夾層類型自動(dòng)劃分方法探討

1、夾層自動(dòng)識別方法探討辛治國1，2，肖建新1，馮偉光2，黃文輝1（1.中國地質(zhì)大學(xué)（北京） 能源學(xué)院，北京100083；2.中國石化股份勝利油田分公司 地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 東營257015）摘要：陸相沉積儲層中的夾層可分為泥質(zhì)夾層、灰質(zhì)（鈣質(zhì)）夾層和物性夾層三種類型，由于這三種夾層對流體運(yùn)移影響程度不同，其對剩余油分布的控制作用也有差異，因而利用電測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確識別夾層對剩余油挖潛有很大幫助。本次研究提出了一套利用電性變化梯度法自動(dòng)識別夾層的新方法，該方法利用夾層的電性特征與上下儲層相比有一定差異的特點(diǎn)，通過分析夾層電性值與儲層電性趨勢值的差異，從而劃分出夾層。然后計(jì)算夾層的自然伽瑪變化梯度、微梯

2、度變化梯度、微電位變化梯度、微電極幅度差、聲波時(shí)差變化梯度、井徑變化梯度等參數(shù)，將這些參數(shù)歸一化后繪制雷達(dá)圖，發(fā)現(xiàn)泥質(zhì)夾層具有高微梯度變化梯度、高微電位變化梯度、高井徑變化梯度的特征；灰質(zhì)夾層具有高聲波時(shí)差變化梯度以及低微電極幅度差的特征；物性夾層具有高微電極幅度差及低聲波時(shí)差變化梯度的特征。在孤島油田利用水平井挖潛夾層上部剩余油的過程中，利用這一方法優(yōu)選泥質(zhì)夾層發(fā)育的區(qū)域部署水平井，取得了良好的生產(chǎn)效果。關(guān)鍵詞：泥質(zhì)夾層；灰質(zhì)夾層；物性夾層；夾層特征；自動(dòng)識別Discussion on Methodsof Interbed Automatic IdentificationXIN Zhiguo

3、1,2 XIAOJianxin1 FENGWeiguang2 HUANGWenhui1(1. China University of Geoscience (Beijing), Beijing City, 100083, China; 2. Geoligical Scientific Research Institute, Shengli Oil Field Ltd.Co.,Ltd.,Shandong Province,257015,China)Abstract:According to characters of lithology and physical property of inte

4、rbeds, the types of interbed could be divided intomuddy interbed, calcareous interbed and silty mud interbed in fluvial reservior. Influencelevels of fluid redistribution are different caused by these three types of interbeds. The distribution of remaining oil situation are different, too. It was ra

5、ised in this paper which interbeds property could be identificated Automatic by gradient method of electric property. The electrical characteristic of interbeds compare with the reservoir are different. Interbeds can be identificated through analysis interbeds electrical valueand reservoir electrica

6、l tendency value difference. The type of interbeds can be identified by calculating variationgradient of combination gamma ray neutron laterolog, variationgradient of microinverse, variationgradient of micronormal, variationgradient of acoustic travel time, variationgradient of wellbore diameter and

7、 scopedissimilarity of microelectrode. And the mode was developed to identify these three kinds interbeds by mading relative plot of those parameters. The characters of muddy interbeds are high variationgradient of microinverse, high variationgradient of micronormal and high variationgradient of wel

8、lbore diameter. The characters of calcareous interbeds are high variationgradient of acoustic travel time and low scopedissimilarity of microelectrode. The characters of silty mud interbed interbeds are high scopedissimilarity of microelectrode and low variationgradient of acoustic travel time. Hori

9、zontal wells placed in the zones of muddy interbeds and thicksilty mud interbeds which they was choosed using this method got very good production effect in Dudao oil field. Key words:Muddy Interbed; Calcareous Interbed; Silty Mud Interbed; Interbed Character;Automatic Identification0 前言隔夾層是形成陸相儲層流體

10、流動(dòng)非均質(zhì)的主要原因之一，尤其是陸相沉積儲層中各類夾層特別發(fā)育1-5，影響了儲層內(nèi)的流體流動(dòng)，增加了油氣的開發(fā)難度，致使陸相沉積油藏開發(fā)至特高含水期，局部仍有大量的剩余油富集，研究表明，剩余油一般富集在具有遮擋性夾層的上部6-10，因而識別夾層、判斷夾層類型以及定量描述夾層規(guī)模則是石油工作者研究的重點(diǎn)內(nèi)容。目前針對夾層的研究還是主要處于定性描述階段11-14，缺少定量區(qū)分和描述的手段。本文通過對勝利油田10口密閉取心井進(jìn)行分析，首先從巖心上識別夾層，然后分析巖心夾層的測井相應(yīng)特征，進(jìn)而建立起自動(dòng)識別夾層的方法。1. 夾層分類及特征根據(jù)夾層的巖性、物性特征，陸相沉積儲層中的夾層一般可分為3類，即

