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专利名称：用于电缆和lwd测井数据的石油物理和地球物理地层评价的工作流程的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及地质数据的处理，并且尤其涉及一种用于电缆(wireline)和随钻测井(logging-while-drilling, LWD)测井数据(log data)的石油物理(petrophysical)和地球物理(geophysical)地层评价的计算机实施的方法。
背景技术：
井筒(borehole)的地质情况可以使用井筒测井仪器来评价。可进行井筒所穿透的地下地层的各种特性的测量，并且产生该测量相对于深度的测井记录(log)。这种井筒数据可经例如包括电阻率/电导率测量、声学、超声、NMR、及伽马辐射的多种技术收集。一般地，井筒数据由解释人员分析以便将地下地质地层特征化，以允许做出关于井的商业潜力的决 定，或者确定关于周围地质区域的特性的信息。这种类型的井筒数据可以用来代替或补充岩芯的采集，以用于可视化检查和在试验室中的测量。地球物理学家常常使用由石油物理学家供给的测井数据和解释结果，作为诸如井-地震关系、作为偏移的函数的振幅(AVO)模型的模型、地震反演、及来自地震属性的储层(reservoir)特性的估计之类的任务的输入。在本公开中呈现的计算机实施的方法设计成简化石油物理学家准备供地球物理学家使用的数据的任务；减少地球物理学家的工作负荷；避免重复性劳动；及实现两个学科之间的一致性。

发明内容
本发公开的实施例方面提供一种在各种流体饱和度条件下将地下地层的弹性特性特征化的计算机实施的方法，该方法包括估计在井眼周围的侵入带中和在侵入带外存在的流体和周围岩石基体材料的密度和体积模量，以记录在侵入带中和在侵入带外存在的流体和周围岩石基体材料的密度和体积模量相对于深度的一组测井曲线；记录每个井眼中的一组页岩趋势压实曲线；基于记录的测井曲线和页岩趋势压实曲线组对于岩石和流体体积求解一组响应方程，以计算岩性、孔隙度及含烃饱和度，以便建立用于估计井眼中被穿透的岩石基体材料的含烃饱和度的计算机模型；以及使用估计的在井眼附近的流体和岩石基体材料的密度和体积模量、页岩趋势压实曲线、及计算的在井眼附近的岩性、孔隙度及含烃饱和度，在各种流体饱和度条件下将地下地层的弹性特性特征化。本发发明的实施例的各方面可以包括一种计算机可读介质，该计算机可读介质被编码有用来完成上述方法或用来控制上述系统的计算机可执行指令。本发发明的实施例的各方面可以包括一种系统，该系统配置和布置成按照上述方法提供系统的控制。这样一种系统可以结合例如计算机，该计算机编程为允许用户按照该方法或其它方法控制装置。涉及石油物理-地球物理综合的项目典型地包括从几口至数十口井。当对于这种数量的井进行工作时，通常是用户单独地关注每口井，以验证与作为整体的数据集的数据一致性，并且扫描每口井的结果，作为质量控制的一部分。当足够的测井数据是可得到的时，使用下文在本发明的各个方面所描述的计算机实施的方法以适于在下文进一步描述的Gassmann方程有效的地质环境中的石油物理解释的目的。这些环境是主要碎屑和混合岩性油气储层。在足够的电缆和LWD数据可得到的任何场合，可以从测井间隔的顶部到底部应用该方法。一些井典型地具有部分剪切声波测井覆盖或没有剪切声波测井覆盖。在这些情况下，可与下文进一步描述的流体置换(fluidsubstitution)同时地使用局部导出参数来估计剪切慢度(剪切波速度的倒数)。本发明的这些和其它目的、特征和特性、以及相关结构元件和部分的组合的操作方法和功能及制造经济性，在参照附图考虑如下描述和所附权利要求时将变得更清晰，所有这些附图形成本说明书的一部分，其中，类似附图标记在各图中指示对应的部分。然而，应清楚地理解，附图仅用于说明和描述目的，并且不打算作为本发明的范围的限定。如在说明书中和在权利要求书中使用的那样，单数形式“一”、“一个”、及“该”包括复数对象，除非上下文清楚地另外规定。


