專利名稱：電阻率測(cè)井校正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)于圍繞一個(gè)充滿鉆井流體的鉆井周圍的地層進(jìn)行測(cè)井的方法。一種通常的地層測(cè)井的方法是電阻率測(cè)井，在這種方法中，使電流流入或感應(yīng)進(jìn)地層，并且確定所得到的電壓，以便提供電阻率測(cè)井記錄，這種方法是將地層的電阻率作為深度的函數(shù)來(lái)測(cè)量。然而，電阻率測(cè)井很少測(cè)得真實(shí)的地層電阻率，這種真實(shí)的地層電阻率是在遠(yuǎn)離鉆井的、所謂的處女地區(qū)域中的、未觸及過(guò)的地層的電阻率。電阻率測(cè)井受到一些干擾效應(yīng)的影響，例如，鉆井的存在、鉆井流體侵入到地層中(泥漿濾液的侵入)、以及存在有一些鄰近的地層(所謂的圍巖屏障)。對(duì)于這些效應(yīng)中的一種明顯地強(qiáng)于其它那些效應(yīng)的情況，就可用所謂的校正圖表來(lái)校正起主要作用的效應(yīng)的測(cè)井記錄。然而，在絕大多數(shù)情況下，那些干擾效應(yīng)同時(shí)存在，并且以這樣一種方式交織在一起，使得加入一種單獨(dú)的校正并不能導(dǎo)致真實(shí)的地層電阻率。
美國(guó)專利說(shuō)明書No.5446654中公開了一種通過(guò)反演處理從電阻率測(cè)井記錄恢復(fù)電阻率剖面的方法，這種方法是通過(guò)迭代向前模擬實(shí)現(xiàn)的。在已知的方法中，預(yù)置模擬的電阻率剖面，并且，隨后使該模擬的電阻率剖面矩形化，以便模擬地層的不同的層。把經(jīng)過(guò)矩形化的、模擬的電阻率剖面輸入到測(cè)井電極系模擬器，以便提供模擬的電阻率測(cè)井記錄。然后，校正矩形化了的、模擬的電阻率測(cè)井記錄(如果需要的話)，這取決于所述模擬的電阻率測(cè)井記錄和實(shí)際的電阻率測(cè)井記錄之間的偏差。
上述已知方法的缺點(diǎn)是沒有考慮鉆井流體侵入地層，因此，所得到的電阻率剖面并不代表地層的電阻率。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種確定地層電阻率的、改進(jìn)的方法，其中，考慮了鉆井流體侵入該鉆井周圍的地層。
按照本發(fā)明，提供了一種確定圍繞著一個(gè)充滿鉆井流體的鉆井周圍地層的電阻率的方法，這種方法包括a)使鉆井中的電阻率測(cè)井電極系(resistivity logging tool)工作，以便對(duì)于相對(duì)于該鉆井不同的徑向距離間隔(1...n)、提供多個(gè)地層電阻率測(cè)井記錄(FLG1、FLG2、...FLGn)；b)對(duì)于每一徑向距離間隔(k，k＝1...n)，選擇模擬的電阻率剖面(Rmodk)；c)將那些模擬的電阻率剖面(Rmod1、Rmod2、...Rmodn)輸入到測(cè)井電極系模擬器，以便對(duì)每一徑向距離間隔(k)提供一個(gè)模擬的電阻率測(cè)井記錄(MLGk)，該模擬的電阻率測(cè)井記錄(MLGk)具有相應(yīng)于上述徑向距離間隔(k)的某一勘探深度；d)對(duì)于每一徑向距離間隔(k)，不斷改進(jìn)模擬的電阻率剖面(Rmodk)，這取決于在電阻率測(cè)井記錄(FLGk)與模擬的電阻率測(cè)井記錄(MLGk)之間的、所觀察到的偏差；以及e)重復(fù)步驟c)和d)，直到對(duì)于每一徑向距離間隔(k)、在電阻率測(cè)井記錄(FLGk)和相應(yīng)的模擬的電阻率測(cè)井記錄(MLGk)之間的差低于所選定的一個(gè)閾值，其特征在于步驟d)包括不斷改進(jìn)作為比值FLGk/MLGk的函數(shù)的、每一模擬的電阻率剖面(Rmodk)。