11、泥質(zhì)夾層、灰質(zhì)（鈣質(zhì)）夾層和物性夾層3-5。1.1 泥質(zhì)夾層特征泥質(zhì)夾層是陸相沉積儲層中最重要的一類夾層，泥質(zhì)夾層的巖性為泥巖、頁巖等，是在水動(dòng)力條件較弱的沉積環(huán)境下形成的，一般在兩次洪積事件之間或洪積事件中較弱的某個(gè)階段都可以形成泥質(zhì)夾層。泥質(zhì)夾層在測井曲線上主要反映為泥巖特征，具體表現(xiàn)為自然伽瑪數(shù)值明顯增大；微電極幅度明顯下降，幅度差幾乎為零或很??；對于疏松砂巖儲層泥質(zhì)夾層聲波時(shí)差減小；井徑曲線明顯顯示為擴(kuò)徑（圖1）。通過對泥質(zhì)夾層上下1m油層含油飽和度統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，泥質(zhì)夾層對油水運(yùn)移的影響比較明顯，上部含油飽和度相對較高，泥質(zhì)夾層上部1m油層含油飽和度51.2%，下部1m油層含油飽和度43.

12、0%（圖1），這是由于泥質(zhì)夾層有效地封隔了下部注入圖1 中12-J411井1192m-1205m柱狀圖水的驅(qū)替作用。Fig. 1 ColumnSectionof 1192m-1202m of well Zhong12-J4111.2灰質(zhì)（鈣質(zhì)）夾層特征灰質(zhì)夾層是受沉積作用和成巖作用共同控制的一類夾層10-13，巖性為鈣質(zhì)膠結(jié)砂巖或礫巖，鈣質(zhì)膠結(jié)物的含量通常超過10%，巖性較為致密，分布的范圍較小，陸相沉積儲層中的灰質(zhì)層主要出現(xiàn)在砂巖韻律段的頂、底，偶爾在油層中出現(xiàn)時(shí)，有一定含油性，介于油斑-油浸之間，本次研究的灰質(zhì)夾層就是指出現(xiàn)在油層中的灰質(zhì)夾層。灰質(zhì)夾層導(dǎo)電性差，在測井曲線上表現(xiàn)為：自然伽瑪

13、數(shù)值較低，且有降低趨勢；微電極呈尖峰狀，微電位及微梯度數(shù)值超過夾層上下儲層的1倍以上；聲波時(shí)差明顯降低；井徑曲線無限擴(kuò)徑17（圖1）。通過對灰質(zhì)夾層上下油層含油飽和度統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，灰質(zhì)夾層對油水運(yùn)移的影響相對較弱，灰質(zhì)夾層上部1m油層含油飽和度44.8%，下部1m油層含油飽和度43.8%。這是由于灰質(zhì)夾層一般具有一定的滲透性，且分布規(guī)模較小，不能形成有效的封隔層。1.3物性夾層特征物性夾層巖性為粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，是陸相沉積儲層當(dāng)中最為常見的夾層類型，通常以含砂的泥質(zhì)條帶形式存在，多數(shù)情況含有油斑。物性夾層在測井曲線上表現(xiàn)為：自然伽瑪數(shù)值有增大趨勢，但數(shù)值仍較泥質(zhì)夾層低一些；微電極數(shù)值降低，仍

14、存在一定幅度差，但數(shù)值較??；井徑曲線數(shù)值略有增大（圖1）。通過對物性夾層上下油層含油飽和度統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，物性夾層對油水的運(yùn)移的有一定影響作用，物性夾層厚度越大，影響越明顯，圖1物性夾層上部1m油層平均含油飽和度43.1%，下部1m油層平均含油飽和度40.9%。2. 夾層夾層自動(dòng)劃分方法通過巖電匹配分析發(fā)現(xiàn)自然伽瑪曲線（GR）、微電極（微梯度RLML、微電位RNML）曲線、聲波時(shí)差曲線（AC）以及井徑曲線（CAL）等對夾層反應(yīng)比較敏感，因此只要能夠自動(dòng)識別出儲層發(fā)育段上述電測曲線的突變位置，就能夠自動(dòng)化分出夾層來。2.1儲層電測曲線趨勢值確定儲層電測曲線趨勢值是指純儲層發(fā)育段各類電測曲線的穩(wěn)定變化值

