随钻测井响应反演方法及应用研究

论文摘要

目前，随钻测井已经成为大斜度井、水平井和小井眼侧钻多分支井油藏评价的重要手段。它也是完成大斜度井、水平井钻井设计，实时井场数据采集、解释和现场决策以及指导地质导向钻井的关键技术。随钻测井技术能实时检测到地层变化以便及时对钻井设计做必要的调整，使钻头最大化地在油气藏中最有价值的地带钻进，对于高效开发复杂油气藏具有重要意义。然而，随钻测井提供的原始记录仅是一些反映地层地球物理特性的曲线，如地层自然伽马、密度、中子及不同探测深度的视电阻率参数。若不对这些探测深度、分辨率各异的原始数据进行必要的环境影响校正，提供给用户的成果可靠性变差，可能失去随钻测井的地质导向作用和地层评价意义。 鉴于油田现场目前使用随钻伽马、中子、密度及电阻率测井仪测得的资料受仪器不居中(偏心)和井眼扩大及地层倾斜(或井斜)等因素的影响，建立反演校正模型，使反演校正后的测井响应值能够较真实反映钻头附近的地层特性，以更好地应用于随钻测井解释分析中。 本文以随钻测井响应为研究对象，综合利用国外三大油公司在我国渤海、南海等地区已测的随钻测井资料，将随钻测井与电缆测井资料相结合、图版校正与数值迭代反演相结合，采用多种新方法新技术，重点开展了5个方面的配套方法与技术研究，包括：①随钻测井资料与电缆测井资料的对比分析；②建立任意井斜条件下的随钻电阻率测井响应的正演数值模拟方法；③随钻伽马、中子、密度和电阻率测井响应的环境影响因素反演校正方法研究；④随钻测井资料在地层评价、分析井眼轨迹与油藏的关系和地质导向以及井壁稳定性评价等工程中的应用研究；⑤随钻测井解释软件的编制和实测资料的处理解释及应用。论文研究内容丰富、工作量大，有很大难度，通过研究取得的创新性成果如下： (1)针对任意井斜条件，建立了一套合理可行的随钻电阻率测井响应的正演数值模拟方法； (2)在综合分析随钻电阻率测井响应特征的基础上，建立了一套随钻电阻率测井响应环境影响因素判释方法，并构建了围岩、各向异性和泥浆侵入影响的反演校正模型，应用此模型对LWD资料反演校正后的结果与直井电缆测井资料对比，其误差小于10％； (3)通过地层分析、随钻测井曲线解释和井眼轨迹描述，建立了一套适用于斜井和水平井的测井曲线、井眼轨迹和地层剖面综合成图的方法与技术，以此直观地显示井眼轨迹穿越油藏关系，实现随钻跟踪地质目标以指导地质导向钻井工作； (4)建立了工程应用中的随钻测井资料解释方法，开发了一套能够直接挂接到EDA测井解释平台、运行稳定、使用方便的随钻测井响应环境影响反演校正与应用软件。 由此建立了一套随钻测井响应的反演校正方法和技术，可很好地实现随钻测井解释地层参数、随钻测井分析井眼轨迹与油藏的关系和地质导向及井壁稳定性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究的必要性和可行性
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势
• 1.2.1 随钻测井技术发展现状
• 1.2.2 随钻测井响应反演方法研究现状
• 1.2.3 随钻测井技术发展趋势
• 1.3 本文主要研究内容、研究思路及创新点
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 研究思路
• 1.3.3 本文创新点
• 2 随钻测井曲线与电缆测井曲线的对比分析
• 2.1 随钻测井的优点与特点
• 2.2 随钻测井与电缆测井资料对比分析
• 2.2.1 自然伽马测井响应对比
• 2.2.2 井径测量结果对比
• 2.2.3 体积密度（含岩性密度）测井响应对比
• 2.2.4 中子孔隙度测井响应对比
• 2.2.5 声波时差测井响应对比
• 2.2.6 电阻率测井响应对比
• 2.3 哈里伯顿、斯伦贝谢、贝克休斯公司的LWD资料对比分析
• 2.4 本章小结
• 3 随钻测井响应正演数值模拟方法研究
• 3.1 随钻电阻率测井响应正演方法
• 3.1.1 大斜度井和水平井中的随钻电阻率测井响应原理
• 3.1.2 随钻电阻率测井响应模拟的时域有限差分法
• 3.1.3 吸收边界条件
• 3.1.4 随钻电阻率测井电流源的设置
• 3.1.5 随钻电阻率测井信号（振幅和相位）的提取
• 3.1.6 随钻电阻率测井正演数值模拟程序流程
• 3.1.7 随钻电阻率测井的正演数值模拟实例分析
• 3.1.7.1 井斜（地层产状）影响的数值模拟结果
• 3.1.7.2 围岩（层厚）对电阻率测井影响的数值模拟结果
• 3.2 随钻核测井响应正演方法研究
• 3.2.1 随钻核测井的基本原理