图I表明按照本发明实施例的计算机实施的方法的例子。图2表明按照本公开的各个方面的计算孔隙度的例子。图3a和3b表明按照本公开的各个方面的用于粉砂估计的示例方法。图4表明按照本发明的一实施例的使用Greenberg-Castagna模型的计算机实施的方法的例子。图5是一种系统的实施例的示例示意性图示，该系统用来执行按照本发明的实施例的方法。
具体实施例方式在勘探地区的给定区域中，可能有钻出的大量的井。一些井在抱有它们将是生产井的目的而被钻出，而其它井是用于流体注入，或用于勘探、探边(delineation)或推算(appraisal)目的。在每口井的钻井期间或之后,可以记录一份或多份测井记录(welllog)，测量通过其中钻出这些井的地下地层的特性。地球物理学家基于他们对于从测井数据提取的趋势曲线的建模，将弹性和储层特性随深度的变化特征化。通过石油物理学家早期在方法中导出这些趋势、将它们用于石油物理分析、及将它们作为结果包的一部分转发给地球物理学家，在两个学科之间实现一致性。如果感兴趣的带(zone)竖直地足够小， 则压实影响不重要，趋势曲线可用常数代替。石油物理分析从标准多井数据分析开始，包括使用交会图(cross-plot)以帮助识别测井仪校准的不一致性、地势的一致性或其它、及在洋底或海平面之下它们与深度的关系和逐井不同的地层压力状况(geo-pressure regime)。图I表明按照本发明的一实施例的示例性计算机实施的方法。总体上用100指示的方法在105处通过将电缆和随钻测井(LWD)测井记录加载到软件程序中(诸如石油物理应用程序包)中而开始。在120处，可以去除可能具有错误数据的测井曲线(log curve)间隔，并且将连续运行进行拼接以使竖直覆盖范围最大化。测井曲线可以被深度匹配，并且适当地，可以进行井筒校正。井筒校正是测井测量必须被调整以便除去井筒的影响的量。例如，在电阻率测井中，校正将来自井筒的影响从测量信号中除去，并且在放射性测井中，校正将读数调整到在标准条件(如在标准温度下填充有淡水的给定直径的井筒)下将发现的读数。分辨率增强技术可以用来提高测井记录的精度，其中，床层被识别但没有充分地分辨。对于成分石油物理分析使用的测井记录的分辨可以尽可能多地匹配，以避免计算结果中的伪床层边界的影响。在某些方面，该方法可对于包括数口到多口井的数据组被优化。在没有和井与井一致性相关的步骤的情况下，它同样可以应用于单口井。井的最大数量可以按需要确定，以对于每口井给予一些单独的关注。在方法的这个阶段，偏斜井中的声波测井(sonic log)应对于各向异性被校正，这些偏斜井是故意偏离垂直方向钻出的井眼(wellbore)。声波测井是记录P-波和S-波(也分别叫做压缩波和剪切波)相对于深度的传播时间的一种类型的声学测井。例如，声波测井典型地通过沿井眼向上拉动在电缆上的测井仪而被记录。测井仪发射声波，该声波从源行进到地层，并且返回在测井仪上安装的几个接收器。偏斜井可以具有各向异性地层，其中，地层的各种特性(如渗透性和应力)可能是方向相关的。例如，大多数页岩地层(shale formation)由具有不同弹性特性的薄叠层组成，并且与层面(bedding)平行和垂直地具有不同的刚性，并因此具有不同的速度。如果声波测井不对于各向异性被校正，则它们应被小心地使用，或者根本不使用。在声波测井对于各向异性被校正之后，取样后的曲线准备好输入到石油物理成分分析应用程序。在某些方面,可以使解释间隔(interpreted interval)最大化。这常常涉及在超载中通过有限记录套组(如仅伽马射线和电阻率测井)工作。方法可以使用由地势(earthtrend)补充的有限的测井数据，能够求出岩性、孔隙度和饱和度。同一能力还能够实现密度和压缩声波测井的重建，其中，这些密度和压缩声波测井缺少或受到不利井筒条件的影响。在某些方面，可能需要从解释间隔的顶部到底部的连续弹性测井(密度和声波)和测井分析结果，并且因此，这种数据可能需要在其中测井记录缺少或错误的间隔上被合成。由于合成数据不应用来产生解释性理解或趋势，所以必要的是识别并区分“原始的”未处理数据与最终曲线，这些最终曲线可能是记录的数据与合成数据的拼接混合。对于石油物理评估和流体置换，需要在110和115处的地层压力和温度趋势以及流体数据(如地层水矿化度、油比重和气-油比率、气体比重、及侵入滤出液特性。况且，对于流体置换，也需要在侵入带和其周围的岩石的体积模量。