本發(fā)明涉及一種油氣水層分析技術(shù)，具體涉及一種基于隨鉆多參數(shù)分析的油氣水識別方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

由于石油天然氣的組成十分復(fù)雜，加之油氣在運移過程中，遭受次生演化程度不同和地質(zhì)構(gòu)造的影響，油氣水組成和分布規(guī)律變得更加難以識別。

常規(guī)測井參數(shù)對于油氣水的解釋評價已經(jīng)非常的成熟并且有效，但是，是在某一作業(yè)階段完成之后，數(shù)據(jù)分析相對滯后，不能用來實時的分析和評價儲層含流體性質(zhì)。其方法對于大斜度井和水平井也并不適用。而且一般的測井儀器探測深度都比較淺，特別是高分辨率及成像類的測井儀器，其測量參數(shù)受泥漿濾液侵入的影響嚴(yán)重，給各種用電測井參數(shù)評價油氣層真電阻率的方法帶來困擾。

一般地球化學(xué)是最直接的接觸并分析油氣水組成的最有效工具，它直接熱解來自地下巖石中所蘊含的油氣，分離出烴的不同組分并以色譜圖的方式定性的解釋儲層流體的性質(zhì)。然而與測井方法一樣這也不是現(xiàn)場實時分析所得到的結(jié)果，并不能給現(xiàn)場決策者及時的指導(dǎo)意見。但它所分析油氣組成的方法是我們在線輕烴分析的理論基礎(chǔ)和參考。

油氣水識別方法原理：一般對儲層含流體性的評價多是通過測井值計算流體飽和度和錄井氣測值來實現(xiàn)的，但是對于儲層孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，油水分布關(guān)系復(fù)雜，特別是在低孔低滲、薄儲層的油氣水層識別以及電阻率曲線在氣水界面的識別上，由于其影響因素較多而往往失效。常規(guī)氣相色譜通過分析輕烴組分的C1-C5，并建立區(qū)域圖版的方式來評價儲層含油氣性，這種方式也有其局限性，一是分析組分較少不能完全反映儲層流體的性質(zhì)，二是沒有參數(shù)能夠?qū)畠幼龀鲇行У脑u價。

輕烴是原油中含量最高、包含油氣層信息最豐富的組分。眾所周知，原油輕烴化合物的含量和分布不僅取決于原油的成因類型，更大程度上取決于其遭受的熱演化程度及次生演化強(qiáng)度。由于其具有不同結(jié)構(gòu)和各種構(gòu)型的單體烴化合物較多，在油氣生成運移及其熱演變歷程中扮演著特殊的角色，其烴類的組成特征及分布格局所蘊藏的地質(zhì)地球化學(xué)內(nèi)涵十分豐富。Leythaeuser指出，來源于腐泥型母質(zhì)的輕烴組成中富含正構(gòu)烷烴，而來源于腐殖型母質(zhì)的輕烴組成中則富含異構(gòu)烷烴和芳烴；Thompson曾分別提出苯/正己烷、庚烷值、甲苯/正庚烷等參數(shù)與源巖干酪根類型有關(guān)。通過對輕烴中的C6-C7組分分析，來判識源巖成烴母質(zhì)類型及熱演化程度，熱演化程度越高原油輕組分越多，以天然氣及輕質(zhì)油為主。在同一區(qū)塊、相鄰層位的油氣可以簡單認(rèn)為其遭受的熱演化程度和次生演化強(qiáng)度是相同的，其輕烴參數(shù)差異和儲層性質(zhì)相關(guān)。利用輕烴組分在水中的溶解度差異，通過比較穩(wěn)定性相似但化學(xué)性質(zhì)不同的組分，可以來判斷含水儲層。

而現(xiàn)場實時的儲層油氣解釋的資料來源基本都是地質(zhì)氣測錄井，色譜儀通過采集隨鉆井液帶出的游離氣通過分離相物質(zhì)以色譜的方式給出輕烴個組分的出峰時間和峰面積，來評價儲層的油氣性質(zhì)。但是，常規(guī)色譜一般分析到輕烴的C5，由于沒有C6以后的重組分?jǐn)?shù)據(jù)，在對含水儲集層的評價上遇到了困難。

