一种随钻电阻率测井地层界面实时半自动追踪方法

技术领域

本发明涉及石油勘探技术领域，尤其涉及一种随钻电阻率测井地层界面实时半自动追踪方法。

背景技术

斜度井/水平井钻进过程中，对于地层界面的实时追踪是随钻测井地质导向需要解决的首要问题之一，其对井眼精准入靶、井眼轨迹控制在目标层内以及最大程度开发油气资源具有重要的意义。利用随钻电磁波电阻率测井仪器，结合仪器响应可以通过交互式地层对比方法进行人工追踪地层界面位置，但由于其需要人工操作步骤繁琐、耗费时间长，难以满足随钻测井过程中对地层界面的实时追踪。而随钻电磁波电阻率测井自动反演则会出现多解性的问题。因此，对地层界面准确快速的实时追踪是随钻测井中实时地质导向首要解决的关键问题之一。同时，如何同时结合交互式地层对比法与自动追踪两种方法，对实现随钻电磁波电阻率测井实时地层界面追踪至关重要。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明公开了一种随钻电阻率测井地层界面实时半自动追踪方法，以期为实时地层界面追踪提供地层界面成像信息。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种随钻电阻率测井地层界面实时半自动追踪方法，包括如下步骤：

s1.输入邻井/导眼井和大斜度井测井资料，从邻井/导眼井测井资料中提取地层信息，包括层厚、伽马数据及电阻率等；

s2.基于邻井/导眼井地层信息建立初始解释模型，即先导模型，判断所在地层是否处于造斜段，若是则执行s3，否则执行s4；

s3.确定造斜段所在地层界面位置：首先对比当前位置点模型伽马值与实测值的差异，人工调整界面使伽马响应保持一致；利用更新的地层模型，模拟视电阻率响应；将模拟数据与实测响应进行对比，若两者基本一致，则接着处理后续造斜段；反之，人工调整地层界面位置，直至实测和模拟曲线结果一致；根据伽马和电阻率资料，若仪器进入靶层后，执行s4；

s4.对水平井段启用自动界面追踪模式，构建电阻率约束解释模型，结合已知先验信息，采用约束反演模型和非线性最优化方法，快速反演目标层的上、下界面位置，并计算得到相应的模拟数据；

s5.判断模拟数据和实测数据的误差是否超过阈值，若是则执行步骤s6，否则执行s7；

s6.启用专家模式识别地层界面，综合地质信息与测井资料判断是否出现进入断层、薄夹层、目标层邻层的情况，结合快速正演、交互对比及反演等方法，人工调整地层界面；

s7.对水平段的数据窗口依次执行s4-s6，获得全井段的地层界面分布。

可选地，步骤s4中，快速反演目标层的上、下界面位置的步骤，具体包括：

s4.1.基于三种先验信息：邻井/导眼井测井资料建立的先导模型信息，通过神经网络算法训练建立的地层电阻率与界面距离变换模型信息，邻近段已处理得到地层界面信息；三种先验信息均可提供仪器所在层层厚、电阻率、距地层界面距离及围岩电阻率等初值信息；

s4.2.依据已有资料曲线数量建立多层反演模型，仅考虑当前层界面位置或电阻率未知，围岩电阻率及层厚均已知(信息来自于先导模型)：

若曲线数大于两条，则待反演参数包含3个，分别为H

若曲线数为两条，则待反演参数包含2个，分别为H

若仅有一条电阻率曲线，假定当前层层厚固定，待反演参数包含1个H

s4.3.将视电阻率曲线转换为相位差和幅度比，结合s4.2建立的反演模型，采用正则化高斯牛顿算法，直接反演地层界面位置；若反演得到的拟合差小于阈值，则接着对后续水平段进行反演，实时、自动更新界面位置。

可选地，步骤s6中，启用专家模式识别地层界面，人工调整地层界面的步骤，具体包括：

s6.1.对比实测伽马曲线与当前层伽马曲线差异，若两者基本一致，但视电阻率曲线远超当前层电阻率值，说明仪器贴近地层界面，此时手动交互调整地层模型；若伽马曲线突变，说明仪器穿出靶层，即当前层，执行s6.2；

s6.2.对比新进入层的伽马跟先导模型靶层邻层伽马值，若两者基本一致，说明仪器穿出靶层进入了邻层，此时，继续启动s4所述的自动界面反演，反之说明仪器进入复杂地层结构；

s6.3.将当前层的伽马和电阻率数据与先导模型靶层附近其它层一一对比，若两者均较为一致，说明仪器穿越了断层钻入至先导模型中指示的其它层段；因此，采用交互式正演解释，将该部分调整为断层结构，若两者不一致，执行s6.4；

s6.4.仪器进入了孤立砂体或者薄夹层，因此对在先导模型中添加新的层或者透镜体，不断调整其电阻率和界面位置，直至模拟与实测响应一致。

本发明的有益效果是，本发明对测井资料进行滑动开窗处理，建立邻井/导眼井初始解释模型，在斜度井/水平井钻进过程中，利用以邻井或导眼井建立的先导模型，进行人工交互调整确定造斜段位置。在水平井段利用自动界面追踪模式和专家模式相结合的方式识别地层界面，充分利用了电阻率约束反演模型和人工经验。相较于传统方法，本方法具有更高的处理速度，能够提供准确的地层界面信息，有助于更精准的地质导向决策和提高实时处理与解释效率。