• 3.2.2 基于蒙特卡罗方法的随钻核测井响应的正演模拟
• 3.2.2.1 蒙特卡罗方法简介
• 3.2.2.2 随钻补偿中子测井的蒙特卡罗方法模拟
• 3.2.3 随钻核测井的正演数值模拟实例分析
• 3.3 本章小结
• 4 随钻测井响应的环境影响因素分析和反演方法研究
• 4.1 随钻测井资料的环境影响因素分析
• 4.1.1 随钻电阻率测井的环境影响因素分析
• 4.1.1.1 LWD电阻率仪器的结构特征和物理参数比较
• 4.1.1.2 LWD电阻率仪器的测量原理
• 4.1.1.3 LWD电阻率测井的影响因素分析
• 4.1.2 随钻伽马、中子和密度测井的环境影响因素分析
• 4.2 随钻核测井响应校正方法
• 4.2.1 随钻自然伽马测井资料的环境影响校正
• 4.2.1.1 随钻自然伽马井眼大小影响校正方法
• 4.2.1.2 随钻自然伽马泥浆影响校正方法
• 4.2.2 随钻密度测井资料的环境影响校正
• 4.2.2.1 随钻密度井眼影响校正方法
• 4.2.2.2 随钻密度偏心影响补偿方法
• 4.2.3 随钻中子测井资料的环境影响校正
• 4.2.3.1 随钻中子井眼影响校正方法
• 4.2.3.2 随钻中子偏心影响补偿方法
• 4.3 随钻电阻率测井响应反演（校正）方法
• 4.3.1 随钻电阻率主要环境影响因素的判释方法
• 4.3.2 随钻电阻率井眼影响校正方法
• 4.3.3 随钻电阻率围岩影响反演（校正）方法
• 4.3.3.1 基于 BP神经网络的围岩影响逐点校正法
• 4.3.3.2 LWD电阻率围岩影响反演新方法
• 4.3.4 随钻电阻率各向异性影响反演（校正）方法
• 4.3.4.1 LWD电阻率研究各向异性的基本原理与判别方法
• 4.3.4.2 LWD电阻率各向异性影响图版校正法
• 4.3.4.3 LWD电阻率各向异性影响迭代反演方法
• 4.3.5 随钻电阻率泥浆侵入影响反演（校正）方法
• 4.3.5.1 LWD电阻率泥浆侵入影响图版校正法
• 4.3.5.2 基于视几何因子理论反演原状地层的电阻率和侵入深度
• 4.3.6 介电常数影响校正方法
• 4.4 反演校正结果分析
• 4.5 本章小结
• 5 随钻测井地层评价方法研究
• 5.1 随钻测井资料解释的预处理方法步骤
• 5.1.1 随钻测井曲线的平滑滤波和校深
• 5.1.2 随钻测井资料的环境校正方法
• 5.1.3 随钻测井资料的标准化
• 5.1.4 随钻测井资料的斜井校正方法
• 5.2 随钻测井曲线的优选方法
• 5.3 地层岩性随钻测井解释方法
• 5.3.1 测井相自动分层取值方法及实例分析
• 5.3.2 测井相—岩相统计模式的建立
• 5.3.3 随钻地层岩性的灰色关联识别
• 5.4 地层物性参数随钻测井解释方法
• 5.5 地层含流体性随钻测井解释方法
• 5.6 本章小结
• 6 随钻测井在钻井工程中的应用研究
• 6.1 基于随钻测井资料实时修正井眼轨迹和跟踪地质目标的方法研究
• 6.1.1 面向地质导向应用的地质建模研究
• 6.1.1.1 导向标志层的选取
• 6.1.1.2 目标层测井地质模式的建立
• 6.1.2 面向地质导向应用的随钻测井曲线前导模拟研究
• 6.1.2.1 测井地质导向参数预测模型的建立
• 6.1.2.2 基于随钻测井资料实时修正前导预测模型
• 6.1.3 基于随钻测井资料实时跟踪地质目标层
• 6.1.3.1 构造模拟曲线判断钻进情况
• 6.1.3.2 确定钻头上、下倾钻进方向
• 6.1.3.3 确定钻头在目标层中的位置
• 6.2 井眼轨迹与地层穿越关系的研究
• 6.2.1 井眼轨迹与地层关系的随钻测井解释方法研究
• 6.2.1.1 导眼井目的层界面点与水平井第一靶点之间地层的构造形态
• 6.2.1.2 水平段所钻遇的地层的构造形态
• 6.2.1.3 钻头到地层界面间距离的确定
• 6.2.2 LWD曲线、地层剖面与井眼轨迹综合成图研究
• 6.3 基于随钻测井资料实时评价井壁稳定性
• 6.3.1 三个地层压力随钻测井预测方法研究
• 6.3.2 利用随钻测井资料实时计算地应力
• 6.4 本章小结
• 7 随钻测井解释软件研制
• 7.1 软件设计特点
• 7.2 软件主要功能模块
• 7.2.1 模块挂接在 EDA平台上的方法
• 7.2.2 模块功能介绍
• 7.2.3 模块使用说明
• 7.3 本章小结
• 8 结论和建议
• 8.1 结论
• 8.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 攻读博士学位期间获得的主要成果