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延长组湖相泥页岩TOC评价为例_宋泽章_图文

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延长 组湖相泥 页岩 TOC 评价 宋泽章 图文
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第45卷第2期              中国矿业大学学报             52016年3月                016收稿日期:20150716基金项目:国家科技重大专项(2011信作者:姜振学(1963-),男,吉林省梨树县人,教授,博士生导师,博士,从事含油气盆地分析、常规和非常规油气形成与分布、常规和非常规油气资源评价方面的研究.10G89733328“相控”测井曲线标准化及其应用———以鄂尔多斯盆地下寺湾地区延长组湖相泥页岩,姜振学1,2,原 园1,2,黄 瑞3,王香增4(1.中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室,北京 102249;2.中国石油大学非常规天然气研究院,北京 102249;3.中国石油天然气勘探开发公司,北京 100034;4.陕西延长石油(集团)有限责任公司,陕西西安 710075)摘要:为了进一步提高测井数据精度,提出“相控”测井曲线标准化,以控”测井曲线标准化对提高地质、地化参数预测精度的重要性.在对鄂尔多斯盆地下寺湾地区地质条件分析基础上,在严格的相控下,选取了主体位于半深湖相、厚度稳定、主要由泥页岩组成的延长组位于研究区中心、测井和分析测试资料较全的用直方图标准化法对研究区测井曲线进行了标准化.研究结果表明:虽然传统测井曲线标准化能够提高其标准层选取已经不能完全满足湖相页岩气勘探中测井曲线标准化“标准层”的选取需要;与传统标准化相比,“相控”测井曲线标准化后,相关系数提高0.020至0.129不等,其中,问题井相关系数提高32.23%,“相控”测井曲线标准化更好地降低了测井资料的系统误差,提高了利用测井资料评价相控”测井曲线标准化要求标准化在位于同一“沉积亚相”的井中进行,在一定程度上限制了标准化的平面推广.关键词:均值标准化方法;直方图标准化法;测井曲线标准化;延长组中图分类号:文章编号:1000G1964(2016)02G0283G09,,,....o.i’络出版时间:20158:56:33网络出版地址:                   中国矿业大学学报               第45卷,2029,3%,进行各种解释和预测的基础.所有的测井曲线都是由三部分构成的:真实的岩石性质反映的信号、随机噪声和系统误差[1].在实际工作中,造成系统误差的主要有以下几个因素:1)测井仪器类型和标准刻度不同,2)操作方式不同,3)同一区块不同时期的测井[2G3].测井曲线标准化的目的在于降低系统误差,提高测井资料的可靠性,其理论基础在于:相同沉积环境下,相同岩性地层具有相似的测井响应[4].文献[5]最早发表了关于测井资料标准化的文章,利用直方图法对密度和声波测井曲线进行了标准化,强调了选择测井响应类似的层段作为对比层的重要性.文献[6]在对取孔隙度在平面上连续、有规律分布的特定深度层段作为标准层,使用线性标准化公式对中子测井曲线进行了标准化.文献[7]将分布广泛、连续性强的海相页岩作为对比层对献[1]系统的提出了测井曲线标准化的方法和应用建议,详细的描述了统计标准化、直方图标准化、标准井标准化、相邻井对比标准化、试验标准化等方法及它们在各类测井曲线标准化中的适用性.国内的专家学者也通过长期的实践,主要应用均值标准化法、直方图标准化法、趋势面标准化法等方法对测井曲线进行了标准化[3,8].总结传统测井曲线标准化实践经验,测井曲线标准化只需要选取岩性相似、测井响应类似的层段作为对比标准层即可,因此,大段的泥岩常常作为良好的对比标准层.