基于水平井水平段虛擬直井化的深度域約束反演方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及基于水平井水平段虛擬直井化的深度域約束反演方法，水平井按照設(shè)計(jì)軌跡鉆遇砂體后，等間隔設(shè)置采樣點(diǎn)；計(jì)算采樣點(diǎn)投影于地面的XY大地坐標(biāo)和相對(duì)井口的水平位移量，建立直井文件并設(shè)定為采樣點(diǎn)坐標(biāo)；沿著鉆井方向提取采樣點(diǎn)前后10米內(nèi)的水平段測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，將提取的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)按照測(cè)井垂直深度進(jìn)行升序排列，刪除重復(fù)的垂深值及其對(duì)應(yīng)的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)；將經(jīng)過(guò)提取、排序和刪除后的垂深值及測(cè)井值加載到新建的直井文件中，形成虛擬的直井；按設(shè)定的采樣點(diǎn)分別提取測(cè)井資料并形成一系列虛擬直井參與反演計(jì)算；本方法通過(guò)虛擬直井的方式不斷將水平段資料應(yīng)用到反演預(yù)測(cè)中，及時(shí)預(yù)測(cè)鉆頭前方目標(biāo)砂體的埋深及厚度變化情況，以便于軌跡調(diào)整。
【專利說(shuō)明】基于水平井水平段虛擬直井化的深度域約束反演方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于儲(chǔ)層預(yù)測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種將水平井水平段測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)通過(guò)虛擬直井的方式參與約束反演的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在水平井實(shí)施前期，往往需要依據(jù)導(dǎo)眼井實(shí)鉆信息進(jìn)行約束反演技術(shù)，預(yù)測(cè)目標(biāo)砂體頂部構(gòu)造及底部構(gòu)造趨勢(shì)，結(jié)合預(yù)測(cè)的目標(biāo)砂體空間分布及埋深變化設(shè)計(jì)水平井軌跡。就目前水平井實(shí)施現(xiàn)狀而言，水平井水平段測(cè)井資料無(wú)法應(yīng)用于反演預(yù)測(cè)過(guò)程中，主要原因在于水平段測(cè)井資料并非垂直于地面的，當(dāng)水平段絕對(duì)平行于地表時(shí)，目標(biāo)砂體埋藏深度是唯一的，也就是說(shuō)一個(gè)埋藏深度對(duì)應(yīng)無(wú)數(shù)個(gè)測(cè)井值，無(wú)法實(shí)現(xiàn)一個(gè)埋藏深度對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)值的反演原則。如果將水平段測(cè)井資料按照斜井的方式加載，由于水平段數(shù)據(jù)橫向連續(xù)縱向唯一，約束反演時(shí)造成測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)橫向上難以得到外推，縱向上外推能力得到人為放大，失去了反演預(yù)測(cè)和單砂體頂?shù)讟?gòu)造刻畫的意義。鑒于以上原因，利用導(dǎo)眼井約束反演數(shù)據(jù)刻畫的目標(biāo)砂體僅僅可以用于前期軌跡設(shè)計(jì)，在實(shí)際鉆井過(guò)程中無(wú)法將水平段測(cè)井資料參與到反演計(jì)算中，特別是當(dāng)鉆遇巖性與預(yù)測(cè)巖性不一致時(shí)，水平井軌跡只能依靠鄰近直井資料以及技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)做出判斷，水平段測(cè)井資料得不到有效利用，風(fēng)險(xiǎn)被極大提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種基于水平井水平段虛擬直井化的深度域約束反演方法，以解決水平段測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)無(wú)法得到有效利用而鉆井風(fēng)險(xiǎn)極大的問(wèn)題。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的基于水平井水平段虛擬直井化的鉆井軌跡調(diào)整方法步驟如下:
[0005]( I)根據(jù)設(shè)計(jì)軌跡對(duì)水平井進(jìn)行實(shí)鉆，鉆遇目標(biāo)砂體后，沿著水平井水平段實(shí)際的鉆井軌跡方向等間隔設(shè)置采樣點(diǎn)，采集該水平鉆井過(guò)程中的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)；
