一种提高水平井地层对比精度的计算方法与流程

1.本发明属于页岩油气勘探、钻井导向领域，具体而言，涉及一种提高水平井地层对比精度的计算方法。


背景技术：

2.页岩油气水平井的井斜角一般接近或略大于90
°
，施工技术难，勘探投入成本高，且在油气甜点层段内的穿行距离直接影响页岩油气甜点钻遇率。因此现场导向人员如何根据现有资料准确判断当前地层的产状信息对指导钻进具有极高的时效性。
3.目前国内外针对水平井现场施工的导向技术主要分为三种类型。
4.其中第一类是以schluberhuges、bakerhughes等公司所主导的基于三维地质建模成果进行现场导向跟踪技术。其准确度完全依赖于工区井数据量，但缺点是模型修改周期较长，且受限于工区资料品质，不易操作、缺少灵活性，不适应于页岩油气勘探开发早期。
5.第二类是基于手工绘图或表格形式实现的现场跟踪，但其速度慢、易出错，对地震等资料的研究成果的利用不够，缺少油藏地质体的概念。该方法在国内部分油田仍在使用。
6.第三类是通过高分辨率的时间域地震资料进行精细层位标定与解释，主要针对横向稳定分布、纵向厚度大的甜点层段，在四川盆地页岩油气勘探中有较好的应用效果。
7.而中国东部油田受地表环境限制，地震资料主频低，品质较差，其在实际水平井导向中有一定的局限性。且地下构造复杂、断裂发育，页岩油甜点层段埋深大、且甜点层段横向分布不稳定，顶底板条件较差，水平井实际钻进中频有穿层现象，一定程度上提高了勘探成本与钻井施工风险。