通過(guò)產(chǎn)生對(duì)于距鉆井不同的徑向距離間隔的電阻率測(cè)井記錄，并且，通過(guò)選擇對(duì)于這些間隔的、模擬的電阻率剖面，就能做到區(qū)分已勘探過(guò)的區(qū)域的電阻率和未勘探過(guò)的區(qū)域的電阻率，該未勘探過(guò)的區(qū)域位于所述勘探過(guò)的區(qū)域的外邊。開始估計(jì)模擬的電阻率剖面，然后，以迭代的方式不斷改進(jìn)。
在應(yīng)用本發(fā)明時(shí)，測(cè)井電極系在地層中注入或感應(yīng)電流，并且，對(duì)于每一特定的徑向距離間隔產(chǎn)生一個(gè)電阻率測(cè)井記錄(FLGk)，這事實(shí)上取決于各種徑向距離間隔的一個(gè)區(qū)域中的那些電阻率。因此，就把電阻率測(cè)井記錄確定為各種徑向距離間隔的這樣一個(gè)區(qū)域的加權(quán)平均，對(duì)于特定的徑向距離間隔具有較高的權(quán)重因子。然后，通過(guò)反演測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，同時(shí)確定上述各種徑向距離間隔的電阻率，這是通過(guò)使模擬的電阻率測(cè)井記錄(MLGk)與所測(cè)得的電阻率測(cè)井記錄(FLGk)匹配來(lái)做到的，并且，通過(guò)以一種迭代的方式不斷改進(jìn)模擬的電阻率剖面(Rmodk)使得模擬的電阻率剖面(Rmodk)與所測(cè)得的電阻率測(cè)井記錄(FLGk)匹配來(lái)做到這一點(diǎn)。
用于本發(fā)明的方法中的反演方法的一個(gè)特別有益的特征是在步驟d)中，不斷改進(jìn)(也叫做提高)某一特定的徑向距離間隔(k)的模擬的電阻率剖面(Rmodk)是通過(guò)作為電阻率測(cè)井記錄(FLGk)與屬于那個(gè)徑向距離間隔的模擬的電阻率測(cè)井記錄(MLGk)的比值的函數(shù)來(lái)做到的。與傳統(tǒng)的反演方法-通過(guò)試錯(cuò)法確定參數(shù)-相比，本發(fā)明的方法通常只需幾次迭代即可實(shí)現(xiàn)反演過(guò)程的收斂。步驟d)中對(duì)每個(gè)模擬電阻率剖面(Rmodk)的適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)通過(guò)用比值FLGk/MLGk乘每個(gè)Rmodk來(lái)實(shí)現(xiàn)。
要對(duì)于各種徑向距離間隔選擇模擬的電阻率剖面，優(yōu)選的是步驟d)包括選擇圍繞鉆井的地層中的流體已侵入的區(qū)域的剖面。
從美國(guó)專利說(shuō)明書US5446654中所得知的那種方法的另一個(gè)缺點(diǎn)是在迭代處理一開始時(shí)就必須正確選擇兩個(gè)地層之間的界面的位置，這是因?yàn)樵诘幚砥陂g，所述那些界面位置并不變化。這是由于通過(guò)將恒定大小的每一部分(也就是說(shuō)，每一地層)乘以一個(gè)比值，這個(gè)比值是真實(shí)的測(cè)井記錄的層中心的值/屬于那個(gè)地層的模擬的測(cè)井記錄的層中心的值，這樣來(lái)不斷改進(jìn)矩形化了的、模擬的電阻率剖面。為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，本發(fā)明的方法有一個(gè)優(yōu)選的的特征，那就是在將每一模擬的電阻率剖面作為輸入提供給測(cè)井電極系模擬器之前，使每一模擬的電阻率剖面(Rmodk)矩形化，并且，沿著恒定大小的每一部分、在多個(gè)點(diǎn)不斷改進(jìn)每一矩形化了的Rmodk。