[0006](2)計(jì)算各采樣點(diǎn)投影于地面的XY大地坐標(biāo)以及各采樣點(diǎn)相對(duì)井口的水平位移量；對(duì)實(shí)測(cè)水平段測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)按照測(cè)井樣點(diǎn)距離井口的水平位移量進(jìn)行升序排列；
[0007](3)提取采樣點(diǎn)所在水平段前后設(shè)定范圍內(nèi)的水平段測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，并按照埋藏垂深進(jìn)行升序排列，刪除重復(fù)的垂深值及其對(duì)應(yīng)的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)；
[0008](4)新建直井坐標(biāo)并設(shè)為步驟(I)中采樣點(diǎn)投影于地面的XY大地坐標(biāo)；將步驟(3)中經(jīng)過(guò)提取、排序及刪除整理后得到的垂深和伽馬值加載到新建直井中形成虛擬直井；
[0009](5)重復(fù)步驟(2)至步驟(4)，將每個(gè)采樣點(diǎn)及其提取的水平段測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)分別加載到每個(gè)虛擬直井中，形成一系列虛擬直井，對(duì)該虛擬直井測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)按照垂深進(jìn)行重采樣，使垂深縱向遞增量統(tǒng)一。
[0010](6)根據(jù)鉆井進(jìn)度，當(dāng)達(dá)到步驟(I)中所述采樣點(diǎn)間隔后，重復(fù)步驟(2)至步驟
(5)，不斷增加新的采樣點(diǎn)，并形成新的虛擬直井，將新老虛擬直井全部參與反演計(jì)算，每增加一個(gè)虛擬直井就反演一次，不斷預(yù)測(cè)新采樣點(diǎn)前方目標(biāo)砂體頂?shù)讟?gòu)造及厚度變化情況，以便于及時(shí)調(diào)整軌跡。
[0011]進(jìn)一步的，所述步驟(I)中采樣點(diǎn)間隔大于地震資料采集時(shí)的最小道間距，采樣點(diǎn)密度及采樣條件不受限制。
[0012]進(jìn)一步的，所述步驟(I)中測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)包括井口坐標(biāo)、井口高程、實(shí)鉆A靶點(diǎn)坐標(biāo)、水平井水平段巖性數(shù)據(jù)、水平段隨鉆伽馬測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)、水平段各樣點(diǎn)距井口南北位移、東西位移、各樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的垂深、傾角及方位角。
[0013]進(jìn)一步的，所述步驟(2)是根據(jù)所設(shè)定的采樣點(diǎn)的南北向位移和東西向位移分別計(jì)算各采樣點(diǎn)投影于地面的XY大地坐標(biāo)，以及計(jì)算各采樣點(diǎn)相對(duì)于井口的水平位移量。
[0014]進(jìn)一步的，所述步驟(3)水平段前后設(shè)定范圍是采樣點(diǎn)前后各一半于采樣點(diǎn)間隔距離或設(shè)定固定長(zhǎng)度。
[0015]進(jìn)一步的，所述步驟(4)中的新建直井被賦予采樣點(diǎn)坐標(biāo)，作為參與約束反演的地面坐標(biāo)位置。
[0016]本發(fā)明的基于水平井水平段虛擬直井化的深度域約束反演方法通過(guò)計(jì)算水平段各樣點(diǎn)投影于地表的XY坐標(biāo)，以及通過(guò)橫向連續(xù)的水平段測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)稀疏提取，將水平段測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)形成一系列實(shí)際并不存在的虛擬直井，進(jìn)而參與反演計(jì)算，既保證了水平段測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)在反演過(guò)程中的橫向外推作用也起到了水平段資料約束效果；由于水平段無(wú)法達(dá)到絕對(duì)水平，所提取的數(shù)據(jù)將形成具有一定長(zhǎng)度的測(cè)井曲線，解決了虛擬直井所對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)僅具有一個(gè)測(cè)井值，不具有長(zhǎng)度概念從而無(wú)法約束反演的問(wèn)題，以虛擬直井的方式將水平段測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)稀疏提取，解決了水平段測(cè)井資料無(wú)法應(yīng)用于反演而增大鉆井風(fēng)險(xiǎn)的難題。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本發(fā)明方法的原理示意圖；
