(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 110532507 A(43)申请公布日 2019.12.03
(21)申请号 201910814267.7(22)申请日 2019.08.30
(71)申请人 西安石油大学
地址 710065 陕西省西安市电子二路东段
18号(72)发明人 刘之的 杨珺茹 时梦璇 (74)专利代理机构 西安智大知识产权代理事务
所 61215
代理人 弋才富(51)Int.Cl.
G06F 17/11(2006.01)G06Q 10/06(2012.01)G06Q 50/02(2012.01)E21B 7/04(2006.01)
权利要求书2页 说明书5页 附图2页
(54)发明名称
一种提高水平井致密油储层钻遇率的方法(57)摘要
一种提高水平井致密油储层钻遇率的方法，步骤一、计算岩相指数；步骤二、计算致密油储层的砂岩密度；步骤三、计算致密油储层的物性指数；步骤四、计算致密油储层的含油指数；步骤五、创建致密油储层综合评价指数计算模型；步骤六、建立致密油储层三维地质模型；步骤七、基于致密油储层三维地质模型进行地质导；步骤八、致密油储层三维地质模型实时更新校正，并以此更新校正后的三维地质模型指导钻进方向，提高水平井致密油储层钻遇率；本发明的地质模型更贴近真实的地质特性，进一步提高了致密油储层钻遇率。CN 110532507 ACN 110532507 A
权 利 要 求 书
1/2页
1.一种提高水平井致密油储层钻遇率的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、计算岩相指数；步骤二、计算致密油储层的砂岩密度；步骤三、计算致密油储层的物性指数；步骤四、计算致密油储层的含油指数；步骤五、创建致密油储层综合评价指数计算模型；步骤六：建立致密油储层三维地质模型；步骤七、基于致密油储层三维地质模型进行地质导向；步骤八、致密油储层三维地质模型实时更新校正，并以此更新校正后的三维地质模型指导钻进方向，提高水平井致密油储层钻遇率。
2.根据权利要求1所述的一种提高水平井致密油储层钻遇率的方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一、计算岩相指数：利用自然伽马测井基于方程(1)求取相对自然伽马之后，利用方程(2)计算岩相指数，以此岩相指数来反映砂岩和泥岩发育特征，具体如下：
式中：ΔGR为相对自然伽马，无量纲；GRmax、GRmin分别为自然伽马最大值、最小值，API；Iltih为岩相指数，无量纲；GCUR为希尔奇指数，对老地层取值为2，对新地层取值为3.7，无量纲；
步骤二、计算致密油储层的砂岩密度：基于分层数据和步骤一处理解释的岩相指数，统计待评价地层的致密油储层厚度和砂层厚度，进而利用方程(3)来计算致密油储层的砂岩密度：
式中：Rsand为致密油储层的砂岩密度，无量纲；Hsand为致密油储层的砂层厚度，m；Hlayer为致密油储层厚度，m；
步骤三、计算致密油储层的物性指数：利用油田实际测得的声波时差测井值，结合致密油田经验确定的储层的声波时差下限值，基于方程(4)来计算致密油储层物性指数：
式中：Iφ为致密油储层的物性指数，无量纲；Δt为致密油储层的声波时差，μs/m；Δtdl为致密油储层的声波时差下限值，μs/m；
步骤四、计算致密油储层的含油指数：利用测得的电阻率测井值和声波时差计算的孔隙度值，结合岩电参数和地层水电阻率，基于方程(5)来计算致密油储层的含油指数：
2
CN 110532507 A
权 利 要 求 书
2/2页
式中：Ioil为致密油储层的含油指数，无量纲；Rt为致密油储层的电阻率，Ω·m；φ为致密油储层的孔隙度，％；m为胶结指数，无量纲；a为与岩性有关的岩性系数，无量纲；Rw为地层水电阻率，Ω·m；
步骤五、创建致密油储层综合评价指数计算模型：基于步骤一～步骤四中的方案，利用测井资料对其岩相指数、砂岩密度、物性指数、含油指数进行计算之后，对其各表征参数进行归一化处理，进而创建方程(6)所示的综合评价指数计算模型：
式中：Itor为致密油储层综合评价指数，无量纲；Inltih、Rnsand、Inφ、Inoil分别为归一化后的岩相指数、砂岩密度、物性指数、含油指数，无量纲；W1～W4为致密油储层表征参数的权系数，无量纲；n为致密油储层表征参数的个数，无量纲；