例如，来自压力和温度趋势和基本矿化度、气油比(G0R)、及/或比重输入的特性可被用来使用诸如Colorado School ofMines/University of Houston FlAG应用程序之类的程序,来估计流体特性趋势。可替换地，可以使用流体特性采样的试验室测量。方法在140处然后产生井中的相对于深度的流体特性曲线、和要用于随后基于140的流体特性趋势而建模的任何假想流体的特性，这些流体特性曲线代表在侵入带和未受干扰带中存在的流体的密度和体积模量。方法在130处继续进行，通过取得经编辑的、深度匹配的及/或规格化的记录以产生每口井中的一组页岩趋势压实曲线或密度趋势，其中，页岩特性趋势可以相对于公共数据而被定义，并且在每口井中建立。该组曲线典型地是相对于深度的密度、中子、压缩声波、及电阻率。数据可以指示区域的单个趋势、或用于每口井或者井组的单独的趋势。在这个阶段可以识别误校准的测井记录。例如，如果所讨论的井的声波、中子及电阻率测井记录遵循由数口井限定的区域趋势，但密度偏移，则它可在125处被移位以规格化。在这个步骤处产生的任何规格化后的测井曲线可以取代在步骤105处的测井曲线。然后在145处，基于在130处确定的区域页岩压实趋势和140的计算出的流体特性曲线，进行第一遍测井记录解释。第一遍在150处计算初始岩性、孔隙度及/或饱和度。基于这些计算出的参数，在155处创建区域砂层孔隙度压实趋势，在160处创建数据复原模型，及在165处开发粉砂(silt)估计逻辑。方法运行迭代，直到在170处进行最后一遍测井记录解释。在某些方面，明确量化在侵入带中存在的流体的测井记录解释模型允许对于 石油物理分析进行合理性检查(sense check)，并且使得能够进行流体置换，以通过除去侵入影响而调整记录的测井记录，并且表示在井位置处的土壤特性。在某些方面，粉砂量化是用来将具有多孔砂质叠层的层间砂-页岩间隔与硬粉砂间隔区分开以及用来更好地理解弹性随岩性的变化的有用的可视化线索。即使在土壤是矿物学双体(binary)(砂-粘土)的场合，它在声学特性方面也常常是三重的(砂-粉砂-页岩)。在这些情况下，压缩阻抗可能与计算出的粉砂部分比与砂或页岩部分更好地相关。在某些方面，剪切慢度对于流体置换可能是需要的，但通常不能在全部井中感兴趣的整个间隔上得到。使用嵌入在下文进一步讨论的流体置换程序中的迭代Gassmann/Greenberg-Castagna优化,估计剪切慢度。密度测井记录记录了近井眼地层的表观密度，而不是其真实体积密度。这是由于测量物理学和测井仪校准的特性导致的。土壤的弹性与真实体积密度相关。将由测井仪检测的水、油、气及侵入钻井流体滤出液的体积和特性确定为明确的侵入带流体饱和度能够实现从表观密度到真实体积密度的容易的转换。方法通过计算在井筒中和其周围的岩层的初始岩性、孔隙度及含烃饱和度而继续。对于岩石和流体体积求解通常的一组测井记录响应方程。记录响应方程是一组由计算机程序同时求解的方程，其将一组赋予一整套岩石、矿物及流体成分的测井记录曲线和特性转换成地层成分的一组体积分数(fraction)。下面表示的表I列出了用于地层到页岩、砂、水及油的简单分析的典型响应参数，该简单分析使用四种记录的测井记录加上隐含的统一方程，这四种测井记录包括伽马射线、密度、中子孔隙度及电导率，该隐含的统一方程指出四种体积共计为一。这是超定方程组，对于该超定方程组，通过数学优化而获得解，从而如果输入之一丢失，则通过剩余的四个方程和四个未知数，求解仍然是可能的。表I :用于地层到页岩(Shale)、砂(Sand)、水(Water)及油(Oil)的简单分析的典型响应参数，该简单分析使用四种记录的测井记录加上隐含的统一方程，这四种测井记录包括伽马射线、密度、中子孔隙度及电导率
权利要求
1.一种在各种流体饱和度条件下将地下地层的弹性特性特征化的计算机实施的方法，所述方法包括 估计在井眼周围的侵入带中和在侵入带外存在的流体和周围岩石基体材料的密度和体积模量，以记录在侵入带中和在侵入带外存在的流体和周围岩石基体材料的密度和体积模量相对于深度的一组测井曲线； 记录每个井眼中的一组页岩趋势压实曲线； 基于记录的该组测井曲线和该组页岩趋势压实曲线对于岩石和流体体积求解一组响应方程，以计算岩性、孔隙度及含烃饱和度，以便建立用于估计井眼中被穿透的岩石基体材料的含烃饱和度的计算机模型；以及 使用估计的在井眼附近的流体和岩石基体材料的密度和体积模量、页岩趋势压实曲线、及计算的在井眼附近的岩性、孔隙度及含烃饱和度，在各种流体饱和度条件下将地下地层的弹性特性特征化。