在陆相页岩气的研究中,由于泥页岩具有较为强烈的非均质性[9],宏观上“岩性相似、测井响应类似”的厚层泥页岩能否作为一个良好的标准层并满足湖相页岩气储层测井曲线标准化的需要还需进一步深入研究.1 传统标准层和标准井的选取标准层是进行测井曲线标准化的地质基础,总结国内外已有的针对常规储层的测井曲线标准化实践经验,其选取主要依据以下几个原则:1)岩性稳定,地层厚度较大;2)在研究区分布稳定,在所有的井中均有分布,且厚度变化不大;3)测井响应特征明显,便于进行全区追踪对比.鄂尔多斯盆地下寺湾地区三叠系延长组地层可分为中,陆相页岩气勘探的目的层为的层是位于克拉通之上的西倾单斜,构造简单、稳定.结合录井、取芯和测井解释,对本区图1所示,由岩性连井剖面可知:少量泥质粉砂岩;繁夹杂泥质粉砂岩、粉砂质泥岩互层;0要为稳定的泥页岩和泥岩互层,细砂岩为主,频繁夹互层,粒度比82第2期            宋泽章等:“相控”测井曲线标准化及其应用图1 下寺湾地区主要页岩气井 单层厚度大、岩性相似、横向分布稳定这几个方面来说,时,总结国内外常规储层测井曲线标准化的经验,标准井的选取主要有以下几个原则:1)测井系列完整;2)有较为全面的取芯和实验室分析数据;3)地理位置位于研究区较为靠中间的位置而不是边缘位置;4)测井响应与实验室分析结果对应关系较好.因此,在对本地区地质条件分析的基础上,选取位于研究区中心,测井、分析化验资料相对完整的 测井曲线标准化方法测井曲线标准化通过一系列的统计分析来对测井资料进行标准化,达到降低甚至消除系统误差的目的.目前国内外应用的最广泛的主要有频率直方图标准化法、均值标准化法、趋势面分析法等[10G11].均值标准化法,又称为单层标准化法,通过计算某一测井响应在标准层的均值,将各井所得的均值与标准井进行对比,利用标准化公式(1)或者(2)改变未标准化井整体的测井响应值,使其均值与标准井相同,达到标准化目的.若使用公式(1),则相应的测井响应使用线性坐标,当通过对测井曲线整体增减一个值使其在标准层的均值与标准井相等而达到标准化目的;当还需要进行线性缩放.若使用公式(2)则相应的测井曲线使用对数坐标,如电阻率曲线.Y=K×X+b,(1)×b,(2)式中:为标准化之后的测井响应值.直方图标准化方法采用频率分布直方图来表示测井响应在标准层的分布,将各井所得的测井响应频率分布直方图与标准井进行对比,利用标准化公式改变未标准化井测井响应值,使其在标准层的频率分布直方图与标准井的频率分布直方图“贴合”,达到标准化目的.趋势面分析法的原理是,物质的某一参数在空间上具有一定的特征分布和变化规律[11].一般情况下,测井响应在空间横向和纵向上都会反映某些自然规律,常常与具体的地质特征相对应.可以将测井响应用数值计算的方法拟合成空间上的数学曲面,即为趋势面.趋势面分析法一般将井点的坐标作为变量,将某一特定的测井响应作为因变量,对测井响应与空间位置进行拟合来研究测井响应582                   中国矿业大学学报               第45卷在空间的变化趋势.众多的案例表明,趋势面分析法在井网密集的情况下,结合地质规律、参数在空间的变化规律,能够很好的呈现真实值在空间上的变化.2.1 均值标准化法使用均值标准化方法对研究区的测井曲线进行标准化过程中,首先需要对测井数据进行统计分析,剔除一些异常点对均值计算的影响,特别是在深侧向电阻率(计算中,高阻异常对均值的影响特别明显,一两个特高阻值有可能直接影响整个层段的测井响应平均值.在下寺湾地区页岩气的研究中,使用箱线图来剔除异常值.箱线图是用于直观显示一组数据分散情况的统计图.箱线图正中心是一个矩形盒,矩形盒的上下两边分别代表数据的上下四分位数;矩形盒内部的直线为中位线,代表数据的中位数;从矩形盒的上下两边向外侧各外推1.5倍的四分位距,端点为异常值截断点,称为内限;而在线段之外的以离散的点状表示的,为异常点.在数学统计过程中,若利用3σ法则或者要假定数据服从正态分布,而实际数据往往不完全符合正态分布;并且3σ法则或者异常值本身对均值和标准差的计算就有很大的影响.相比之下,箱线图的制作依靠实际数据,不需要事先假定数据服从特定的分布形式,并且在异常值的界定过程中依靠四分位数,异常值对其影响很小,因此,依靠箱线图识别异常值有一定的优越性.