确定水平裂缝宽度的方法及装置与流程

本申请涉及裂缝性储层油气勘探技术领域，尤其是涉及一种确定水平裂缝宽度的方法及装置。

背景技术：

裂缝性储层是目前油气勘探的一个重要方向。在裂缝性储层中，裂缝宽度、裂缝长度以及裂缝密度均为重要的储层评价参数，特别是对于裂缝宽度的定量计算尤为重要，因为其计算结果的准确度将直接影响其他裂缝参数的计算。

当前用于计算裂缝宽度的方法主要包括声波测井方法和电阻率成像方法。声波测井是指在几千米深的充液井孔内布置声源并产生井孔中的多种模式波，然后利用各种模式波的声学信息来评价井旁地层性质的一种技术。其中单极声源发射，单极接收器接收的波形中主要包括纵波、横波、伪瑞利波和斯通利波这四种模式波。经低通滤波后，便能获得纯净的斯通利波信号。1990年唐晓明理论推导了存在水平裂缝时的井孔声波测井波形，他发现斯通利波反射波系数对水平裂缝宽度敏感，进一步建立了斯通利波反射系数和裂缝宽度的关系。

电成像测井是一种利用极板上能覆盖大部分井壁面积的多排钮扣状电极向井壁地层发射电流，测量周围井壁各处电阻率，从而形成井壁图像的一种技术。20世纪90年代中期是微电阻率扫描成像测井快速发展的时期。各大测井公司的微电阻率扫描成像测井研究在这个时期开始陆续取得重大成果并在油田投入使用。裂缝的存在会使电阻率成像图中出现一条黑色低阻条带，并且裂缝宽度越大，其对应条带的电阻率越低，条带颜色越深。1990年luthi通过有限元数值模拟的方式研究了地层电阻率、泥浆电阻率等一些参数对电阻率成像图中裂缝形成的黑色条带的影响，进而给出了一套从电阻率成像图中计算裂缝宽度的方法。

对于唐晓明等人提出的利用斯通利波反射波计算裂缝宽度的方法，当裂缝宽度较小时，反射波幅度将会非常小，此时计算的裂缝宽度准确度较低；当地层中存在多条裂缝时，不同裂缝形成的斯通利波反射波又会产生相互干扰，从而影响其计算结果的准确度。而对于利用电成像图计算裂缝宽度的方法，电阻率不仅受到裂缝宽度的影响，还受到了地层电阻率、泥浆电阻率、仪器极板与井壁距离等多种参数的综合影响，因此，利用电成像图计算裂缝宽度难以准确计算出水平裂缝宽度。