[0018]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的水平井水平段實(shí)鉆軌跡及實(shí)鉆巖性數(shù)據(jù)圖；
[0019]圖3是實(shí)施例的原始用于軌跡設(shè)計(jì)的導(dǎo)眼井約束反演剖面圖；
[0020]圖4是圖3中加入一次側(cè)鉆采樣點(diǎn)及二次側(cè)鉆前150米采樣點(diǎn)約束反演剖面圖；
[0021]圖5是圖3中加入一次側(cè)鉆采樣點(diǎn)及二次側(cè)鉆前800米采樣點(diǎn)約束反演剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]如圖1所示，基于水平井水平段虛擬直井化的深度域約束反演方法步驟如下:
[0023](I)經(jīng)過(guò)導(dǎo)眼井約束反演預(yù)測(cè)得到目標(biāo)砂體厚度及埋藏深度后，水平井根據(jù)設(shè)計(jì)軌跡鉆遇目標(biāo)砂體，在鉆進(jìn)過(guò)程中，不斷根據(jù)水平段鉆進(jìn)長(zhǎng)度等間隔設(shè)置采樣點(diǎn)，采樣點(diǎn)密度及采樣條件不受限制，由技術(shù)人員根據(jù)工作量大小自行設(shè)定，要求采樣間隔大于地震資料采集最小道間距；采集該水平鉆井過(guò)程中的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，該測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)包括井口坐標(biāo)、井口高程、實(shí)鉆A靶點(diǎn)坐標(biāo)、水平井水平段巖性數(shù)據(jù)、水平段隨鉆伽馬測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)、水平段各樣點(diǎn)距井口南北位移、東西位移、各樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的垂深、傾角及方位角。
[0024](2)根據(jù)所設(shè)定的采樣點(diǎn)的南北向位移和東西向位移分別計(jì)算采樣點(diǎn)投影于地面的XY大地坐標(biāo)，以及采樣點(diǎn)相對(duì)井口坐標(biāo)的水平位移量，即距離井口直線距離；對(duì)實(shí)際測(cè)量得到的水平段測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)按照每個(gè)測(cè)井點(diǎn)距離井口的水平位移量大小進(jìn)行升序排列，即測(cè)井點(diǎn)至井口由近到遠(yuǎn)排列。[0025](3)為避免采樣點(diǎn)為單一點(diǎn)，其所對(duì)應(yīng)的水平段測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)唯一，不具有長(zhǎng)度概念所造成的無(wú)法約束反演問(wèn)題，沿著鉆井行進(jìn)方向提取步驟(I)中所設(shè)定采樣點(diǎn)前后各一半于采樣點(diǎn)間隔(或一定長(zhǎng)度，如10米)范圍內(nèi)的水平段測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，形成等于采樣點(diǎn)間隔長(zhǎng)度的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)序列；將提取出來(lái)的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)按照埋藏深度進(jìn)行升序排列，形成由淺到深的數(shù)據(jù)序列，刪除重復(fù)的埋藏深度值及其對(duì)應(yīng)的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)。
[0026](4)在反演軟件中新建直井井位文件，新建直井坐標(biāo)設(shè)為步驟(I)中采樣點(diǎn)投影于地面的XY大地坐標(biāo)；前述新建直井并非真實(shí)完鉆直井，測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)僅局部深度范圍內(nèi)存在，即虛擬的直井。
[0027](5)將步驟(3)中經(jīng)過(guò)提取、排序以及刪除整理后得到的測(cè)井序列里的埋藏垂直深度和隨鉆測(cè)量伽馬值加載到步驟(4)新建的直井文件中，由于僅僅提取了采樣點(diǎn)前后一定范圍的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，因此新建直井文件中的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)并不像真實(shí)完鉆直井一樣從淺到深數(shù)據(jù)完整，數(shù)據(jù)僅存在于一定深度范圍內(nèi)，其他深度段并無(wú)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)；由于新建直井并非真實(shí)從井口鉆井得到，因此定義為虛擬直井。