在這些背景下，開發(fā)能分析到C5以后輕烴色譜以及配套解釋評價方法就變得尤為重要?，F(xiàn)場連續(xù)測量C1-C8輕烴組分國外僅見斯倫貝謝公司的FLAIR和威德福公司的GC-Tracer技術(shù)，并且取得了一定的應(yīng)用效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種基于隨鉆多參數(shù)分析的油氣水識別方法和系統(tǒng)，能有效識別儲集層水、油、氣的流體性質(zhì)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于隨鉆多參數(shù)分析的油氣水識別方法，其特點是，該識別方法包含：

隨鉆采集儲層油氣水的色譜信號獲取色譜圖；

根據(jù)色譜圖得到連續(xù)井深上的油氣水的色譜與標(biāo)準(zhǔn)層樣的互相關(guān)函數(shù)和水油氣的特征參數(shù)；

互相關(guān)函數(shù)進(jìn)行傅里葉反變換得到任意兩個色譜圖間的互相關(guān)系數(shù)，根據(jù)互相關(guān)系數(shù)的大小反映的上下層油氣水性質(zhì)的變化方向識別油氣水色譜信號所對應(yīng)的儲層或深度。

上述互相關(guān)函數(shù)的獲取方法包含：

采集兩個色譜圖之間的峰值或峰面積離散序列，通過傅里葉變換得到頻域離散值；

設(shè)x(n)是各組分對應(yīng)的峰值或者峰面積，對其做N點采樣的離散傅里葉(Fourier)變換如式(1)：

式(1)中，

求x(n)變換后的互功率譜R，如式(2)；

式(2)中，Y是X的相關(guān)序列，i、j為對應(yīng)序列的元素個數(shù)。

當(dāng)某兩個色譜圖的互相關(guān)函數(shù)的最大值對應(yīng)的相位差為零，表明這兩個函數(shù)具有完全相似性，即說明某兩個色譜圖完全相似，該兩個色譜對應(yīng)的油氣樣是在同一層位內(nèi)鉆進(jìn)到不同深度時對應(yīng)獲得的，此時互相關(guān)函數(shù)的曲線表現(xiàn)為突變后趨于平穩(wěn)狀態(tài)；

當(dāng)某兩個色譜圖的互相關(guān)函數(shù)的最大值對應(yīng)的相位差不為零，即說明兩個色譜圖是在不同油氣水性質(zhì)的儲層內(nèi)鉆進(jìn)時分別獲得的。

上述兩個連續(xù)色譜圖的互相關(guān)函數(shù)的相位差就越大，則說明兩個頻譜特性曲線函數(shù)的相似性越差，說明上下兩個連續(xù)色譜所處的儲層其含油氣水性質(zhì)相差越大。

上述水油氣的特征參數(shù)的獲取方法包含：

設(shè)離散輕烴峰值或者峰面積序列A(i)為色譜16個組分峰值，i為對應(yīng)的出峰個數(shù)，則氣比重G表示如式(3)：

油比重P如式(4)：

水比重W表達(dá)式如式(5)：

其中，BEN、TOL、NC7、MCY6分別為苯、甲苯、正庚烷、甲基環(huán)己烷。

上述油氣水識別方法還包含：

結(jié)合隨鉆測井中的電阻率曲線、以及由其計算而來的儲層孔隙度、含水飽和度參數(shù)，制作區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)多參數(shù)交匯圖版，來綜合識別儲層的流體性質(zhì)。

一種基于隨鉆多參數(shù)分析的油氣水識別系統(tǒng)，其特點是，該油氣水識別系統(tǒng)包含：

色譜圖采集模塊，其隨鉆采集儲層油氣水的色譜信號組成色譜圖；

互相關(guān)函數(shù)獲取模塊，其接收色譜圖采集模塊輸出的色譜圖，根據(jù)色譜圖得到連續(xù)井深上的油氣水的色譜與標(biāo)準(zhǔn)層樣的互相關(guān)函數(shù)和水油氣的特征參數(shù)；