15、，若無夾層發(fā)育而僅僅是儲層內(nèi)細(xì)微的粒度及物性變化時(shí)，該趨勢值應(yīng)是一條平滑的曲線，也就是說若是觀測到劇烈偏離趨勢值的情況即可以判定出現(xiàn)了夾層。由于夾層的發(fā)育，儲層段部分電測數(shù)值出現(xiàn)較大偏差，為了能夠準(zhǔn)確獲得儲層電測曲線趨勢值應(yīng)當(dāng)剔除異常值，進(jìn)行電測曲線重構(gòu)。電測曲線重構(gòu)首先要分析儲層段電測數(shù)值的分布，制定出奇異值界限，建議將偏離主體的10-15%的數(shù)據(jù)作為奇異值，例如圖2中微電位奇異值界限為<1.4·m和>2.2·m；微梯度奇異值界限為<1.5·m和>2.0·m。圖2 微電位、微梯度數(shù)據(jù)分布直方圖Fig. 2 Distributio

16、n Histogramsof Micronormal And Microinverse Data將電測曲線奇異值重新賦值為就近的界限值，例如將儲層段所有微電位小于1.4·m的微電位數(shù)據(jù)賦值為1.4·m；將儲層段所有微電位大于2.2·m的微電位數(shù)據(jù)賦值為2.2·m，于是就得到了一條重構(gòu)的微電位曲線（圖3）。趨勢值曲線確定將重構(gòu)的電測曲線采用算術(shù)平均濾波法進(jìn)行平滑，濾波窗口為0.5m，研究發(fā)現(xiàn)濾波窗口寬度過大和過小均會(huì)影響研究的準(zhǔn)確性。濾波窗口寬度過大夾層邊界取值不準(zhǔn)確；濾波窗口寬度過小則影響夾層識別精度。經(jīng)過濾波后的電測曲線就是儲層段的電測曲線趨勢值（圖3

17、）。圖3埕7-檢9井夾層分析柱狀圖Fig. 3 Column Section ofInterbedded Distribution of Well Cheng7-Jian92.2夾層自動(dòng)化分通過計(jì)算自然伽瑪曲線、微電極（微梯度、微電位）曲線、聲波時(shí)差曲線以及井徑曲線與其各自曲線趨勢值的差可以得到一條差值曲線（圖3），這條差值曲線就反映了儲層內(nèi)巖性及物性的變化程度，變化劇烈的部分就是夾層的位置。為了能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化劃分，需要進(jìn)行數(shù)值分析，制定自然伽瑪、微電極（圖4）、聲波時(shí)差以及井徑的夾層劃分界限，例如微電位差值小于-0.1·m和大于0.1·m的部分就是夾層，進(jìn)而就得到了儲層內(nèi)

18、部夾層的發(fā)育狀況（圖3）。圖4 微電位差值分布直方圖 圖5 微電位變化梯度計(jì)算參數(shù)選取示意圖Fig. 4 Histograms of Micronormal DifferenceFig. 5 Sketch map of parameters selectedofVariation Gradient of Micronormal3. 夾層類型識別方法通過上述方法可以自動(dòng)劃分出夾層，但是還不能確定出夾層的類型。因此，本次研究提出了利用自然伽瑪變化梯度、微梯度變化梯度、微電位變化梯度、微電極幅度差、聲波時(shí)差變化梯度、井徑變化梯度來識別夾層的性質(zhì)，其優(yōu)點(diǎn)在于這6個(gè)參數(shù)在反應(yīng)夾層的性質(zhì)方面更加靈敏。3.

