海相地层录井雷达图和云模型解释方法研究*

时间：2024-07-28

叶应贵刘乔平石元会黄强

( 1.中国石化集团公司江汉石油管理局测录井工程公司 2.中国石化股份公司江汉分公司天然气新区项目部)

0 引言

四川盆地海相碳酸盐岩地层天然气勘探潜力巨大，气层分布范围广，近年来随着勘探技术的日臻完善，中石化在川东、川中的多个勘探区块上取得了重大突破，但在实钻过程中，由于复杂的钻井外部条件和气藏组分以甲烷为主的特征，造成储层录井的气测数据偏低，使得以气测参数为主要依据的三角型图版法、皮克斯勒图版法等传统录井解释方法不适用，录井多采用邻井气测绝对值比较法进行气层识别，但准确性差。故需要转换思路，建立录井解释的新方法，达到提高综合解释符合率的目的。

1 基本理论

随着各种录井采集设备的引入，钻井现场已能采集到数十个录井原始数据，如何在这些信息中选择关键录井参数，并集成到录井综合解释平台中，形成高符合率的综合解释方法是一项录井专业亟待解决的关键技术。基于录井关键参数的雷达图解释和云模型评价方法，利用雷达图展示解释图形，并通过面积参数结合云模型实现对气显示层的综合解释。

1.1 雷达图表示原理

多元数据的图表示和图分析是一种重要的统计分析方法。基于图形特征的雷达图表示理论，可以将多变量映射到雷达图中，每一个输入变量用一条单位圆上的射线(数轴)表示(图1)。利用图形的面积作为研究对象的表征函数，图像的形状可以形象直观地表征出研究对象的定量细节特征。

图1 某井显示段录井评价雷达图

1.2 基于雷达图表示原理的录井多参数融合

通过研究，选定了显示厚度(h)、气测烃含量(Ct)、后效槽面显示、烃对比系数(Kc)、钻时比值(ROPn/s)、孔隙度(Φ)、渗透率(K)、地层压力系数(Kf)8个录井参数，来做为录井雷达图和云模型解释的关键基础参数。其中显示厚度、气测烃含量和后效槽面显示是综合录井直接采集数据；烃对比系数和钻时比值是计算数据；孔隙度、渗透率主要通过核磁录井仪分析储层岩屑、岩心样品所得；地层压力系数为通过录井sigma指数法回归计算所得。

由于录井参数中的各项指标有不同量纲，各指标之间数值上不能直接建立联系，并不适于使用简单的图形软件绘制成雷达图。这需要对关键参数进行标准化、归一化处理，使参数均变换为均值为0、方差为1的量。为形象展示录井关键参数间的量化关系，通过研究云模型理论的量化综合评价指标和不确定度，对上述8个关键录井参数做了归一化处理，参数归一化后的量纲范围是1～4,转化标准见表1。

1.3 云模型

云是用语言值描述的某个定性概念与其数值表示之间的不确定性转换模型。云由云滴组成，其整体形状反映了定性概念的重要特性。云滴则是对定性概念的定量描述，云滴的产生过程，表示定性概念与定量值之间的不确定性映射。云用期望值、熵En、超熵三个数字特征来整体表征一个概念(图2)。云模型的数字特征值把模糊性(定性概念的亦此亦彼性)和随机性(隶属度的随机性)完全集到一起，构成定性和定量之间相互的映射，反映了定性知识的定量特性。

表1 四川盆地海相地层录井关键参数及标准化转换表

图2 典型云模型示意图

基于多元图形特征的云模型原理主要是运用图表示原理，首先对图形特征进行提取，对多元数据融合以及降维，以提取的特征量作为基础变量，根据云模型理论的基本特征，构造描述系统评价所用的语言值。采用正向云进行系统模糊评价，应用逆向云进行基础指标分析，从而得到符合人类思维方式的集模糊性与随机性于一体的定性定量集成。[1]

变量云化的实质是定性变量与定量变量的归一化过程，使其在统一标尺下形成可比性，是进行定性定量转换的前提。对于定量变量，如其具有上下界，形如[Bmin，Bmax]，云化为正向云模型。采用约束条件的中值作为期望值，用主要作用区域为双边约束区域的云来近似这个定量变量，如下式所示

式中：

k—常数，可根据变量本身的模糊阈度来具体调整[2，3]。

通过代入标准数据建立录井八参数雷达图版。录井油气显示的雷达图评价可以分为好、中、差三级，差与中、中与好之间分别用两个半径分为1.5、2.5的界限圆来表现。其对应的多边形(八边形)面积即为雷达图覆盖系数α，第一标准雷达图覆盖系数α1=7.0，第二标准雷达图覆盖系数α2=18.2，云模型表示为:

将标准半径1.5和2.5的雷达图覆盖系数定义到云模型中，形成了适用于四川盆地海相地层录井解释的标准云模型图，其中干层与含气层间界限期望值为7.0；含气层与气层间界限期望值为18.2(图3)。

2 实例分析

YB—A井，位于四川盆地川中低缓构造带，是针对二、三叠系礁滩相储层的一口气藏评价井，由于目的气层具有高含硫特征，在实钻过程中为确保工程安全使用了密度高达1.50g/cm3的钻井液，而录井sigma指数法计算长兴组地层压力系数为1.10～1.15，为一套常压地层，实钻井底压力系数差约为0.35～0.40，高压差造成长兴组生物礁气层段显示偏弱，录井气测全烃含量最大峰值仅为1.82%，加之干气藏气测组分不全，三角型图版法、皮克斯勒图版法不适用，按邻井气测绝对值比较法只能解释为含气层和微含气层(图4、图5)。

图3 海相气层录井定量评价储层标准云模型图版

图4 YB-Y井长二段显示录井综合图

图5 YB-Y井长一段显示录井综合图

首先通过气测和岩性特征识别二叠系长兴组井段6448.0m～6482.0m及6689.0m～6725.5m为气显示段，进而利用转化表分别对这两段显示的关键参数做了标准化转化，见表2，并代入雷达图中，分别计算雷达图覆盖系数为28.7和19.6。

长2段显示井段6448.0m～6482.0m雷达图形态发育饱满(图6a)，雷达图覆盖系数为28.7，云模型YM=(28.7，1.6，0.1)，雷达图面积值远高于第二标准云界限期望值18.2，云模型与第二标准云基本不重合(图7a)，具有明显气层特征，综合解释为气层；长1段显示井段6689.0m～6725.5m雷达图形态较饱满，但发育不对称(图6b)，雷达图覆盖系数为19.6，云模型YM=(19.6，1.5，0.1)，雷达图面积值高于第二标准云界限期望值18.2，但云模型与第二标准云有部分重合(图7b)，具有气层特征，综合解释为气层，该层综合评价逊于井段6448.0m～6482.0m。

表2 YB—A井录井关键参数雷达图数据转换

YB-A井完井后，根据解释，对长1段井段6698.0m～6711.0m酸压试气后，获气产量105.6×104m3/d；后封隔长1段，上试长2段井段6448.0m～6480.0m气层，获气产量112.2×104m3/d。

据四川盆地50多年勘探史料证明，YB-A井是该盆地第一口在两个目的层段均获得日产超百万立方米的高产天然气井，录井雷达图和云模型解释方法在YB-A井应用获得成功。