儲集層流體性質(zhì)識別模塊，其連接互相關(guān)函數(shù)獲取模塊輸出端，對互相關(guān)函數(shù)進(jìn)行傅里葉反變換得到任意兩個色譜圖間的互相關(guān)系數(shù)，根據(jù)互相關(guān)系數(shù)識別油氣水色譜信號所對應(yīng)的儲層或深度。

本發(fā)明基于隨鉆多參數(shù)分析的油氣水識別方法和系統(tǒng)和現(xiàn)有技術(shù)油氣水層分析技術(shù)相比，其優(yōu)點在于，本發(fā)明中氣測色譜是經(jīng)過分離后已經(jīng)定性知道了各個組分的位置，所以在這里把色譜圖看作是頻譜圖，來類比分析并計算其色譜圖間的相關(guān)性以及能表征油氣水性質(zhì)的三種特征參數(shù)，這是一種新的嘗試方法，通過大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理分析認(rèn)為該方法在識別儲集層流體性質(zhì)，特別是含水性上有著很好的效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種基于隨鉆多參數(shù)分析的油氣水識別方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明一種基于隨鉆多參數(shù)分析的油氣水識別方法中油氣水識別原理示意圖；

圖3為本發(fā)明一種基于隨鉆多參數(shù)分析的油氣水識別方法針對現(xiàn)場實時識別的實施例的色譜圖；

圖4為本發(fā)明一種已鉆井氣水指數(shù)的評價模板的實施例的示意圖；

圖5為本發(fā)明一種已鉆井氣水指數(shù)的評價模板的實施例的示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖，進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體實施例。

如圖1所示，為本發(fā)明公開的一種基于隨鉆多參數(shù)分析的油氣水識別方法，該方法具體包含以下步驟：

S1、隨鉆采集儲層油、氣、水的色譜信號，得到色譜圖。類比信號處理領(lǐng)域中色譜圖的相關(guān)函數(shù)，把色譜信號看作連續(xù)時間內(nèi)的輕烴組成分布輸出。

本實施例中，色譜圖的相關(guān)函數(shù)為基于SK3Q05色譜儀所采集的C1-C8共16種輕烴組分。其色譜峰的分布以及大小間接反映了儲層油氣的構(gòu)成，不同油氣構(gòu)成其對于的連續(xù)色譜圖相似性有一定的差異，在油氣水的分界面這種差異可以通過相關(guān)函數(shù)表現(xiàn)出來，而在儲層流體性質(zhì)一致的層段內(nèi)，其相關(guān)函數(shù)差異性較??；可以說整個相關(guān)函數(shù)在上述交界面曲線是一種突變較明顯的曲線。

S2、根據(jù)色譜圖，得到連續(xù)井深上的色譜及其互相關(guān)函數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)層樣的互相關(guān)函數(shù)和水油氣的特征參數(shù)。

S2.1、采集兩個色譜之間的峰值或峰面積離散序列，通過傅里葉(Fourier)變換的得到其頻域離散值X(k)。

設(shè)x(n)是各組分對應(yīng)的峰值或者峰面積，對其做N點采樣的離散傅里葉(Fourier)變換如式(1)：

式(1)中，

S2.2、如式(2)，求x(n)變換后的互功率譜R；

式(2)中，Y是X的相關(guān)序列，i、j為對應(yīng)序列的元素個數(shù)。

S2.3、應(yīng)用該相關(guān)分析法分析了某油田30多口井，總計7388.87m氣測數(shù)據(jù)，選擇了合適的相關(guān)算法并通過相關(guān)系數(shù)曲線的方式把不同油氣水組成的差異體現(xiàn)出來(如圖3所示)。三種特征參數(shù)也是在這些現(xiàn)場數(shù)據(jù)的處理過程中，根據(jù)不同組分的色譜分布和在水中溶解度不同，總結(jié)出來的計算公式。經(jīng)過上述大量的數(shù)據(jù)處理，發(fā)現(xiàn)并提取色譜組成中能有效反映油、氣、水變化的三種特征參數(shù)。當(dāng)儲層流體性質(zhì)發(fā)生改變時，互相關(guān)函數(shù)和油、氣、水變化的三種特征參數(shù)都會相應(yīng)發(fā)生改變。