2.根据权利要求I所述的计算机实施的方法，其中，基于一个或多个电缆和随钻测井测井记录，确定所述周围岩石基体的所述估计的密度和体积模量。
3.根据权利要求2所述的计算机实施的方法，还包括 编辑电缆和随钻测井测井记录，以对于深度失配进行校正。
4.根据权利要求3所述的计算机实施的方法，其中，从电缆和随钻测井测井记录，得到一个或多个声波测井记录。
5.根据权利要求4所述的计算机实施的方法，还包括 如果声波测井记录从偏斜井筒得到，则对于各向异性对得到的一个或多个声波测井记录进行校正。
6.根据权利要求5所述的计算机实施的方法，还包括 相对于每个井眼中的公共数据，将页岩趋势压实曲线规格化。
7.根据权利要求6所述的计算机实施的方法，其中，页岩趋势压实曲线包括密度、中子孔隙度、压缩声波及电阻率的至少一个的曲线。
8.根据权利要求7所述的计算机实施的方法，其中，由压力和温度，估计在所述侵入带和储层中存在的流体以及感兴趣的其它抵押含水流体或烃流体的密度和体积模量。
9.根据权利要求7所述的计算机实施的方法，其中，基于试验室测量或建立的模型，确定流体的估计的密度和体积模量。
10.根据权利要求6所述的计算机实施的方法，其中，在侵入带中存在的流体包括地层水、烃及钻井泥浆滤出液。
11.根据权利要求6所述的计算机实施的方法，还包括 对于在井眼下的预定深度间隔，基于对于岩石和流体体积被求解的该组响应方程，产生岩石和矿物质体积分数。
12.根据权利要求11所述的计算机实施的方法，还包括 基于求解的该组响应方程，创建区域砂层孔隙度压实趋势曲线。
13.根据权利要求12所述的计算机实施的方法，还包括 基于求解的该组响应方程，创建数据复原模型。
14.根据权利要求13所述的计算机实施的方法，其中，对典型储层饱和度建模，以将油或气表示为在低饱和度下的连续相或捕获气体。
15.ー种用于执行在各种流体饱和度条件下将地下地层的弹性特性特征化的方法的系统，包括 数据存储装置，具有计算机可读数据，该计算机可读数据包括与多个测井图有关的数据；和 处理器，配置和布置成执行在处理器可访问存储器中存储的机器可执行指令，用来实现包括如下步骤的方法 估计在井眼周围的侵入带中和在侵入带外存在的流体和周围岩石基体材料的密度和体积模量，以记录在侵入带中和在侵入带外存在的流体和周围岩石基体材料的密度和体积模量相对于深度的ー组测井曲线； 记录每个井眼中的一组页岩趋势压实曲线； 基于记录的该组测井曲线和该组页岩趋势压实曲线组对于岩石和流体体积求解ー组响应方程，以计算岩性、孔隙度及含烃饱和度，以便建立用于估计井眼中被穿透的岩石基体材料的含烃饱和度的计算机模型；以及 使用估计的在井眼附近的流体和岩石基体材料的密度和体积模量、页岩趋势压实曲线、及计算的在井眼附近的岩性、孔隙度及含烃饱和度，在各种流体饱和度条件下将地下地层的弹性特性特征化。
16.根据权利要求15所述的系统，还包括用户接ロ，该用户接ロ配置和布置成允许用户输入用来控制该方法的參数。
全文摘要
公开了一种在各种流体饱和度条件下将地下地层的弹性特性特征化的计算机实施的方法。方法包括如下特征估计在井眼周围的侵入带中和在侵入带外存在的流体和周围岩石基体材料的密度和体积模量，以记录在侵入带中和在侵入带外存在的流体和周围岩石基体材料的密度和体积模量相对于深度的一组测井曲线；记录每个井眼中的一组页岩趋势压实曲线；基于记录的测井曲线和页岩趋势压实曲线组对于岩石和流体体积求解一组响应方程，以计算岩性、孔隙度及含烃饱和度，以便建立用于估计井眼中被穿透的岩石基体材料的含烃饱和度的计算机模型；以及使用估计的在井眼附近的流体和岩石基体材料的密度和体积模量、页岩趋势压实曲线、及计算的在井眼附近的岩性、孔隙度及含烃饱和度，在各种流体饱和度条件下将地下地层的弹性特性特征化。
文档编号G01V9/00GK102640018SQ201080051342
公开日2012年8月15日 申请日期2010年11月19日 优先权日2009年12月18日
发明者C·司科尔特 申请人:雪佛龙美国公司