步骤六、建立致密油储层三维地质模型：基于步骤五计算的致密油储层综合评价指数，在沉积相控制、地震相约束下建立三维地质模型，从而明确了致密油储层储层、非储层的三维分布特征，并以此模型正演模拟了GR；
步骤七、基于致密油储层三维地质模型进行地质导向：基于步骤六建立的致密油储层三维地质模型进行随钻地质导向和钻头钻进方向，倘若实测的GR与正演模拟的GR不吻合，说明三维地质模型需要校正；否则，不需要校正；
步骤八、致密油储层三维地质模型实时更新校正：采用3D深度切片和3D扰动模型更新法，使其三维地质模型正演模拟GR曲线与实测GR曲线二者匹配，两曲线最佳匹配后，则三维地质模型达到了校正效果，并以此更新校正后的三维地质模型指导钻进方向；如此循环，提高水平井致密油储层钻遇率。
3
CN 110532507 A
说 明 书
一种提高水平井致密油储层钻遇率的方法
1/5页
技术领域
[0001]本发明属于致密油储层开发过程中的地质导向技术，特别涉及一种提高水平井致密油储层钻遇率的方法。
背景技术
[0002]致密油开发过程中，为了优质高效开发致密油，必须要采用水平井开发技术。如何提高水平井致密油储层的钻遇率，无疑是致密油开发过程中的一项关键技术。一般而言，致密油储层厚、连续性好，泥质夹层少，且物性和含油性好，则储层的钻遇率较高；实际上，致密油储层垂向砂泥岩互层叠置、横向连续性差、隔夹层发育，且物性和含油性较差，储层的钻遇率难以提高。现有提高水平井致密油储层钻遇率的方法，多根据砂体对比、油藏剖面对比跟踪、实钻录井及三维地质模型等措施来开展。在实际致密油储层水平井钻井过程中，常遇到砂体对比和油藏剖面跟踪良好、实钻录井显示含油性较好，但钻井过程中突然遇到泥岩夹层或者相变泥岩的情况，致使钻进方向调整较难、储层的钻遇率难以提高等客观情况。然而，现有的提高水平井致密油砂体钻遇率文献报道仅根据三维地质模型预测的岩相分布特征，并结合砂体对比、油藏剖面对比跟踪、实钻录井来进行。没有考虑到泥质夹层、相变泥岩预测，也没有实时校正三维地质模型，进而来预测钻头前方的储层展布特征，这给水平井致密油储层钻井过程中钻头方向实时调整带来不便，更难以保障水平井致密油储层的钻遇率。
发明内容
[0003]为了克服现有技术方法的不足，本发明的目的在于建立一种提高水平井致密油储层钻遇率的方法，基于岩相指数、砂岩密度、物性指数、含油指数等四个表征参数，建立了致密油储层综合评价指数，以此指数在沉积相控制、地震相约束下建立三维地质模型，并预测致密油储层的三维分布特征，进而来根据实钻GR与钻前预测的GR对比来实时校正三维地质模型，提高了水平井致密油储层钻遇率。[0004]为了达到上述目的，本发明的技术方案为：[0005]一种提高水平井致密油储层钻遇率的方法，包括以下步骤：[0006]步骤一、计算岩相指数：利用自然伽马测井基于方程(1)求取相对自然伽马之后，利用方程(2)计算岩相指数，以此岩相指数来反映砂岩和泥岩发育特征，具体如下：
[0007]
[0008][0009]
式中：ΔGR为相对自然伽马，无量纲；GRmax、GRmin分别为自然伽马最大值、最小值，API；Iltih为岩相指数，无量纲；GCUR为希尔奇指数，对老地层取值为2，对新地层取值为3.7，无量纲。
4
CN 110532507 A[0010]
说 明 书
2/5页
步骤二、计算致密油储层的砂岩密度：基于分层数据和步骤一处理解释的岩相指
数，统计待评价地层的致密油储层厚度和砂层厚度，进而利用方程(3)来计算致密油储层的砂岩密度：
[0011][0012]
式中：Rsand为致密油储层的砂岩密度，无量纲；Hsand为致密油储层的砂层厚度，m；
Hlayer为致密油储层厚度，m。[0013]步骤三、计算致密油储层的物性指数：利用油田实际测得的声波时差测井值，结合致密油田经验确定的储层的声波时差下限值，基于方程(4)来计算致密油储层物性指数：
[0014]
式中：Iφ为致密油储层的物性指数，无量纲；Δt为致密油储层的声波时差，μs/m；Δtdl为致密油储层的声波时差下限值，μs/m。[0016]步骤四、计算致密油储层的含油指数：利用测得的电阻率测井值和声波时差计算的孔隙度值，结合岩电参数和地层水电阻率，基于方程(5)来计算致密油储层的含油指数：
[0017]
[0015]