該三種特征曲線(即上述油、氣、水變化的三種特征參數(shù))分別為氣比重，油比重以及水比重；我們知道C1-C3通常反應(yīng)儲層的含氣性，而之后的重組分反應(yīng)的是儲層的含油性；但輕烴組分中C1占據(jù)很大的比重，幾乎達(dá)到了總烴的80％以上，如此高的相對值會影響我們對色譜相關(guān)性的分析；所以我們通過分段并加權(quán)處理，分別求取油、氣、水比重。

設(shè)離散輕烴峰值或者峰面積序列A(i)為色譜16個組分(C1-C8)峰值，i為對應(yīng)的出峰個數(shù)。則氣比重G表示如式(3)：

油比重P如式(4)：

根據(jù)輕烴組分中苯和甲苯在水中的溶解度最高，其值作為分子。環(huán)烷烴在原油熱演化過程中相對穩(wěn)定取其值作為分母。水比重W表達(dá)式如式(5)：

其中，BEN、TOL、NC7、MCY6分別為苯、甲苯、正庚烷、甲基環(huán)己烷。

S3、進(jìn)行傅里葉(Fourier)反變換得到兩色譜分布間的互相關(guān)系數(shù)，即相位差f，該互相關(guān)系數(shù)的大小反映上下層油氣水性質(zhì)的變化方向，從而識別油氣水色譜信號所對應(yīng)的儲層或深度。

根據(jù)互相關(guān)系數(shù)的求取方法，即兩個色譜之間的峰值或峰面積離散序列，通過Fourier變換(式1)計算其頻域離散值，再求其互功率譜(式2)，最后進(jìn)行Fourier反變換得到兩色譜分布間的互相關(guān)系數(shù)。當(dāng)某兩個色譜圖完全相似時，其互相關(guān)函數(shù)的最大值對應(yīng)的自變量，即對應(yīng)的相位差f為零，表明這兩個函數(shù)具有完全相似性，即說明兩個色譜對應(yīng)的油氣樣是在同一層位內(nèi)鉆進(jìn)到不同深度時對應(yīng)獲得的，此時互相關(guān)函數(shù)的曲線表現(xiàn)為突變后趨于平穩(wěn)狀態(tài)。

當(dāng)某兩個色譜圖的互相關(guān)函數(shù)的最大值對應(yīng)的自變量發(fā)生一定的相位差時(即相位差f不為零)，即說明兩個色譜圖是在不同油氣水性質(zhì)的儲層內(nèi)鉆進(jìn)時分別獲得的。并且，若兩個頻譜特性曲線函數(shù)的相似性越差，其互相關(guān)函數(shù)的相位差就越大，說明上下兩個連續(xù)色譜所處的儲層其含油氣水性質(zhì)相差越大。

S4、最后，三種特征參數(shù)再與隨鉆電性參數(shù)相交會來提高油氣水評價的準(zhǔn)確性。方法還結(jié)合隨鉆測井中的電阻率曲線、以及由其計算而來的儲層孔隙度、含水飽和度參數(shù)，制作區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)多參數(shù)交匯圖版，來綜合識別儲層的流體性質(zhì)。

如圖2所示，為三種不同含油氣水組成的儲層A、B、C的色譜圖的實施例。其中，A1為標(biāo)準(zhǔn)氣測，來自鄰井的已知色譜圖，其自相關(guān)函數(shù)表明在其幅值的最大值處，對應(yīng)于相關(guān)系數(shù)為0。B1、B2為同一儲層的不同微相層段，其相關(guān)系數(shù)均為負(fù)值(0.67,0.28)，實際上這是由于這一層位色譜圖重組分增加，反映與相關(guān)系數(shù)圖上就是負(fù)半軸遇到最大幅值，且B2層位負(fù)偏差較大，根據(jù)對比其水比重發(fā)現(xiàn)其含水性有所增加。C1層位相關(guān)系數(shù)與B2偏差不大，油、氣、水性質(zhì)相似；D1、D2相關(guān)系數(shù)分別為正的0.57和0.30，在這一層位上油、氣、水性質(zhì)表現(xiàn)為以含氣為主。