通過(guò)將模擬的電阻率剖面(Rmodk)沿著恒定大小的每一部分、在多個(gè)點(diǎn)乘以一個(gè)倍增因子，就能使得不斷改進(jìn)的Rmodk可以取除了矩形之外的任何合適的形狀，這是因?yàn)樯鲜霰对鲆蜃涌裳刂愣ù笮〉拿恳徊糠种瘘c(diǎn)變化。然后，使不斷改進(jìn)的Rmodk矩形化，由此，可改變界面位置，這是由于不斷改進(jìn)的Rmodk當(dāng)與其前一周期的形狀比較時(shí)可以取不同的形狀。這是與現(xiàn)有技術(shù)的方法做比較，在現(xiàn)有技術(shù)的方法中，在逐層基礎(chǔ)上進(jìn)行不斷改進(jìn)矩形剖面導(dǎo)致一個(gè)新的矩形剖面，然而，卻具有相同的界面位置。
矩形化Rmodk的合適的步驟包括確定Rmodk的這樣的一些點(diǎn)，在中心點(diǎn)處，Rmodk關(guān)于深度的導(dǎo)數(shù)具有選定的大小。這樣的一些點(diǎn)模擬了地層的那些界面的位置。例如，所述導(dǎo)數(shù)是一階導(dǎo)數(shù)，并且，所選定的大小至少包括所述一階導(dǎo)數(shù)的一個(gè)局部最大值和一個(gè)局部最小值中的的一個(gè)。
參照美國(guó)專利說(shuō)明書US 5210691。這一說(shuō)明書公開了一種確定圍繞一個(gè)充滿鉆井流體的鉆井周圍的地層電阻率的方法，該方法包括a)使電阻率測(cè)井電極系在所述鉆井中工作，以便對(duì)于相對(duì)于所述鉆井不同的徑向距離間隔、提供多個(gè)地層的電阻率測(cè)井記錄；b)對(duì)每一徑向距離間隔，選擇一個(gè)模擬的電阻率剖面；c)將上述模擬的電阻率測(cè)井記錄輸入給一個(gè)測(cè)井電極系模擬器，以便對(duì)每一徑向距離間隔提供一個(gè)模擬的電阻率測(cè)井記錄，這個(gè)電阻率測(cè)井記錄具有相應(yīng)于該徑向距離間隔的勘探深度；d)對(duì)每一徑向距離間隔，不斷改進(jìn)上述模擬的電阻率剖面，這取決于該電阻率測(cè)井記錄與上述模擬多年電阻率測(cè)井記錄之間的、所觀察到的偏差；e)重復(fù)步驟c)和d)，直到對(duì)每一徑向距離間隔、在上述電阻率測(cè)井記錄和相應(yīng)的模擬的電阻率測(cè)井記錄之間的差低于一個(gè)選定的閾值。
在已知的方法中，解一組方程，以便對(duì)每一次迭代得到一個(gè)中間的量、隨后，計(jì)算兩次連續(xù)的迭代的中間量的差。所述中間量是要計(jì)算的電極系的響應(yīng)曲線的函數(shù)，而且，這只能當(dāng)采用所謂的Born近似時(shí)才能適當(dāng)?shù)刈龅竭@一點(diǎn)。通過(guò)將所用的、模擬的電阻率剖面乘以一個(gè)在兩次連續(xù)的迭代的中間量之間的差的指數(shù)函數(shù)來(lái)不斷改進(jìn)所述模擬的電阻率剖面。盡管這種已知的方法用在不多的一些迭代中，上述中間量的確定涉及解大量的方程，而且，這還很費(fèi)時(shí)間。