技术实现要素：

本申请实施例的目的在于提供一种确定水平裂缝宽度的方法及装置，以获得更为准确的水平裂缝宽度。

为达到上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种确定水平裂缝宽度的方法，包括：

建立待处理井的数值模型，并模拟所述数值模型在各条水平裂缝下的声波测井波形；

根据所述各条水平裂缝下的声波测井波形，确定该条水平裂缝的第一斯通利波幅度变化量；

根据所述各条水平裂缝的第一斯通利波幅度变化量，确定裂缝宽度与斯通利波幅度变化量之间的关系曲线；

根据所述待处理井的声波测井波形，获取所述待处理井中每条水平裂缝的第二斯通利波幅度变化量；

根据所述关系曲线以及所述待处理井中每条水平裂缝的第二斯通利波幅度变化量，确定所述待处理井中每条水平裂缝的宽度。

本申请实施例的确定水平裂缝宽度的方法，所述建立待处理井的数值模型，并模拟所述数值模型在各条水平裂缝下的声波测井波形，包括：

根据预设的数值模拟方法建立待处理井的数值模型，并模拟所述数值模型在各条水平裂缝下的声波测井波形。

本申请实施例的确定水平裂缝宽度的方法，所述根据所述各条水平裂缝下的声波测井波形，确定该条水平裂缝的第一斯通利波幅度变化量，包括：

将所述各条水平裂缝下的声波测井波形中的首波波包的平均振幅，确定为该条水平裂缝对应的第一斯通利波幅度；

对于每条水平裂缝，确定经过该条水平裂缝前后的第一斯通利波幅度的最大值与最小值的幅度差值，并确定该幅度差值与该最大值的第一比值；

将所述第一比值确定为该条水平裂缝对应的第一斯通利波幅度变化量。

本申请实施例的确定水平裂缝宽度的方法，所述根据所述各条水平裂缝的第一斯通利波幅度变化量，确定裂缝宽度与斯通利波幅度变化量之间的关系曲线，包括：

将所述各条水平裂缝的第一斯通利波幅度变化量进行拟合，获得裂缝宽度与斯通利波幅度变化量之间的关系曲线。

本申请实施例的确定水平裂缝宽度的方法，所述关系曲线包括：

fw＝e^a·va+b+c；

其中，fw为裂缝宽度；va为斯通利波幅度变化量；a、b以及c为系数。

本申请实施例的确定水平裂缝宽度的方法，所述根据所述待处理井的声波测井波形，获取所述待处理井中每条水平裂缝的第二斯通利波幅度变化量，包括：

对所述待处理井的声波测井波形进行低通滤波，获取单一的斯通利波波形；

通过开时间窗的方式，从所述单一的斯通利波波形中获取所述待处理井中每条水平裂缝的斯通利波幅度曲线；

对于所述待处理井中每条水平裂缝的斯通利波幅度曲线，确定其最大值与幅度最小值的幅度差值，并确定该幅度差值与该最大值的第二比值；

将所述第二比值确定为该条水平裂缝对应的第二斯通利波幅度变化量。

本申请实施例的确定水平裂缝宽度的方法，还包括：

根据所述待处理井的电阻率测井数据，获取所述待处理井中每条水平裂缝的位置。

另一方面，本申请实施例提供了一种确定水平裂缝宽度的装置，包括：

数值模型建立模块，用于建立待处理井的数值模型，并模拟所述数值模型在各条水平裂缝下的声波测井波形；

第一幅度变化确定模块，用于根据所述各条水平裂缝下的声波测井波形，确定该条水平裂缝的第一斯通利波幅度变化量；

关系曲线确定模块，用于根据所述各条水平裂缝的第一斯通利波幅度变化量，确定裂缝宽度与斯通利波幅度变化量之间的关系曲线；

第二幅度变化确定模块，用于根据所述待处理井的声波测井波形，获取所述待处理井中每条水平裂缝的第二斯通利波幅度变化量；

裂缝宽度确定模块，用于根据所述关系曲线以及所述待处理井中每条水平裂缝的第二斯通利波幅度变化量，确定所述待处理井中每条水平裂缝的宽度。

本申请实施例的确定水平裂缝宽度的装置，所述建立待处理井的数值模型，并模拟所述数值模型在各条水平裂缝下的声波测井波形，包括：

根据预设的数值模拟方法建立待处理井的数值模型，并模拟所述数值模型在各条水平裂缝下的声波测井波形。

本申请实施例的确定水平裂缝宽度的装置，所述根据所述各条水平裂缝下的声波测井波形，确定该条水平裂缝的第一斯通利波幅度变化量，包括：

将所述各条水平裂缝下的声波测井波形中的首波波包的平均振幅，确定为该条水平裂缝对应的第一斯通利波幅度；

对于每条水平裂缝，确定经过该条水平裂缝前后的第一斯通利波幅度的最大值与最小值的幅度差值，并确定该幅度差值与该最大值的第一比值；

将所述第一比值确定为该条水平裂缝对应的第一斯通利波幅度变化量。