如圖3所示，介紹本發(fā)明所述方法對儲層含油氣水性進(jìn)行現(xiàn)場實時識別的一種應(yīng)用實例。其特征是以隨鉆測井曲線和相關(guān)系數(shù)、三特征參數(shù)的地層剖面圖的方式來綜合識別；該儲層為碳酸鹽巖縫洞型，進(jìn)入2350m～2355m以后滲透性開始增加，電阻曲線值增大并且出現(xiàn)正異常，此時紅色的油、水比重曲線增大，相關(guān)系數(shù)減小，證明其色譜圖特征與上個井深差異較大，綜合判斷為含水油層；而在下部層位2394～2399m、2440～2446m氣比重增加、油和水比重變化不大，相關(guān)系數(shù)向負(fù)方向有所偏移，綜合判斷為差氣層。

如圖4并結(jié)合圖5所示，通過對研究區(qū)域的已鉆井氣、水指數(shù)的優(yōu)選，以氣比重為橫坐標(biāo)，水比重為縱坐標(biāo)繪制該地區(qū)解釋評價模板。含氣、水層的氣比重一般為0～0.5，水比重大于2；含水氣層氣比重一般大于0.65，水指數(shù)大于1～2；氣、水同層氣比重大于0.5，水指數(shù)大于2，同時可以看出不同氣、水性質(zhì)之間相關(guān)系數(shù)的差異。該圖版隨著鉆井?dāng)?shù)量越多其準(zhǔn)確性越高，可以與未知儲層的油氣水層定識別。

本發(fā)明還公開了一種基于隨鉆多參數(shù)分析的油氣水識別系統(tǒng)，該油氣水識別系統(tǒng)包含：色譜圖采集模塊、連接色譜圖采集模塊輸出端的互相關(guān)函數(shù)獲取模塊，以及連接互相關(guān)函數(shù)獲取模塊輸出端的儲集層流體性質(zhì)識別模塊。

色譜圖采集模塊用于隨鉆采集儲層油氣水的色譜信號組成色譜圖。

互相關(guān)函數(shù)獲取模塊用于接收色譜圖采集模塊輸出的色譜圖，根據(jù)色譜圖得到連續(xù)井深上的油氣水的色譜與標(biāo)準(zhǔn)層樣的互相關(guān)函數(shù)和水油氣的特征參數(shù)；

儲集層流體性質(zhì)識別模塊用于接收互相關(guān)函數(shù)和水油氣的特征參數(shù)，對互相關(guān)函數(shù)進(jìn)行傅里葉反變換得到任意兩個色譜圖間的互相關(guān)系數(shù)，根據(jù)互相關(guān)系數(shù)識別油氣水色譜信號所對應(yīng)的儲層或深度。

本發(fā)明中采用的多參數(shù)分析中包括了輕烴在線分析技術(shù)，其原理是通過色譜柱分離輕烴各組分，再由FID檢測其組分含量，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)氣樣的標(biāo)定和所出峰值對應(yīng)的保留時間對其組分性質(zhì)進(jìn)行識別。得到的輕烴分布特征圖譜(即色譜圖)不僅反映的是輕烴含量的分布，還能一定程度上反映烴源巖類型和熱解以及生物降解程度，可以大致判斷其演化成熟度，特別是在得到C5以后的輕烴組分后。這方面前人也做了比較多的研究，但大多是通過巖石殘余油氣地面分析而得到，一方面因成熟度不同輕烴揮發(fā)程度不同，得到的輕烴已經(jīng)不多了；另一方面分析不具有及時性。

本發(fā)明所公開的識別方法與現(xiàn)有技術(shù)不同，本發(fā)明中氣測色譜是經(jīng)過分離后已經(jīng)定性知道了各個組分的位置，所以在這里把色譜圖看作是頻譜圖，來類比分析并計算其色譜圖間的相關(guān)性以及能表征油氣水性質(zhì)的三種特征參數(shù)，這是一種新的嘗試方法。通過大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理分析認(rèn)為該方法在識別儲集層流體性質(zhì)，特別是含水性上有著很好的效果。

盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。