19、1 微電位變化梯度計(jì)算微電位變化梯度是指單位距離內(nèi)微電位偏離儲層微電位趨勢值（圖5）的多少，計(jì)算公式如下： （1） （2）式中：微電位變化梯度，；微電位最大變化量，·m；儲層微電位趨勢值，·m；夾層導(dǎo)致儲層微電位增加或減小的峰值或谷值，·m；參數(shù)最大變化量對應(yīng)厚度，m。3.2微梯度變化梯度計(jì)算微梯度變化梯度是指單位距離內(nèi)微梯度偏離儲層微梯度趨勢值的多少，計(jì)算公式如下： （3） （4）式中：微梯度變化梯度，；微梯度最大變化量，·m；儲層微梯度趨勢值，·m；夾層導(dǎo)致儲層微梯度增加或減小的峰值或谷值，·m。3.3自然伽瑪變化梯度計(jì)算自然伽瑪

20、變化梯度是指單位距離內(nèi)微梯度偏離儲層自然伽瑪趨勢值的多少，計(jì)算公式如下： （5） （6）式中：自然伽瑪變化梯度，API/m；自然伽瑪最大變化量，API；儲層自然伽瑪趨勢值，API；夾層導(dǎo)致儲層自然伽瑪增加或減小的峰值或谷值，API。3.4微電極幅度差計(jì)算 （7）式中：微電極幅度差，。3.5聲波時(shí)差變化梯度計(jì)算聲波時(shí)差變化梯度是指單位距離內(nèi)聲波時(shí)差偏離儲層聲波時(shí)差趨勢值的多少，計(jì)算公式如下： （8） （9）式中：聲波時(shí)差變化梯度，s/m2；聲波時(shí)差最大變化量，s/m；儲層聲波時(shí)差趨勢值，s/m；夾層導(dǎo)致儲層聲波時(shí)差增加或減小的峰值或谷值，s/m。3.6井徑變化梯度計(jì)算井徑變化梯度是指單位距離內(nèi)井

21、徑偏離儲層井徑趨勢值的多少，計(jì)算公式如下： （10） （11）式中：井徑變化梯度；井徑最大變化量，cm；儲層井徑趨勢值，cm；夾層導(dǎo)致儲層井徑增加或減小的峰值或谷值，cm。3.7夾層類型劃分將巖心中劃分的不同類型夾層按照式（1）-（11）計(jì)算各自自然伽瑪變化梯度、微梯度變化梯度、微電位變化梯度、微電極幅度差、聲波時(shí)差變化梯度、井徑變化梯度等參數(shù)，將各類夾層的各識別參數(shù)進(jìn)行歸一化處理后繪制了不同類型夾層的雷達(dá)圖（圖6）。圖6不同類型夾層特征雷達(dá)圖Fig. 6 Radar map of dissimilar interbeds characters從圖6左泥質(zhì)夾層雷達(dá)圖中可發(fā)現(xiàn)，泥質(zhì)夾層相對具有高

22、微梯度變化梯度、高微電位變化梯度、高井徑變化梯度以及中等自然伽瑪變化梯度、中等微電極幅度差、中等聲波時(shí)差變化梯度的特征。從圖6中灰質(zhì)夾層雷達(dá)圖上可發(fā)現(xiàn)，灰質(zhì)夾層相對具有高自然伽瑪變化梯度、高聲波時(shí)差變化梯度以及低微梯度變化梯度、低微電位變化梯度、低井徑變化梯度、低微電極幅度差的特征，特別是微電極幅度差出現(xiàn)了較多負(fù)值。從圖6右物性夾層雷達(dá)圖上可發(fā)現(xiàn)，物性夾層相對具有高微電極幅度差、中等自然伽瑪變化梯度、中等微梯度變化梯度、中等電位變化梯度、中等井徑變化梯度以及低聲波時(shí)差變化梯度的特征。4. 應(yīng)用效果目前，隔夾層上部剩余油比較富集已經(jīng)是盡人皆知的事實(shí)，利用水平井挖潛這一部分剩余油已是提高采收率的常

23、規(guī)手段，因而如何尋找夾層，尤其是能形成有效遮擋的夾層是非常重要的環(huán)節(jié)。在孤島油田利用水平井挖潛的過程中，我們將上述夾層自動(dòng)識別的方法進(jìn)行了應(yīng)用。首先在研究區(qū)內(nèi)劃分夾層類型，優(yōu)先在泥質(zhì)夾層連片發(fā)育的區(qū)域設(shè)計(jì)實(shí)施水平井，取得了很好的生產(chǎn)效果。中一區(qū)Ng53共設(shè)計(jì)實(shí)施水平井15口，平均日油29.5t/d，是周圍直井的4.2倍，平均綜合含水40.3%，比周圍直井低41.5%，新增年產(chǎn)油能力7.5×104t，預(yù)計(jì)增加可采儲量33×104t，提高采收率4.0。5. 結(jié)論（1）本次研究形成了一套夾層自動(dòng)劃分的方法。通過對儲層段電測曲線重構(gòu)、趨勢值擬合及電測數(shù)據(jù)偏離趨勢值程度分析，即可自動(dòng)