現(xiàn)在，更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明，并且，通過(guò)參照附圖舉例的方式來(lái)加以說(shuō)明，在附圖中

圖1示意性地顯示了對(duì)于地層電阻率剖面的迭代過(guò)的、向前模擬的、反演方案；而圖2示意性地顯示了一個(gè)模擬的電阻率剖面、一個(gè)矩形化了的模擬的電阻率剖面以及一個(gè)作為沿著鉆井的深度的函數(shù)的不斷改進(jìn)的電阻率剖面一幅圖。
現(xiàn)在參照?qǐng)D1，圖1示意性地顯示了對(duì)于具有鉆井(未示出)的地層1的電阻率剖面的迭代過(guò)的向前模擬的反演方案，在該鉆井中安置了一個(gè)電阻率測(cè)井電極系2。
在應(yīng)用本發(fā)明的方法時(shí)，使電阻率測(cè)井電極系2在鉆井中工作，以便提供圍繞該鉆井的地層的不同徑向距離間隔的、電阻率測(cè)井記錄(FLG1、FLG2、...FLGn)3。所述鉆井充滿鉆井流體，該鉆井流體滲入到周圍的地層中達(dá)到一定的徑向距離。徑向距離間隔從鉆井壁開始，并延伸到這樣一個(gè)半徑，這個(gè)半徑超過(guò)所述鉆井流體的所期望的滲入深度一段合適的距離。由此，測(cè)井電極系提供了多個(gè)電阻率測(cè)井記錄(FLG1、FLG2、...FLGn)3，每一電阻率測(cè)井記錄對(duì)應(yīng)于每一徑向距離間隔k。然后，通過(guò)反演測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)來(lái)同時(shí)確定各種徑向距離間隔k的電阻率，這是通過(guò)使模擬的電阻率測(cè)井記錄(MLGk)與所測(cè)得的電阻率測(cè)井記錄(FLGk)匹配來(lái)做到的，并且，通過(guò)以一種迭代的方式不斷改進(jìn)模擬的電阻率剖面(Rmodk)使得模擬的電阻率剖面(Rmodk)與所測(cè)得的電阻率測(cè)井記錄(FLGk)匹配來(lái)做到這一點(diǎn)。
迭代由預(yù)置模型開始。估計(jì)流體侵入的區(qū)域的厚度，并預(yù)置每一模擬的電阻率剖面(Rmodk)4，由此，考慮了上述所侵入的區(qū)域的厚度。采用合適的、所測(cè)得的電阻率測(cè)井記錄(FLGk)作為第一級(jí)近似。
對(duì)每一徑向距離間隔(k，k＝1...n)和相應(yīng)的電阻率測(cè)井記錄(FLGk)，如下進(jìn)行圖1的反演方案。使模擬的電阻率剖面(Rmodk)4矩形化，以便提供一個(gè)矩形化了的、模擬的電阻率剖面(Flayk)5(以后說(shuō)明矩形化Rmodk4的步驟)。
然后，以測(cè)井電極系模型6的形式，借助于測(cè)井電極系模擬器，通過(guò)使測(cè)井電極系模型6與作為輸入的、矩形化了的、模擬的電阻率剖面(Rlayk)5一起工作，計(jì)算模擬的電阻率測(cè)井記錄(MLGk)7，這里，k＝1...n。然后，將模擬的電阻率測(cè)井記錄(MLGk)7與所測(cè)得的電阻率測(cè)井記錄(FLGk)3比較，并且，采用用于模擬的電阻率測(cè)井記錄(MLGk)7與所測(cè)得的電阻率測(cè)井記錄(FLGk)3匹配的、一個(gè)選定的閾值或判據(jù)8。如果在模擬的電阻率測(cè)井記錄(MLGk)7與所測(cè)得的電阻率測(cè)井記錄(FLGk)3之間的差與判據(jù)8相符，就通過(guò)接收模塊9接收矩形化了的、模擬的電阻率剖面(Rlayk)5。另一方面，如果在模擬的電阻率測(cè)井記錄(MLGk)7與所測(cè)得的電阻率測(cè)井記錄(FLGk)3之間的差并不與判據(jù)8相符(大于所選定的閾值)，那么，就不斷改進(jìn)矩形化了的、模擬的電阻率剖面(Rlayk)5或在拒絕/不斷改進(jìn)模塊10中不斷改進(jìn)或提高矩形化了的、模擬的電阻率剖面(Rlayk)5。