[0028](6)重復(fù)步驟(2)至步驟(5)，將每個(gè)采樣點(diǎn)及其所對(duì)應(yīng)的經(jīng)過(guò)提取、排序、刪除后的水平段測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)分別加載到所對(duì)應(yīng)的虛擬直井中，形成沿著水平井鉆井方向均勻分布的一系列虛擬直井；對(duì)所有虛擬直井測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行重采樣，使垂深縱向遞增量全部統(tǒng)一，進(jìn)而和其他真實(shí)完鉆的直井一起參與到深度域約束反演計(jì)算中。
[0029](7)結(jié)合鉆井進(jìn)度，不斷增加新的采樣點(diǎn)，重復(fù)步驟(2)至步驟(6)，將新老采樣點(diǎn)資料全部參與反演計(jì)算，每增加一個(gè)虛擬直井就反演一次，不斷預(yù)測(cè)新采樣點(diǎn)(即鉆頭所在位置)前方目標(biāo)砂體的埋藏深度及厚度變化情況，以及時(shí)調(diào)整鉆井軌跡。
[0030]以某地區(qū)某水平井為例，對(duì)本發(fā)明的基于水平井水平段虛擬直井化的鉆井軌跡調(diào)整方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。如圖2所示為該井水平段實(shí)鉆軌跡及實(shí)鉆巖性數(shù)據(jù)，按照?qǐng)D3導(dǎo)眼井約束反演預(yù)測(cè)結(jié)果設(shè)計(jì)軌跡，一次側(cè)鉆鉆進(jìn)350米內(nèi)均鉆遇目標(biāo)砂體，繼續(xù)鉆進(jìn)至475米后始終為煤層及泥巖，該井實(shí)施過(guò)程中一次側(cè)鉆時(shí)未利用水平段測(cè)井資料，將一次側(cè)鉆水平段數(shù)據(jù)以虛擬直井的方式約束反演后認(rèn)為目標(biāo)砂體在350米以外的埋藏深度比圖2預(yù)測(cè)深度淺，需要上調(diào)軌跡，如圖4。鉆井技術(shù)人員根據(jù)鉆井技術(shù)相關(guān)要求撤回鉆頭至距AO點(diǎn)100米處向上調(diào)整鉆頭，二次側(cè)鉆時(shí)及時(shí)應(yīng)用水平段資料預(yù)測(cè)砂體展布，二次側(cè)鉆1000米內(nèi)全部鉆遇目標(biāo)砂體，BO點(diǎn)資料未參與反演,為驗(yàn)證點(diǎn)。
[0031]本發(fā)明方法具體操作步驟如下:
[0032](I)水平段一次側(cè)鉆進(jìn)至350米后鉆遇連續(xù)煤層，針對(duì)一次側(cè)鉆資料每隔50米設(shè)置采樣點(diǎn)，采集并整理水平鉆井過(guò)程中相關(guān)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，如井口坐標(biāo)、井口高程、實(shí)鉆A靶點(diǎn)坐標(biāo)，實(shí)鉆水平段巖性數(shù)據(jù)、水平段隨鉆伽馬測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)、水平段各樣點(diǎn)距井口南北位移、東西位移及各樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的垂深、傾角及方位角等數(shù)據(jù)，將測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)按照測(cè)井點(diǎn)到井口水平距離由小到大升序排列整理。
[0033](2)根據(jù)各采樣點(diǎn)的南北向位移和東西向位移分別計(jì)算采樣點(diǎn)投影于地面的XY大地坐標(biāo)；根據(jù)XY坐標(biāo)計(jì)算各采樣點(diǎn)相對(duì)于井口的水平位移量，即直線距離。
[0034](3)按照步驟(2)中得到的采樣點(diǎn)XY坐標(biāo)及距離井口的水平位移量，沿著鉆井軌跡方向提取采樣點(diǎn)前后一半于采樣點(diǎn)間隔或固定長(zhǎng)度(本實(shí)施例為10米)范圍內(nèi)的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，形成一定長(zhǎng)度的測(cè)井序列，如表I所示；對(duì)所提取的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)按照垂深進(jìn)行從淺到深升序排列，并刪除重復(fù)的垂深值及其所對(duì)應(yīng)的其他數(shù)據(jù)，如表1中第11、12、14、15、16、17、18、
19、21、22 行。
[0035]表1
[0036]
【權(quán)利要求】