附图说明

图1为本发明中一种随钻电阻率测井地层界面实时半自动追踪方法的流程框图；

图2为本发明中某水平井实测资料2D平面显示图；

图3为水平井地层界面半自动处理结果：(a)造斜段，人工交互解释后的结果；(b)水平段地层界面自动反演结果；(c)夹层-断层段，专家模式交互界面追踪；

图4为本发明中水平井电阻率约束下地层界面自动反演模型示意图：(a)三参数反演模型；(b)双参数反演模型；(c)单参数反演模型；

图5为本发明中简单地层结构专家解释模型：(a)仪器贴近地层的地层模型示意图；(b)仪器穿过靶层进入先导模型邻层示意图；

图6为本发明中复杂地层结构专家解释模型：(a)仪器穿过断层结构模型示意图；(b)为本发明中地层经过薄夹层及孤立砂体模型示意图；

图7为本发明中某水平井随钻电阻率测井资料和半自动界面追踪结果结果图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种随钻电阻率测井地层界面实时半自动追踪方法，如图1所示，包括如下步骤：

s1.如图2所示，输入邻井/导眼井和大斜度井测井资料，图中右上为实测电阻率资料，右下为水平井钻井轨迹，其中P36H和P22H分别代表频率为2MHz，源距分别为36inch和22inch的视电阻率曲线，从邻井/导眼井测井资料中提取地层信息，包括层厚、伽马数据及电阻率及地层岩性等；

s2.基于邻井/导眼井地层信息建立初始解释模型，即先导模型，判断所在地层是否处于造斜段，若是则执行s3，否则执行s4；

s3.确定造斜段所在地层界面位置：首先对比当前位置点模型伽马值与实测值的差异，人工调整界面使伽马响应保持一致；利用更新的地层模型，模拟视电阻率响应；将模拟数据与实测响应进行对比，若两者基本一致，则接着处理后续造斜段；反之，人工调整地层界面位置，直至实测(图3a实线)和模拟(曲线)结果一致，造斜段地层界面交互追踪结果，见图3(a)横向深度60-85m处；图中P36H_S和P22H_s代表源距为36inch和22inch的反演重构电阻率曲线；根据伽马和电阻率资料，若仪器进入靶层后，执行s4；

通过上述设计，利于将造斜段地层与水平段地层分别处理，以提高追踪地层界面的准确性。一般地，在造斜段中电阻率、伽马值、密度值等都随着穿透地层而变化，结合人工经验判断更加具有准确性。

s4.对水平井段启用自动界面追踪模式，构建电阻率约束解释模型，结合已知先验信息，采用约束反演模型和非线性最优化方法，快速反演目标层的上、下界面位置，如图3(b)所示，并计算得到相应的模拟数据；

具体包括：

s4.1.基于三种先验信息：邻井/导眼井测井资料建立的先导模型信息，通过神经网络算法训练建立的地层电阻率与界面距离变换模型信息，邻近段已处理得到地层界面信息；三种先验信息均可提供仪器所在层层厚、电阻率、距地层界面距离及围岩电阻率等初值信息；

s4.2.依据已有资料曲线数量建立多层反演模型，仅考虑当前层界面位置或电阻率未知，围岩电阻率及层厚均已知(信息来自于先导模型)：

如图4a所示，若曲线数大于两条，则待反演参数包含3个，分别为H

如图4b所示，若曲线数为两条，则待反演参数包含2个，分别为H

如图4c所示，若仅有一条电阻率曲线，假定当前层层厚固定，待反演参数包含1个H

s4.3.将视电阻率曲线转换为相位差和幅度比，结合s4.2建立的反演模型，采用正则化高斯牛顿算法，直接反演地层界面位置；若反演得到的拟合差小于阈值，则接着对后续水平段进行反演，实时、自动更新界面位置。

s5.判断模拟数据和实测数据的误差是否超过阈值，若是则执行步骤s6，否则执行s7；

s6.启用专家模式识别地层界面，综合地质信息与测井资料判断是否出现进入断层、薄夹层、目标层邻层的情况，结合快速正演、交互对比及反演等方法，人工调整地层界面；

具体包括：

s6.1.对比实测伽马曲线与当前层伽马曲线差异，若两者基本一致，但视电阻率曲线远超当前层电阻率值，如图7横向深度105m～170m段，说明仪器贴近地层界面，解释模型见图5a；此时手动交互调整地层模型；若伽马曲线突变，说明仪器穿出靶层，即当前层，执行s6.2；

s6.2.对比新进入层的伽马跟先导模型靶层邻层伽马值，若两者基本一致，说明仪器穿出靶层进入了邻层，见图5b所示的模型。对图2所示的实例，横向深度90m～155m段即是此种情况，其地层界面追踪结果见图3b中间框段；此时，继续启动s4所述的自动界面反演，反之说明仪器进入复杂地层结构；

s6.3.将当前层的伽马和电阻率数据与先导模型靶层附近其它层一一对比，若两者均较为一致，说明仪器穿越了断层钻入至先导模型中指示的其它层段；因此，采用交互式正演解释，将该部分调整为断层结构，见图6a所示的模型。对图2所示的实例，横向深度185m～230m段，电阻率出现大幅度下降，其测量与先导模型其它层伽马和电阻率基本一致，指示了断层的存在。经专家模式处理，该段地层界面手动追踪结果见图3c内右侧虚框；若两者不一致，执行s6.4；

s6.4.仪器进入了孤立砂体或者薄夹层，因此对在先导模型中添加新的层或者透镜体等结构，如图6b所示模型。不断调整其电阻率和界面位置，直至模拟与实测响应一致。对图2所示的实例，横向深度160m～185m段所示，探测深度浅的曲线P22H并未出现异常，而深探测曲线P36H则出现显著增加，这表明深探测曲线探测范围内存在其它异常体；结合伽马曲线和电阻率，最终添加两个孤立的砂体，见图3c左侧虚框。

s7.对水平段的数据窗口依次执行s4-s6，获得全井段的地层界面分布。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。