通過(guò)修改矩形化了的、模擬的電阻率剖面(Rlayk)5來(lái)進(jìn)行不斷改進(jìn)矩形化了的、模擬的電阻率剖面(Rlayk)5，這取決于在模擬的電阻率測(cè)井記錄(MLGk)7和所測(cè)得的電阻率測(cè)井記錄(FLGk)3之間的、所觀察到的差，這是通過(guò)將矩形化了的、模擬的電阻率剖面(Rlayk)5在沿著矩形化了的、模擬的電阻率剖面(Rlayk)5的恒定大小的每一部分的多個(gè)點(diǎn)處、乘以比值FLGk/MLGk。以這種方式，就得到了一個(gè)不斷改進(jìn)的、模擬的電阻率剖面(Rmod’k)4a(圖2所示)，隨后使這個(gè)不斷改進(jìn)的、模擬的電阻率剖面(Rmod’k)4a矩形化，以便提供一個(gè)新的、矩形化了的、模擬的電阻率剖面(Rlay’k)，然后，將這個(gè)新的、矩形化了的、模擬的電阻率剖面(Rlay’k)用于下一個(gè)(類似的)迭代操作過(guò)程中。
參照?qǐng)D2，使模擬的電阻率剖面(Rmodk)4的矩形化的步驟如下。將這樣一些模擬的電阻率剖面(Rmodk)4的點(diǎn)取作在每?jī)蓚€(gè)地層之間的界面的暫時(shí)的位置，在所述這些模擬的電阻率剖面(Rmodk)4的點(diǎn)處，關(guān)于沿著鉆井的深度的一階導(dǎo)數(shù)取一個(gè)局部最大值或一個(gè)局部最小值，而且，所述這些點(diǎn)是矩形化了的、模擬的電阻率剖面(Rlayk)5的逐步變化的那些點(diǎn)。在每一對(duì)相鄰的點(diǎn)兩兩之間，矩形化了的、模擬的電阻率剖面(Rlayk)5具有恒定的大小。在通過(guò)使測(cè)井電極系模型與作為地層輸入的、矩形化了的、模擬的電阻率剖面(Rlayk)5一起工作得到模擬的電阻率測(cè)井記錄(MLGk)7后，就確定了FLGk3與MLGk7的比值。然后，如果必須的話，就根據(jù)匹配判據(jù)8，通過(guò)將Rlayk5乘以比值FLGk/MLGk來(lái)不斷改進(jìn)矩形化了的、模擬的電阻率剖面(Rlayk)5。對(duì)于沿著恒定大小的每一部分的多個(gè)點(diǎn)進(jìn)行這種乘法，以便提供一個(gè)不斷改進(jìn)的、模擬的電阻率剖面(Rmod’k)4a，然后，以如上所述同樣的方式使這個(gè)不斷改進(jìn)的、模擬的電阻率剖面(Rmod’k)4a矩形化，以便提供新的、矩形化了的、模擬的電阻率剖面(Rlay’k)(未示出)。顯而易見的是新的Rlay’的逐漸變化的點(diǎn)并非必須與前面的Rlay的逐漸變化的點(diǎn)相符。
因此，我們就得到了這樣的結(jié)果，所采用的方法使得在反演過(guò)程期間、層的邊界能夠變化，由此，當(dāng)與現(xiàn)有技術(shù)比較時(shí)就提供了改進(jìn)了的結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種確定圍繞一個(gè)充滿鉆井流體的鉆井周圍的地層的電阻率的方法，這種方法包括a)使在上述鉆井中的電阻率測(cè)井電極系工作，以便對(duì)于相對(duì)于所述鉆