式中：Ioil为致密油储层的含油指数，无量纲；Rt为致密油储层的电阻率，Ω·m；φ为致密油储层的孔隙度，％；m为胶结指数，无量纲；a为与岩性有关的岩性系数，无量纲；Rw为地层水电阻率，Ω·m。[0019]步骤五、创建致密油储层综合评价指数计算模型：基于步骤一～步骤四中的方案，利用测井资料对其岩相指数、砂岩密度、物性指数、含油指数进行计算之后，对其各表征参数进行归一化处理，进而创建方程(6)所示的综合评价指数计算模型：
[0018][0020]
式中：Itor为致密油储层综合评价指数，无量纲；Inltih、Rnsand、Inφ、Inoil分别为归一化后的岩相指数、砂岩密度、物性指数、含油指数，无量纲；W1～W4为致密油储层表征参数的权系数，无量纲；n为致密油储层表征参数的个数，无量纲。[0022]步骤六、建立致密油储层三维地质模型：基于步骤五计算的致密油储层综合评价指数，在沉积相控制、地震相约束下建立三维地质模型，从而明确致密油储层储层、非储层的三维分布特征，并以此模型正演模拟了GR。[0023]步骤七、基于致密油储层三维地质模型进行地质导向：基于步骤六建立的致密油储层三维地质模型进行随钻地质导向和钻头钻进方向，倘若实测的GR与正演模拟的GR不吻合，说明三维地质模型需要校正；否则，不需要校正。[0024]步骤八、致密油储层三维地质模型实时更新校正：采用3D深度切片和3D扰动模型更新法，使其三维地质模型正演模拟GR曲线与实测GR曲线二者匹配，两曲线最佳匹配后，则三维地质模型达到了校正效果，并以此更新校正后的三维地质模型指导钻进方向；如此循环，提高水平井致密油储层钻遇率。
5
[0021]
CN 110532507 A[0025]
说 明 书
3/5页
本发明首次针对水平井致密油储层钻遇率，提出了一种提高水平井致密油储层钻
遇率的方法，能够有效地根据三维地质模型来进行地质导向，以期为致密油开发提供技术支持。该发明在致密油储层三维地质模型时充分考虑了岩相指数、砂岩密度、物性指数、含油指数，使其地质模型表征的致密油储层特征更能反映储层品质，又给出了地质模型适用性较低时，地质模型实时更新校正方法，使其地质模型更贴近真实的地质特性，因此，进一步提高了致密油储层钻遇率。
附图说明
[0026]图1为本发明中的提高水平井致密油储层钻遇率的方法流程图。[0027]图2为本发明中水平井致密油储层地质导向成果图。
具体实施方式
[0028]下面结合附图对本发明的技术方案做详细叙述。[0029]参照图1，一种提高水平井致密油储层钻遇率的方法，包括以下步骤：[0030]步骤一、计算岩相指数：利用自然伽马测井基于方程(1)求取相对自然伽马之后，利用方程(2)计算岩相指数，以此岩相指数来反映砂岩和泥岩发育特征，具体如下：
[0031]
[0032][0033]
式中：ΔGR为相对自然伽马，无量纲；GRmax、GRmin分别为自然伽马最大值、最小值，API；Iltih为岩相指数，无量纲；GCUR为希尔奇指数，对老地层取值为2，对新地层取值为3.7，无量纲。
[0034]步骤二、计算致密油储层的砂岩密度：基于分层数据和步骤一处理解释的岩相指数，统计待评价地层的致密油储层厚度，并以岩相指数大于0.5来统计砂层厚度，进而利用方程(3)来计算致密油储层的砂岩密度：
[0035]
式中：Rsand为致密油储层的砂岩密度，无量纲；Hsand为致密油储层的砂层厚度，m；
Hlayer为致密油储层厚度，m。[0037]步骤三、计算致密油储层的物性指数：利用试油试采资料、电阻率和声波时差测井资料，建立油水层识别图版，此图版中的干层和产层分界线即为致密油储层的声波时差下限。利用油田实际测得的声波时差测井值和确定的声波时差下限值，基于方程(4)便可计算致密油储层的物性指数：
[0038][0039]
[0036]
式中：Iφ为致密油储层的物性指数，无量纲；Δt为致密油储层的声波时差，μs/m；
6
CN 110532507 A
说 明 书
4/5页
Δtdl为致密油储层的声波时差下限值，μs/m。[0040]步骤四、计算致密油储层的含油指数：利用测得的电阻率测井值和声波时差计算的孔隙度值，结合待评价目的层的岩电参数和地层水矿化度确定的地层水电阻率，基于方程(5)来计算致密油储层的含油指数：
[0041]
式中：Ioil为致密油储层的含油指数，无量纲；Rt为致密油储层的电阻率，Ω·m；φ