如图2,以声波测井曲线标准化为例,通过箱线图分析可知,井声波时差在08μs/m,在内限之外的大于308μs/得注意的是,在对深侧向电阻率进行异常点剔除的时候,也应该使用对数坐标.图2 利用箱线图剔除测井响应异常点(均值标准化方法) 剔除了异常点之后,逐一计算每口井在标准层的测井响应平均值,并将各井所得结果与标准井进行对比(表1).标准井C)平均值为223.395μs/m,利用标准化公式对其他井的声波时差值进行整体变换,使得标准化后所有井在95μs/m,达到标准化的目的.表1 均值标准化法数据表μs􀅰m-1)9343953262.2 直方图标准化法在直方图标准化过程中,通过制作每口井的某一测井响应在标准层的频率分布直方图,以90%的置信水平选取置信区间的上限和下限作为极大值和极小值,将每口井所得的极大值和极小值与标准井进行对比,然后同样利用标准化公式对未标准化井的测井响应进行整体变换,使得标准化之后研究区所有井在到标准化目的.如图3所示,制作信区间.标准井03.34,295.46),通过使用标准化公式整体调整其他井的声波时差,最终使极值与到标准化的目的.图3 直方图标准化过程示意682第2期            宋泽章等:“相控”测井曲线标准化及其应用  趋势面分析法由于下寺湾地区页岩气井只有十几口,井网分布稀疏,通过井点的坐标X,突出的问题就是拟合出来的公式X,用到全区常造成“失真”,拟合的趋势面在三维空间上很难反映出真实的地质状况,因此,在下寺湾地区的页岩气研究中,不建议使用趋势面分析法进行测井曲线标准化.2.4 标准化法优选3种标准化方法中,均值标准化法需要进行异常点剔除,消除异常值的影响;趋势面分析法不适用于本区;而直方图标准化法采用90%置信水平来选定极值,在极值点的限定下,直接剔除了测井响应异常点,与均值标准化法相比更为简单而实用,不受异常点的影响,提高了标准化效率.在下寺湾地区的页岩气研究中,采用直方图标准化法进行测井曲线标准化.3 传统标准化效果验证在下寺湾地区的页岩气研究中,通过声波时差和深侧向电阻率结合,使用Δ照传统测井曲线标准化的标准,将用标准化后的测井曲线进行图4所示.图4 传统测井曲线标准化后同一预测模型在相邻井中的7):以实验室分析测试值) 测结果(7))与实验室分析结果(相关性较好,而使用同样的模型对相邻的量评价模型预测效果,线性回归方程式如(3)和(4).由公式(3)可知:对于元线性回归的系数接近1,截距小,相关系数为0.765,预测结果较好;而对公式(4)可知:一元线性回归系数与1偏差较大,并且截距很大,相关系数小,拟合效果很差.7)=0.9362×0.4412,(.765 (3)7)=1.09×0.8,(.121 (4)式中:7)为以实验室分析测试于上述差异,首先需要研究标准化对确用同一模型,使用标准化前后的测井数据分别进行图5可以直观地看出,在测井曲线标准化后,预测结果依然明显高于实验室分析值.图5 传统测井曲线标准化前后同一预测模型在                  中国矿业大学学报               第45卷利用频率分布直方图对上述3口井实验测得的138个行统计分析,得到如图6所示结果.总体上,3口井实验分析得到的%~6.5%之间,其中,值不如时,结合图4可以看出,所有的样品都取自同一区块,相邻的井中同一层位、岩性相似的地层具有相似的性质,因此,地层也应具有相似的测井响应.在传统测井曲线标准化后,虽然提高了利用测井数据进行是在个别井(如预测精度依然不高,需要进一步探讨其原因,并进一步提高利用测井数据进行6 三口井实验室分析 井曲线标准化的技巧在于选定一个标准层,这个标准层具有极为相似甚至相同的岩性组成,在同一个地区,相同的岩性、相同的层位,决定了岩石的性质极为相近,即层内相对“均一”,因此,若在理想状态下,即:使用同一种测井手段、相同的测井仪器、相同的测井刻度、并由同样专业的技术人员在同一时期进行规范的测井获得的测井值应该极为相近.若偏差很大,则认为是由于测井手段不一致、测井仪器不一致、测井仪器刻度不一致、人员操作等外在原因造成的系统误差.