步回归分析法 ,逐步引入并剔除构造出的变量形式 ,以最佳模拟岩心分析储层参数(孔隙度 、渗透率等)与测井信息及岩心分析资料间的相关程度及函数关系式的精度 , 同样也可以检验标准化的效果 。4 应用实例图 1 为 J 油田 Q 小层 井特征值经过 3 次趋势面分析标准化后的平面分布图 。由图中可以看出,标准化之前各井点 异常较多,资料可比性较差,经标准化处理之后的 平面分布均匀,符合实际地质特征,增加了多井间资料的可比性,减少了解释的盲目性,为油藏描述研究奠定了可靠的基础 。油 气 地 球 物 理 2010 年 10 月·8·(编辑:赵剑敏)5 结束语( 1) 测井资料标准化处理使测井资料具有了统一的刻度,不仅增加了多井间测井资料的对比性,而且提高了测井解释精度和准确性 。( 2)在多井测井评价中,采用趋势面分析法进行测井资料标准化是一种切实 、有效的方式,在实际应用中可以采用计算机编程实现 。( 3)在实际工作中,可以综合利用趋势面分析 、直方图 、重叠图 、均值校正等方法对测井资料进行标准化,这样对测井资料标准化的效果更加明显 。参考文献[1] 雍世和,张超谟主编 .测井数据处理与综合解释 .东营:石油大学出版社, 1996: 442~449[2] 李汉林,赵永军,王海起 .石油数学地质 .东营:中国石油大学出版社: 2008: 58~67[3] 陈福煊,赵 军 .用两个 “虚拟 ”标准层对测井曲线进行标准化 .测井技术, 1993, 20( 5): 345~350[4] 王志章,熊琦华,宋杰英 .视标准层的构成与测井资料数据标准化 .石油大学学报(自然科学版), 1995, 19( 1): 13~17of 56300, is a to of It be to of of in of is by value
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