测井曲线标准化方法优选及其效果评价——以延长油田化子坪区块为例

王振华，张 亮

(陕西延长石油(集团)有限责任公司 研究院，陕西 西安 710075)

王振华,张亮.测井曲线标准化方法优选及其效果评价:以延长油田化子坪区块为例[J].西安石油大学学报(自然科学版),2018,33(2):37-43.

WANG Zhenhua,ZHANGLiang.Optimization and effect evaluation of logging curve normalization methods:taking Huaziping area of Yanchang Oilfield as an example[J].Journal of Xi'an Shiyou University (Natural Science Edition),2018,33(2):37-43.

引　言

油田在长期的勘探开发过程中，由于测井所用的仪器型号不同，标准刻度器不统一，以及操作方式的差异，造成测井曲线之间的系统误差。若直接用这些原始曲线进行区块再认识、油藏精细描述等工作，将影响研究结果的正确性。通过测井曲线标准化，可以减小或消除系统误差，使得测井曲线数据真实可靠。

测井曲线标准化，首先由Connolly在1968年提出，1973年Neiast和Knox创立了直方图(交会图)的标准化方法；1981年，Doveton和Bomemann将趋势面技术用于区域标准化。在国内，王志章、熊绮华等用趋势面法对测井曲线标准化，在牛庄洼油藏描述研究中取得较好的效果[1]。

直方图法只考虑了地质体的均质性而忽略了区域上的非均质性，趋势面法虽然考虑到了区域上地层的非均质性，但要求区域内有统一的标准层和井位坐标。在很多油田，很难找到区域上稳定的标准层，在一些开发历史较长的油田(如延长油田)，井位坐标也不全，这些都限制了标准化方法的应用。对此，本文选择趋势面+直方图的方法，结合地层的区域趋势与局部均质，探讨整个研究区域的测井曲线标准化问题，取得了比较好的效果。

1　测井曲线标准化方法优选

一个油区储层因地质沉积时期和沉积环境相同而具有相同的地球物理特性，使得该区不同井的同一类型测井数据具有自身的分布规律。标准化就是让这些测井数据满足自身的分布规律而消除非地质因素对曲线的影响。标准化方法分为定性和定量两大类[2]，前者以频率直方图校正方法为主，后者以趋势面分析法为主[3]。

频率直方图法通过分析各井标准层测井数据的频率分布，并逐一与油田标准井模式进行对比[4]，检查各井测井数据的可靠性，并确定校正值。此法认为地球物理特征是一固定值，不随井位变化或变化很小，可以忽略[5]。如图1是区块内A井标准层段AC曲线采用频率直方图法标准化前后与标准井频率分布的对比，区内标准井标准层频率分布峰值是250 μs/m，A井标准化前AC频率分布峰值是258 μs/m，该方法是以标准井为基础，以标准层在横向上基本稳定为依据[6]，得出A井标准化后校正值为-8 μs/m。该方法操作简单，但误差较大，是定性评价方法的代表，适用于工区范围不大、标准层测井特征值较集中的区块。

图1　频率分布对比Fig.1　Comparison of frequency distributions

定量的趋势面分析方法是依据物质的某一地球物理参数的测量值来研究其空间分布特征及变化规律的方法[7]。任何一个地质变量z与该测点的地理坐标一起构成三维空间中的点(x,y,z)，由于工区内储层的沉积时期与环境相同，理论上z在空间(x,y)上的分布应是确定的光滑曲面(即趋势面)，它能集中反映区域内地质变量z随(x,y)的变化规律，而测量值构成的真实曲面不是光滑的，对应的不是确定的函数式，某点的地质变量实测值是分布在趋势面上或上下附近，因此可将测量值确定的实际曲面分为趋势面和剩余曲面两部分，也就是说，某一点的测量值可认为是趋势值加上剩余值，剩余值就是由于仪器刻度、操作等引起的测井测量值对趋势值的偏差[8]。设用z(x,y)表示所研究的地质变量实际测井的测量值，其中(x,y)是平面上的坐标，趋势面分析目的是将z分为反映区域趋势的趋势值及说明局部异常的剩余值，可表示为[9]

(1)

在落实井坐标和井数据并选取标准层后，采用GPT软件中的趋势面标准化模块可批量快捷地进行测井曲线标准化工作，并可直观显示趋势面拟合度

R2=SSR/SST，

(2)

其中SSR为预测值，SST为实际值。

该方法适用于在较大范围内地质参数和测井参数具有区域性变化规律的地区，但要求有足够的均匀分布井点的存在[10]。

本文研究工区范围较大，既有均匀分布区块也有零散井位区块，且部分井无井位坐标，综合考虑选择主要运用趋势面法结合直方图法对研究区块进行标准化，标准化流程如图2所示。

图2　测井曲线标准化流程Fig.2　Standardization process of logging curve

2　测井资料标准化实例

2.1　资料选择

众所周知，9条常规测井曲线中，自然伽马、自然电位等曲线应用的是其相对值或比值，因此可不对其进行重新刻度。而电阻率测井、孔隙度测井曲线通常应用其绝对值进行油藏数值计算，因此需要对这类测井曲线进行重新刻度，也即标准化处理。鉴于研究工区测井仪器型号繁杂，测井曲线项目繁杂，为最大化利用工区井资料，本文选择常规声波测井和感应测井中的深感应电阻率测井曲线作为测井曲线标准化研究对象。