井不同的徑向距離間隔(1...n)、提供多個(gè)地層的電阻率測(cè)井記錄(FLG1、FLG2、...FLGn)；b)對(duì)于每一徑向距離間隔(k，k＝1...n)選擇一個(gè)模擬的電阻率剖面(Rmodk)；c)將上述那些模擬的電阻率剖面(Rmod1、Rmod、...Rmodn)輸入到一個(gè)測(cè)井電極系模擬器，以便對(duì)于每一徑向距離間隔(k)，提供一個(gè)模擬的電阻率測(cè)井記錄(MLGk)，這個(gè)模擬的電阻率測(cè)井記錄(MLGk)具有相應(yīng)于徑向距離間隔(k)的勘探深度；d)對(duì)于每一徑向距離間隔(k)，不斷改進(jìn)上述模擬的電阻率剖面(Rmodk)，這取決于電阻率測(cè)井記錄(FLGk)與上述模擬的電阻率測(cè)井記錄(MLGk)之間的、所觀察到的偏差；以及e)重復(fù)步驟c)和d)，直到對(duì)于每一徑向距離間隔(k)、上述在電阻率測(cè)井記錄(FLGk)與上述相應(yīng)的模擬的電阻率測(cè)井記錄(MLGk)之間的差低于一個(gè)選定的閾值，其特征在于步驟d)包括不斷改進(jìn)每一作為比值FLGk/MLGk的函數(shù)的、模擬的電阻率剖面(Rmodk)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟b)包括選擇處于圍繞上述鉆井的地層中的流體侵入過(guò)的區(qū)域的一個(gè)剖面。
3.如權(quán)利要求1或2所述方法，其特征在于將每一模擬的電阻率剖面(Rmodk)乘以比值FLGk/MLGk。
4.如權(quán)利要求1至3中的任何一個(gè)所述的方法，其特征在于在將每一模擬的電阻率剖面(Rmodk)輸入到測(cè)井電極系模擬器之前，使每一模擬的電阻率剖面(Rmodk)矩形化，而且其中，在沿著所述矩形化了的、模擬的電阻率剖面(Rlayk)的大小恒定的每一部分的多個(gè)點(diǎn)處，不斷改進(jìn)每一矩形化了的、模擬的電阻率剖面(Rlayk)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于使模擬的電阻率剖面(Rmodk)矩形化的步驟包括確定一些Rmodk的點(diǎn)，在這些點(diǎn)處，其關(guān)于深度的導(dǎo)數(shù)具有選定的大小。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于上述導(dǎo)數(shù)是一階導(dǎo)數(shù)而所述選定的大小至少包括所述一階導(dǎo)數(shù)的一個(gè)局部最大值和一個(gè)局部最小值中的一個(gè)。
全文摘要
提供了一種確定圍繞一個(gè)充滿鉆井流體的鉆井周圍的地層(1)的電阻率的方法,這種方法包括:使在所述鉆井中的電阻率測(cè)井電極系(2)工作,以便對(duì)于相對(duì)于所述鉆井不同的徑向距離間隔(1…n)、提供多個(gè)地層的電阻率測(cè)井記錄(FLG(1…n))(3);對(duì)每一徑向間隔(k),選擇一個(gè)模擬的電阻率剖面(Rmod
文檔編號(hào)G01V3/38GK1274426SQ98809990
公開日2000年11月22日 申請(qǐng)日期1998年10月7日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月8日
發(fā)明者理查德·G·哈克夫爾特, 約翰尼斯·M·V·A·科爾曼 申請(qǐng)人:國(guó)際殼牌研究有限公司