本申请实施例的确定水平裂缝宽度的装置，所述根据所述各条水平裂缝的第一斯通利波幅度变化量，确定裂缝宽度与斯通利波幅度变化量之间的关系曲线，包括：

将所述各条水平裂缝的第一斯通利波幅度变化量进行拟合，获得裂缝宽度与斯通利波幅度变化量之间的关系曲线。

本申请实施例的确定水平裂缝宽度的装置，所述关系曲线包括：

fw＝e^a·va+b+c；

其中，fw为裂缝宽度；va为斯通利波幅度变化量；a、b以及c为系数。

本申请实施例的确定水平裂缝宽度的装置，所述根据所述待处理井的声波测井波形，获取所述待处理井中每条水平裂缝的第二斯通利波幅度变化量，包括：

对所述待处理井的声波测井波形进行低通滤波，获取单一的斯通利波波形；

通过开时间窗的方式，从所述单一的斯通利波波形中获取所述待处理井中每条水平裂缝的斯通利波幅度曲线；

对于所述待处理井中每条水平裂缝的斯通利波幅度曲线，确定其最大值与幅度最小值的幅度差值，并确定该幅度差值与该最大值的第二比值；

将所述第二比值确定为该条水平裂缝对应的第二斯通利波幅度变化量。

本申请实施例的确定水平裂缝宽度的装置，还包括：

裂缝位置确定模块，用于根据所述待处理井的电阻率测井数据，获取所述待处理井中每条水平裂缝的位置。

再一方面，本申请实施例还提供了另一种确定水平裂缝宽度的装置，包括存储器、处理器、以及存储在所述存储器上的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器运行时执行如下步骤：

建立待处理井的数值模型，并模拟所述数值模型在各条水平裂缝下的声波测井波形；

根据所述各条水平裂缝下的声波测井波形，确定该条水平裂缝的第一斯通利波幅度变化量；

根据所述各条水平裂缝的第一斯通利波幅度变化量，确定裂缝宽度与斯通利波幅度变化量之间的关系曲线；

根据所述待处理井的声波测井波形，获取所述待处理井中每条水平裂缝的第二斯通利波幅度变化量；

根据所述关系曲线以及所述待处理井中每条水平裂缝的第二斯通利波幅度变化量，确定所述待处理井中每条水平裂缝的宽度。

由以上本申请实施例提供的技术方案可见，本申请实施例先建立待处理井的数值模型，并模拟数值模型在各条水平裂缝下的声波测井波形；其次根据各条水平裂缝下的声波测井波形，确定该条水平裂缝的第一斯通利波幅度变化量；然后根据各条水平裂缝的第一斯通利波幅度变化量，确定裂缝宽度与斯通利波幅度变化量之间的关系曲线；接着根据待处理井的声波测井波形，获取待处理井中每条水平裂缝的第二斯通利波幅度变化量；最后根据关系曲线以及待处理井中每条水平裂缝的第二斯通利波幅度变化量，确定待处理井中每条水平裂缝的宽度，由于本申请实施例通过上述数值模拟技术可以获取裂缝响应段的特征信息，因而其有效降低多解性，从而可以在一定程度上校正地层岩性以及其他因素的干扰，因而提高了水平裂缝宽度计算的准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本申请一实施例中确定水平裂缝宽度的方法的方法流程图；

图2为本申请一实施例中数值模拟的存在1mm宽度的水平裂缝的井孔中的斯通利波幅度曲线示意图；

图3为本申请一实施例中通过处理数值模拟数据得出的表征水平裂缝宽度和斯通利波幅度变化关系的指数拟合曲线；

图4为本申请一实施例中存在水平裂缝的某处理井声波测井和电成像测井结果；

图5为本申请一实施例中确定水平裂缝宽度的装置的结构框图；

图6为本申请另一实施例中确定水平裂缝宽度的装置的结构框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

参考图1所示，本申请实施例的确定水平裂缝宽度的方法可以包括：

s101、建立待处理井的数值模型，并模拟所述数值模型在各条水平裂缝下的声波测井波形。

本申请一实施例中，所述待处理井为一井点，该井点处所对应的储层中所包含的水平裂缝的裂缝宽度待确定。

本申请一实施例中，可根据预设的数值模拟方法建立待处理井的数值模型，并模拟所述数值模型在各条水平裂缝下的声波测井波形。例如在本申请一实施例中可根据预设的数值模拟方法建立待处理井的数值模型，并模拟所述数值模型在各条水平裂缝下的声波测井波形。本申请一实施例中，建立的数值模型可与所述待处理井的实际井条件保持一致，比如采用相同的井径、泥浆密度和声速、以及地层纵横波速度等参数。