1.基于水平井水平段虛擬直井化的深度域約束反演方法，其特征在于，該方法的步驟如下: (1)根據(jù)設(shè)計(jì)軌跡對(duì)水平井進(jìn)行實(shí)鉆，鉆遇目標(biāo)砂體后，沿著水平井水平段實(shí)際的鉆井軌跡方向等間隔設(shè)置采樣點(diǎn)，采集該水平鉆井過(guò)程中的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)； (2)計(jì)算各采樣點(diǎn)投影于地面的XY大地坐標(biāo)以及各采樣點(diǎn)相對(duì)井口的水平位移量；對(duì)實(shí)測(cè)水平段測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)按照測(cè)井樣點(diǎn)距離井口的水平位移量進(jìn)行升序排列； (3)提取采樣點(diǎn)所在水平段前后設(shè)定范圍內(nèi)的水平段測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，并按照埋藏垂深進(jìn)行升序排列，刪除重復(fù)的垂深值及其對(duì)應(yīng)的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)； (4)新建直井坐標(biāo)并設(shè)為步驟(I)中采樣點(diǎn)投影于地面的XY大地坐標(biāo)；將步驟(3)中經(jīng)過(guò)提取、排序及刪除整理后得到的垂深和伽馬值加載到新建直井中形成虛擬直井； (5)重復(fù)步驟(2)至步驟(4)，將每個(gè)采樣點(diǎn)及其提取的水平段測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)分別加載到每個(gè)虛擬直井中，形成一系列虛擬直井，對(duì)該虛擬直井測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)按照垂深進(jìn)行重采樣，使垂深縱向遞增量統(tǒng)一。 (6)根據(jù)鉆井進(jìn)度，當(dāng)達(dá)到步驟(I)中所述采樣點(diǎn)間隔后，重復(fù)步驟(2)至步驟(5)，不斷增加新的采樣點(diǎn)，并形成新的虛擬直井，將新老虛擬直井全部參與反演計(jì)算，每增加一個(gè)虛擬直井就反演一次，不斷預(yù)測(cè)新采樣點(diǎn)前方目標(biāo)砂體頂?shù)讟?gòu)造及厚度變化情況，以便于及時(shí)調(diào)整軌跡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于水平井水平段虛擬直井化的深度域約束反演方法，其特征在于，所述步驟(I)中采樣點(diǎn)間隔大于地震資料采集時(shí)的最小道間距，采樣點(diǎn)密度及采樣條件不受限制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于水平井水平段虛擬直井化的深度域約束反演方法，其特征在于，所述步驟(I)中測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)包括井口坐標(biāo)、井口高程、實(shí)鉆A靶點(diǎn)坐標(biāo)、水平井水平段巖性數(shù)據(jù)、水平段隨鉆伽馬測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)、水平段各樣點(diǎn)距井口南北位移、東西位移、各樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的垂深、傾角及方位角。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于水平井水平段虛擬直井化的深度域約束反演方法，其特征在于，所述步驟(2)是根據(jù)所設(shè)定的采樣點(diǎn)的南北向位移和東西向位移分別計(jì)算各采樣點(diǎn)投影于地面的XY大地坐標(biāo)，以及計(jì)算各采樣點(diǎn)相對(duì)于井口的水平位移量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于水平井水平段虛擬直井化的深度域約束反演方法，其特征在于，所述步驟(3)水平段前后設(shè)定范圍是采樣點(diǎn)前后各一半于采樣點(diǎn)間隔距離或設(shè)定固定長(zhǎng)度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于水平井水平段虛擬直井化的深度域約束反演方法，其特征在于，所述步驟(4)中的新建直井被賦予采樣點(diǎn)坐標(biāo)，作為參與約束反演的地面坐標(biāo)位置。
【文檔編號(hào)】E21B49/00GK103790577SQ201310311845
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2013年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月23日
【發(fā)明者】秦雪霏, 劉寶國(guó), 李文玉, 金東民, 謝輝, 黨丹, 李巍 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石化股份公司華北分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院