为致密油储层的孔隙度，％；m为胶结指数，无量纲；a为与岩性有关的岩性系数，无量纲；Rw为地层水电阻率，Ω·m。[0043]步骤五、创建致密油储层综合评价指数计算模型：基于步骤一～步骤四中的方案，利用测井资料对其岩相指数、砂岩密度、物性指数、含油指数进行计算之后，对其各表征参数进行归一化处理；考虑到此四个参数值越大，致密油储层品质越好这一客观情况，进而创建了方程(6)所示的综合评价指数计算模型：
[0042][0044]
式中：Itor为致密油储层综合评价指数，无量纲；Inltih、Rnsand、Inφ、Inoil分别为归一
化后的岩相指数、砂岩密度、物性指数、含油指数，无量纲；W1～W4为致密油储层表征参数的权系数，无量纲；n为致密油储层表征参数的个数，无量纲。[0046]步骤六、建立致密油储层三维地质模型：基于步骤五计算的致密油储层综合评价指数，在沉积相控制、地震相约束下建立三维地质模型，根据油田生产经验确定致密油储层综合评价指数Itor大于0.5即为有效储层，小于0.5为非储层的原则，分两种储层类型显示致密油储层三维空间展布，从而明确了致密油储层、非储层的三维分布特征，并以此致密油储层三维地质模型正演模拟了GR曲线。[0047]步骤七、基于致密油储层三维地质模型进行地质导向：基于步骤六建立的致密油储层三维地质模型进行随钻地质导向和钻头钻进方向，倘若基于三维地质模型模拟的GR曲线与实测GR曲线吻合，表明井眼轨迹所处的模型是有效的，说明致密油储层三维地质模型与储层真实情况较为吻合，不需要校正三维地质模型；倘若模拟的GR曲线和实测GR曲线间存在差异表明三维地质模型需要更新校正。[0048]步骤八、致密油储层三维地质模型实时更新校正：采用3D深度切片和拉伸、压缩、旋转方式进行3D扰动模型更新校正，利用最小二乘法检验校正后三维地质模型正演模拟的GR曲线与实测的GR曲线二者是否匹配，并设置校正目标函数使其正演模拟的GR曲线与实测GR曲线达到最佳匹配；两曲线最佳匹配后，则三维地质模型达到了最佳的校正效果；以此更新校正后的三维地质模型指导钻头钻进方向，进行地质导向；如此循环，提高水平井致密油储层钻遇率。
[0049]将本发明在实际致密油田中试用。在X1井的水平井致密油储层地质导向应用中，参照图2。依据X1井的钻井设计中的各个地质层面及其垂深的数据，将垂直井眼段的实测GR数据导入，对三维地质模型进行微调，得到地质导向模型。用正演模拟的GR实时跟踪对比实测GR曲线，倘若两GR曲线吻合，表明井眼轨迹所处的模型是有效的。模拟GR和实测GR数据间
[0045]
7
CN 110532507 A
说 明 书
5/5页
的存在差异表明三维地质模型需要调整。根据周围井测井资料，结合三维地质模型和地震剖面图，建议X1井水平段中后部轨迹海拔在-695至-710m之间。2018年10月8日，当前钻遇碳质泥岩，输入随钻GR数据，通过更新校正后三维地质模型预测显示钻头前方钻遇高GR区域可能性较高。依据三维地质模型给出的导向建议是：因构造趋势朝下，钻头当前高程-710m，建议钻头略向上调整，预测前方有10米长度的相变泥岩段，才能钻遇储层。实钻显示，钻遇10.8米泥岩后，钻遇油迹砂岩。从研究区水平井井眼轨迹调整情况来看，三维地质模型指导井眼轨迹符合率达到90％以上，利用该方法后的致密油储层钻遇率较使用前提高了8.7％。[0050]该方法综合利用了岩相指数、砂岩密度、物性指数、含油指数4个表征参数，使其致密油储层综合评价参数能够较好的反映岩相、物性和含油性；地质建模时采用沉积相控制、地震相约束手段，使其建立的致密油储层三维地质模型更贴近于实际地质特征；地质导向时实时跟踪，采用正演模拟GR曲线和实测GR曲线实时对比，两曲线出现差异时，及时对地质模型进行更新校正，进而保障了水平井致密油储层的钻遇率最大化。该方法中的各个表征参数都能够从测井资料来求取，而所有的致密油田均具有大量的测井数据，且地质建模技术较为成熟。因此，本发明所述提高水平井致密油储层钻遇率的方法具有良好的推广应用前景和价值。
[0051]本领域的技术人员应当理解，岩相指数、砂岩密度、物性指数、含油指数等四个表征参数计算较为准确，致密油储层地质建模精度较高，且校正效果较好时，水平井致密油储层的钻遇率才能显著提高。
8
CN 110532507 A
说 明 书 附 图
1/2页
图1
9
CN 110532507 A
说 明 书 附 图
2/2页
图2
10