s102、根据所述各条水平裂缝下的声波测井波形，确定该条水平裂缝的第一斯通利波幅度变化量。

本申请一实施例中，所述根据所述各条水平裂缝下的声波测井波形，确定该条水平裂缝的第一斯通利波幅度变化量可以包括：

先将所述各条水平裂缝下的声波测井波形中的首波波包的平均振幅，确定为该条水平裂缝对应的第一斯通利波幅度；然后对于每条水平裂缝，确定经过该条水平裂缝前后的第一斯通利波幅度的最大值与最小值的幅度差值，并确定该幅度差值与该最大值的第一比值；最后将所述第一比值确定为该条水平裂缝对应的第一斯通利波幅度变化量。

例如图2所示的示例性实施例中了采用与该待处理井同等井况条件下数值模拟的存在1mm宽度的水平裂缝的井孔中的斯通利波幅度曲线。该斯通利波幅度曲线中幅度最大值为0.01269mv，幅度最小值为0.01224mv，两者差值与幅度最大值的比值为3.55％，该比值即为该条裂缝对应的斯通利波幅度变化量。

s103、根据所述各条水平裂缝的第一斯通利波幅度变化量，确定裂缝宽度与斯通利波幅度变化量之间的关系曲线。

本申请一实施例中，在上述步骤s101中，为了得到较为准确的拟合公式，一般需要模拟多条不同宽度的水平裂缝(例如至少模拟5条以上不同宽度的水平裂缝的情况)。在本申请一示例性实施例中，以模拟8条不同宽度的水平裂缝为例，8条水平裂缝的宽度可分别选择为0mm，1mm，5mm，10mm，20mm，40mm，60mm以及80mm。

本申请一实施例中，可将各条水平裂缝的第一斯通利波幅度变化量进行拟合，获得裂缝宽度与斯通利波幅度变化量之间的关系曲线。本申请一实施例中，以指数拟合为例，将各条水平裂缝的第一斯通利波幅度变化量进行指数拟合可以得到如下所示的关系曲线：

fw＝e^a·va+b+c；

其中，fw为裂缝宽度；va为斯通利波幅度变化量；a、b以及c为系数。

本申请一示例性实施例中，以上述的8条不同宽度的水平裂缝为例，将上述的8条不同宽度的水平裂缝的第一斯通利波幅度变化量进行指数拟合，可得到如图3所示的关系曲线fw＝e^0.0328va+2.6-13.838。

s104、根据所述待处理井的声波测井波形，获取所述待处理井中每条水平裂缝的第二斯通利波幅度变化量。

本申请一实施例中，所述根据所述待处理井的声波测井波形，获取所述待处理井中每条水平裂缝的第二斯通利波幅度变化量可以包括：

可以先采用数字滤波器对所述待处理井的声波测井波形进行低通滤波，获取单一的斯通利波波形；

其次，通过开时间窗的方式，从所述单一的斯通利波波形中获取所述待处理井中每条水平裂缝的斯通利波幅度曲线；所述的开时间窗主要是针对斯通利波的第一个波包和第二个波包开窗，时间窗长度一般选择为1ms。