2.2　关键井选取

关键井的选取原则为：①具有系统的取心资料及完整的分析资料；②具有有利的测井条件和测井深度；③具有完整系列的测井解释；④系统的测试数据。按照上述原则结合研究工区测井资料实际情况，在已落实井位坐标和测井资料的1 453口井中选取化414-9井、化215-8井等13口关键井，如图3所示。

图3　工区关键井分布Fig.3　Distribution of key wells in the study area

2.3　标准层选择及读取

标准层是一切标准化方法所依赖的地质基础[11]，标准层的选择有3大原则：①在研究范围内普遍分布且稳定；②岩性、物性、电性特征明显且厚度较大；③选择的层为一层组或单层。本文依据上述原则结合研究工区地质实际，选择长2下部水层作为标准层，此层在该区域广泛存在，较稳定，且有一定的厚度，满足标准层选取要求，图4所示为关键井标准层连井剖面。

2.4　GPT软件趋势面法测井标准化处理

图5为对工区井长2标准层声波曲线4次趋势面法标准化的GPT软件截图。可以看出，化40井组声波值明显有2个刻度标准，且均与关键井特征值存在误差。GPT软件不但能实现批量进行测井曲线标准化功能，更重要的是其批量存储功能为标准化后曲线应用提供的便捷性是其他软件所没有的。

图4　关键井标准层连井剖面Fig.4　Standard layer connecting-well section of key wells

图5　声波趋势面法标准化软件截图Fig.5　Screenshot of sonic trend surface method standardization software

计算AC和RT两条曲线1～5次拟合趋势面，经验证1～5次拟合度值见表1。据AC和RT拟合度差值综合考虑，选取最优拟合次数为4，AC和RT的4次多项式分别为：

f(x,y)AC=4.905 83-0.001 000 69x-0.000 429 808y-2.517 79e-007x2-1.643 86e-007xy-1.163 8e-008y2+2.7e-011x3+3.1e-011x2y+1e-012xy2+1.1e-011y3+4.501e-015x4+2.867 4e-015x3y-3.768 86e-015x2y2+1.625 54e-015xy3-2.294 67e-016y4；

(3)

f(x,y)RT=-3.907 94+0.001 607 07x-1.739 92e-005y+1.536 55e-007x2-1.161 16e-007xy+8.003 7e-008y2-2.6e-011x3-1.6e-011x2y+2e-011xy2-2.1e-011y3-1.622 01e-015x4+6.376 99e-015x3y+9.178 03e-015x2y2-7.653 68e-015xy3-3.081 94e-015y4。

(4)

其中，x,y为工区井位3度带坐标。

再根据趋势面法标准化AC、RT的4次多项式，即可对工区内补测坐标井计算校正值，扩大数据样本，提高准确度。

标准化前各井点AC异常值较多，残差面起伏不平突变较大，资料可比性差。

经标准化后AC值平面分布均匀，残差面平整光滑，符合该地区实际地质特征，增加了多井间资料的可比性，减少了解释的盲目性，为精细油藏描述奠定了可靠的基础,如图6所示。

校正后的RT趋势面与AC趋势面具有高度相关性，符合实际地质特征，也从侧面验证了趋势面法在该区块的适用性，如图7所示。

表1　拟合度数值Tab.1　Fitting degree table

图6　标准化前后AC特征值、残差面对比Fig.6　Comparison of AC eigenvalues and residual surfaces before with after AC standardization

图7　标准化前后RT特征值、残差面对比Fig.7　Comparison of RT eigenvalues and residual surfaces before with after AC standardization

3　测井曲线标准化效果评价

采用3种方法评价测井曲线标准化的效果，均取得良好的验证效果。

方法1：利用标准化前后AC计算孔隙度与岩心分析孔隙度交会图对比，如图8所示，孔隙度交会图相关系数R2由0.518提高到0.719，数据准确率得到大幅提高。

方法2：采用AC在套管内测井响应值验证。AC在套管中的响应值为187±3 μs/m。研究区内AC测井曲线有套管段测井响应值的井数为168口，其中符合上述AC对套管值的井数仅有85口，合格率为50.6%。经测井曲线标准化后，AC对套管值合格井数达到143口，合格率为85.12%(图9)。

图8　AC标准化前后孔隙度交会图对比Fig.8　Comparison of core analysis porosity-logging calculation porosity cross-plots before with after AC standardization

图9　AC标准化前后合格井数、合格率对比Fig.9　Comparison of qualified well number and qualification rate before with after AC standardization

由此可见，AC标准化后数值准确性明显提高，更符合实际情况，合格率提高34.52%，标准化效果极好。

方法3：依据测井响应的趋势特征应与区域地质模式相一致，对比标准化后的AC和RT趋势面等值图进行验证。如图10所示，AC-RT趋势面等值图充分体现出长2水层标准层孔隙度大、电阻率低的特征，且二者具有良好的相关性。

图10　AC-RT趋势面等值图对比Fig.10　Comparison of AC-RT trend surface contour maps

4　结　论

(1)通过上述方法验证可知，本文标准化的效果良好，趋势拟合度较高，增加了多井间测井资料的可对比性，可为其他油田测井曲线标准化提供借鉴。

(2)在延长油田所属的鄂尔多斯盆地，考虑实际地质情况，优选频率直方图法结合趋势面分析法应用GPT软件进行测井曲线标准化是一种省时、高效、准确性较高且存储便捷的标准化方法。

(3)在实际工作中，应根据区域地质规律和资料情况，灵活运用相应的标准化处理方法。对于井少区域小的区块，用频率直方图法进行测井曲线标准化；而对于井多区域大的区块，可用趋势面分析法进行测井曲线标准化。

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