泥页岩具有较为强烈的非均质性,在宏观上,泥页岩的非均质性主要体现在颜色、粒度、厚度等方面,在微观上主要体现在有机质丰度和类型、矿物组成、孔喉结构等方面,其非均质性主要受控于沉积环境、成岩作用、后期构造活动等[12G13].在假定标准层的时候,应该利用各种手段来进行限定,使得所选的标准层相对更加“均一”,从而使得标准化的过程去除的是系统误差造成的“不均一”,而保留真实的“不均一”.以上所得的预测结果不理想,推测可能是由于在标准化过程中仅仅利用岩性、地层厚度等指标来选定标准层,选定的标准层不够“均一”,导致标准化结果不理想.因此,需要进一步验证,是否是因为传统的标准层选取标准不能够满足陆相页岩气的研究需要而造成了标准化结果不理想.4 “相控”标准层选取为了进一步缩小页岩非均质性对测井曲线标准化的影响,根据岩性、微量元素、石英含量变化、黄铁矿含量、黑色泥页岩厚度变化等相标志,结合测井曲线旋回特征,进一步划分本区图7所示.由沉积相分析结果可知,岸线呈北西—南东方向分布,湖盆水体由西南向东北方向逐渐变浅.在线逐渐由北东向西南方向移动,沉积水体深度逐渐变浅.37沉积期),研究区部分井位于深湖相,部分井位于半深湖相;27沉积期),下寺湾页岩气研究区几乎所有的井都位于半深湖相.图7 下寺湾地区           宋泽章等:“相控”测井曲线标准化及其应用如图8所示,根据沉积相分析的结果,对下而上分别为27,中,在时,从测井响应来看,高一低”特征———高深侧向电阻率、高自然伽马、高声波时差、高中子、低密度,与于在平面上进行横向追踪.综上,在严格相控基础上,由于层厚度大、岩性均一且稳定、测井响应特征明显,并且,本区取芯做取8 研究区 相控”标准化效果验证利用沉积相进一步缩小了标准层的范围后,同样利用直方图标准化法对本区测井曲线进行标准化.对标准化后的测井曲线,应用相同的过标准化后,在问题井传统标准化、“相控”标准化后的到如图9所示结果.由图9可以直观的看出,传统标准化后,点整体位于Y=明预测值偏大.在“相控”标准化后,散点较为平均地分布在Y=测效果较好;同时,线性回归相关系数从传统标准化后的0.121提高至0.160,提高了32.23%.对果同样显示,在“相控”标准化后,线性回归更加趋近于Y=X,相关系数分别提高了0.02和0.129.在测井曲线标准化后,将同一验证在“相控”测井曲线标准化之后图10所示,测与实验室分析结果(总体上很吻合,能够满足湖相页岩气研究对82                   中国矿业大学学报               第45卷图9 相控”标准化后的27):以 相控”标准化后同一预测模型在全区的0  论1)不存在“正确的标准化方法”,只能根据具体的研究需要和地质条件,选择适合不同研究区的测井曲线标准化方法.在下寺湾地区的页岩气研究中,由于井数少,趋势面分析法的使用受到限制,而相比均值标准化法,直方图标准化法利用极值点间接剔除了异常点,提高了标准化效率.实践证明,直方图标准化法能够很好的提高下寺湾地区测井资料的精确性.2)由于泥页岩强烈的非均质性,“岩性相似、分布稳定的层位”这一标准已经不能满足湖相页岩气勘探“标准层”的选取需要.应该综合微量元素、石英含量、黄铁矿含量、黑色泥页岩厚度等指标,在严格的“相控”下,选取位于同一沉积亚相的层位作为“标准层”.在下寺湾地区的湖相泥页岩储层传统标准化相比,在“相控”标准化后,          宋泽章等:“相控”测井曲线标准化及其应用加趋近于Y=X,相关系数在各井中提高0.02至0.129不等,其中,问题井3%.“相控”测井曲线标准化能够进一步提高利用测井资料进行)“相控”测井曲线标准化虽然能够提高也限定了测井曲线标准化必须在位于同一沉积亚相的井中进行,在一定程度上限制了其在平面上的推广.参考文献:[1] ].004,45(3):268G280.[2] 苏艳丽.提高测井曲线分辨率的方法研究及应用[D].荆州:长江大学,2012.[3] 武玉宏,王 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