然后对于所述待处理井中每条水平裂缝的斯通利波幅度曲线，确定其最大值与幅度最小值的幅度差值，并确定该幅度差值与该最大值的第二比值；

最后将所述第二比值确定为该条水平裂缝对应的第二斯通利波幅度变化量。

与上述s101模拟的声波测井波形不同，本步骤中，所述待处理井的声波测井波形为对所述待处理井进行声波测井，而得到的实际的声波测井数据。本申请一示例性实施例中，如图4所示，通过对某井进行声波测井，获取了单极测量波形(如图4中左侧起第一道波形图)，经低通滤波后，获得了单一的斯通利波信号(如图4中左侧起第二道波形图。依次计算每个深度点处的时间窗内(如图4所示的斯通利波中的两条竖线之间的区域)的斯通利波平均振幅值，便获取了斯通利波幅度曲线(如图4中左侧起第三道波形图)。

s105、根据所述关系曲线以及所述待处理井中每条水平裂缝的第二斯通利波幅度变化量，确定所述待处理井中每条水平裂缝的宽度。

本申请实施例中，在得到所述待处理井中每条水平裂缝的第二斯通利波幅度变化量后，将其代入所述关系曲线，即可得到定所述待处理井中每条水平裂缝的宽度。

本申请一实施例中，例如图4所示，水平裂缝位于xxx5m附近，在裂缝上下0.6m范围内的幅度最大值为448.54mv，最小值为218.58mv，由此计算的该水平裂缝对应的斯通利波幅度变化量为51.27％，代入上述拟合出的关系曲线，可得出裂缝宽度为58.5mm。值得注意的是，实际情况下，通常是多条水平裂缝排列在一起从而构成一个裂缝带，正如本例所示，此时计算的裂缝宽度可以为多条水平裂缝的宽度之和。

在本申请其他实施例中，在计算裂缝宽度之前，还可以根据所述待处理井的电阻率测井数据，获取所述待处理井中每条水平裂缝的位置，即可对该待处理井进行电阻率测井，例如通过电阻率成像测井仪器对该待处理井进行电阻率测井，得到电阻率井周成像图，从而在图中确定水平裂缝的大致位置。这样可以进一步消除多解性，使得计算的裂缝宽度确实反映了地层的真实情况。

参考图5所示，本申请实施例的确定水平裂缝宽度的装置可以包括：

数值模型建立模块51，用于建立待处理井的数值模型，并模拟所述数值模型在各条水平裂缝下的声波测井波形；

第一幅度变化确定模块52，用于根据所述各条水平裂缝下的声波测井波形，确定该条水平裂缝的第一斯通利波幅度变化量；

关系曲线确定模块53，用于根据所述各条水平裂缝的第一斯通利波幅度变化量，确定裂缝宽度与斯通利波幅度变化量之间的关系曲线；

第二幅度变化确定模块54，用于根据所述待处理井的声波测井波形，获取所述待处理井中每条水平裂缝的第二斯通利波幅度变化量；

裂缝宽度确定模块55，用于根据所述关系曲线以及所述待处理井中每条水平裂缝的第二斯通利波幅度变化量，确定所述待处理井中每条水平裂缝的宽度。

在本申请其他实施例中，所述确定水平裂缝宽度的装置还可以包括：

裂缝位置确定模块56，用于根据所述待处理井的电阻率测井数据，获取所述待处理井中每条水平裂缝的位置。

本申请实施例的装置与上述实施例的方法对应，因此，有关于本申请的装置细节，请参见上述实施例的方法，在此不再赘述。

参考图6所示，本申请实施例的确定水平裂缝宽度的装置可以包括存储器、处理器、以及存储在所述存储器上的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器运行时执行如下步骤：

建立待处理井的数值模型，并模拟所述数值模型在各条水平裂缝下的声波测井波形；

根据所述各条水平裂缝下的声波测井波形，确定该条水平裂缝的第一斯通利波幅度变化量；

根据所述各条水平裂缝的第一斯通利波幅度变化量，确定裂缝宽度与斯通利波幅度变化量之间的关系曲线；

根据所述待处理井的声波测井波形，获取所述待处理井中每条水平裂缝的第二斯通利波幅度变化量；

根据所述关系曲线以及所述待处理井中每条水平裂缝的第二斯通利波幅度变化量，确定所述待处理井中每条水平裂缝的宽度。

本申请实施例的装置与上述实施例的方法对应，因此，有关于本申请的装置细节，请参见上述实施例的方法，在此不再赘述。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flashram)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitorymedia)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。