24、劃分出夾層。（2）通過計(jì)算夾層的自然伽瑪變化梯度、微梯度變化梯度、微電位變化梯度、微電極幅度差、聲波時(shí)差變化梯度、井徑變化梯度，并歸一化后繪制雷達(dá)圖，即可較為靈敏地識別出夾層的性質(zhì)。 致謝 在研究過程中得到了勝利油田高級專家王軍教授級高工、勝利油田地質(zhì)科學(xué)研究院賈俊山高級工程師和王延忠高級工程師的大力支持與幫助，在此一并致謝！參考文獻(xiàn)1 HaldorsenHH，Chang DM. Notesonstochasticshales：fromout-croptosimulationmodel. In：ReservoirCharacterizationJ.Orlando，F(xiàn)lorida：Academi

25、cPressInc，1986.2 MiallAD. Architectureelementandboundingsurfaceinfluvial：anatomyoftheKayenteFormation（LowerJurassic）southwestColoradoJ.SedimentaryGeology，1988，55：233-262.3 裘懌楠，陳子琪. 油藏描述M.北京：石油工業(yè)出版社，1996：188-189.Qiu Yinan, Chen Ziqi. Reservoir DescriptionM. Beijing: Petroleum Industry Press, 1996：188

26、-189.4 束青林. 孤島油田館陶組河流相儲層隔夾層成因研究J. 石油學(xué)報(bào)，2006，27（3）：100-103.Su Qinglin. Interlayer characterization of fluvial reservoir in Guantao Formation of Gudao OilfieldJ.Acta Petroleisinica,2006，27（3）：100-103.5 ShizhongMa，Jingzhang，Ning deJin，etal. The3-Darchitectureofpointbarandtheforminganddistributionofrema

27、iningoilJ.SPE57308. 1999，1-7.6 HongmeiLi，ChristopherD. Geostatisticalmodelsforshalesindistributarychannelpointbars（Ferronsandstone，Uath）：Fromground-penetratingradardatatothree-dimensionalflowmodelingJ.AAPGBulletin，2003，87（12）：1851-1868.7 劉建民，徐守余. 河流相儲層沉積模式及對剩余油分布的控制J. 石油學(xué)報(bào)，2003，24（1）：58-62.Liu Jianm

28、in, Xu Shouyu. Reservoir sedimentary model of fluvial facies and its control to remaining oil distribution J.Acta Petroleisinica,2003，24（1）：58-62.8 陳程，孫義梅. 厚油層內(nèi)部夾層分布模式及對開發(fā)效果的影響J. 大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2003，22（2）：24-28.Chen Cheng, SUN Yimei. The Distribution Patterns of the Interlayers within Thick Pays and Thei

29、r Impact on Recovery Efficiency,Shuanghe OilfieldJ.Petroleum Geology & Oilfield Development in Daqing，2003，22（2）：24-28.9 李陽. 儲層流動(dòng)單元模式及剩余油分布規(guī)律研究J. 石油學(xué)報(bào)，2003，24（3）：52-55.Li Yang. Flow unit mode and remaining oil distribution in reservoirJ.Acta Petroleisinica, 2003，24（3）：52-55.10 王延章，林承焰，溫長云，等. 夾層分

30、布模式及其對剩余油的控制作用J. 西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，28（5）：6-11.Wang Yanzhang, Lin Chengyan,Wen Changyun,etal. The Distribution Pattern Of Interlayer And Its Controlling Function On Remaining-OilJ.Journal of Southwest Petroleum Institute,2006，28（5）：6-11.11 李陽，王端平，劉建民. 陸相水驅(qū)油藏剩余油富集區(qū)研究J.石油勘探與開發(fā)，2005，32（3）：91-96.Li Yang,Wang

31、 Duanping,Liu Jianmin.Remaining Oil Enrichment Areas In Continental Waterflooding ReservoirsJ.Petroleum Exploration and Development，2005，32（3）：91-96.12 閻海龍，孫衛(wèi). 水下分流河道砂體中夾層的識別及定量分析-以靖安油田盤古梁長6油層為例J.西北大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006，36（1）：133-136.Yan Hailong, SUN Wei. Quantitative Analysis Of Interlayer In Underwater Distributary Channel:Analyzing The Interlayers Of Chang 6 Reservoir In JingAn OilfieldJ.Journal of Northwest University(Natural Science Edition),2006