技术实现要素：

8.本技术实施例提供了一种提高水平井地层对比精度的计算方法，是解决目前水平井地质导向中难以快速确定地层位置与产状信息的新型技术。
9.本技术提供了一种提高水平井地层对比精度的计算方法，包括：
10.步骤1：确定过水平井的标志点a、b点的纵横坐标x、y与垂深；
11.步骤2：通过水平井与导眼井进行初步层位对比，并确定标志点a、b在的实际地层厚度h；
12.步骤3：应用步骤1、2所得参数与地层视厚度h进行地层视倾角与上/下切真实地层厚度计算，从而验证地质分层准确性。
13.其中，步骤1包括：
14.根据测井曲线的电性特征，选取过水平井标志点a、b，并通过深度域地震资料读取a、b两点的纵横坐标x、y与实际垂深tvd。
15.其中，步骤2包括：
16.根据导眼井的岩性、电测与水平井进行初步地层分层，明确导眼井上各小层垂厚，其中iv-3-top与iv-4-top之间的垂厚即为本次选取的标志点a、b在的实际地层厚度h，电测
包括自然伽马与电阻。
17.其中，步骤3包括：
18.应用步骤1、2所得参数xa、ya、x
tvd
、xb、yb、y
tvd
与地层视厚度h进行地层视倾角与上/下切真实地层厚度计算，从而验证地质分层准确性；
19.输入步骤1、2得到的xa、ya、x
tvd
、xb、yb、y
tvd
与地层视厚度h数据，通过计算，得到b处的地层倾角大小。
20.其中，步骤3包括：
21.分别输入a、b坐标、垂深与地层视厚度h参数后，得到：本处地层产状：上倾4.3度；
22.再将地层倾角与当前钻井实钻井斜角代入验证得到：进尺10m下切厚度1.3m，即进尺100m下切13m，地层倾角为-4.3
°
。
23.其中，地层真实厚度计算如下：
24.上/下切真实厚度：h真厚＝ac
·
arcsin(γ)＝l
·
arctan(90-α-β)，α为地层倾角，β为井斜角，γ为导眼井轨迹与层界面夹角。
25.其中，地层视倾角计算如下：
[0026][0027]
tvda与tvdb分别为a、b两点距地表的垂深，为a、b两点在平面上距离。
[0028]
本技术实施例提高水平井地层对比精度的计算方法具有如下有益效果：
[0029]
本技术将实际地层倾角计算引入地层对比中来。通过水平井实钻反馈(井斜角、进尺长度)对已钻小层进行地层倾角计算，同时地层倾角的计算结果与实时分层结果具有一定的相互验证性，更好佐证分层结果，能有效弥补地震资料品质对甜点层识别精度的影响。从而确保水平轨迹在优质页岩甜点储层中稳定穿行。本技术技术简单、时效性强，减少了现场跟踪不必要的工作量，保证水平井的准确、顺利沿靶窗穿行。
附图说明
[0030]
图1为过导眼-水平井地震剖面图；
[0031]
图2为导眼井与水平井的地层对比图；
[0032]
图3为地层倾角计算程序界面及结果图；
[0033]
图4为等厚法地层下切距计算示意图；
[0034]
图5为等厚法地层倾角计算示意图；
[0035]
图6为本技术提高水平井地层对比精度的计算方法流程示意图。
具体实施方式
[0036]
下面结合附图和实施例对本技术进行进一步的介绍。
[0037]
常规水平井导向中地层对比研究仅依靠地震、现场电测录井资料和实验分析化验等数据，但缺乏对钻井轨迹进尺情况的具体应用。由于导眼井与水平井小层厚度差异过大，
小层对比常准确度较低，且存在多解性。
[0038]
实施例一
[0039]
如图6所示，本技术提高水平井地层对比精度的计算方法包括：步骤1：确定过水平井的标志点a、b点的横坐标x、纵坐标y与垂深；步骤2：通过水平井与导眼井进行初步层位对比，并确定标志点a、b在的实际地层厚度h；步骤3：应用步骤1、2所得参数与地层视厚度h进行地层视倾角与上/下切真实地层厚度计算，从而验证地质分层准确性。
[0040]
本技术将实际地层倾角计算引入地层对比中来。通过水平井实钻反馈(井斜角、进尺长度)对已钻小层进行地层倾角计算，同时地层倾角的计算结果与实时分层结果具有一定的相互验证性，更好佐证分层结果，能有效弥补地震资料品质对甜点层识别精度的影响。从而确保水平轨迹在优质页岩甜点储层中稳定穿行。本技术技术方案简单、时效性强，减少了现场跟踪不必要的工作量，保证水平井的准确、顺利沿靶窗穿行。
[0041]
实施例二
[0042]
如图1-6所示，本技术方法建立在区域地层厚度基本等厚的地质学原理(受区域沉积影响，同套地层厚度在小范围内基本保持一致)上，其中在地层对比中，根据正钻井轨迹上的一定间隔的点坐标进行层面的地层倾角计算，将计算的地层倾角结果与地层真实厚度和导眼井小层厚度建立关联性，在两者的相互验证下(地层倾角与地层真实厚度)能有效提高水平井导向中的地层对比分层的正确性。
[0043]
步骤1：确定过水平井的标志点a、b点的纵横坐标x、y与垂深。
[0044]
如图1所示，根据测井曲线的电性特征，选取过水平井标志点a、b，并通过深度域地震资料读取a、b两点的横坐标x、纵坐标y与实际垂深tvd。数据如表1所示。
[0045]
表1示意数据
[0046]
井名层位xymdtvdhuay3hfiv-3-top3630746768533.83962.53793.3huay3hfiv-4-top3630827768427.34061.53796.2
[0047]
步骤2：通过水平井与导眼井进行初步层位对比，并确定标志点a、b在的实际地层厚度h。
[0048]
如图2所示，根据导眼井的岩性、电测(自然伽马与电阻)与水平井进行初步地层分层，明确导眼井(直井)上各小层垂厚，其中iv-3-top与iv-4-top之间的垂厚即为本次选取的标志点a、b在的实际地层厚度h。
[0049]
步骤3：应用步骤1、2所得参数xa、ya、x
tvd
、xb、yb、y
tvd
与地层视厚度h进行地层视倾角与上/下切真实地层厚度计算，从而验证地质分层准确性。(其中：xa：a点横坐标，ya：a点纵坐标，x
a-tvd
：a点垂深，xb：b点横坐标，yb：b点纵坐标，x
b-tvd
：b点垂深)
[0050]
如图3所示，输入步骤1、2得到的xa、ya、x
tvd
、xb、yb、y
tvd
与地层视厚度h等数据，并执行程序，得到b处的地层倾角大小。如分别输入a、b坐标、垂深与地层视厚度h等参数后，得到：本处地层产状：上倾约4.3度。
[0051]
再将地层倾角(-4.3
°
)与当前钻井实钻井斜角代入验证得到：进尺10m下切约厚度1.3m，即进尺100m下切约13m。
[0052]
下面介绍本技术的方法原理：
[0053]
图4为地层真实厚度计算原理示意图，过a、b的两条平行直线分别表示依次沉积的
两套地层的层界面，由于水平井轨迹在地层穿行时井斜角变化率很小，一般在0.1-1
°
/10m,，因此将l近似等同于该段井轨迹。即弧长ab表示实钻井轨迹长度，井斜角为井轨迹与水平方向夹角。α为地层倾角，β为井斜角，γ为导眼井轨迹与层界面夹角。
[0054]
公式1：
[0055]
上/下切真实厚度：h真厚＝ac
·
arcsin(γ)l
·
arctan(90-α-β)。
[0056]
图5为地层视倾角计算原理示意图，过a、a＇＇直线与过b点直线分别表示依次沉积的两套地层的层界面，其中tvda与tvdb分别为a、b两点距地表的垂深，为a、b两点在平面上距离，a＇b即为图4中的导眼井的小层视厚度ac，h
真厚
为小层真实厚度，由于地层倾角α一般较小，且标志点之间距离在一般选取在5-20m之间，h
下切
约等于地层h
真厚
，因此
[0057]
公式2：
[0058]
地层视倾角：
[0059]h下切
约等于地层h
真厚
(因为h真厚＝h下切
·
tan(地层倾角α)
[0060]
在对上述地层倾角与下切距计算的原理分析的基础上，，本技术方法通过python语言tkinter库gui进行编程将上述公式进行具体实现，并通过实际数据验证结果具有可靠性。以iv-3、iv-4小层为例，水平井iv-3到iv-4小层实际进尺99m，平均井斜角86.8
°
，且按照导眼井分层标准，iv-3到iv-4层视厚度为13m。
[0061]
通过本技术计算小层倾角：iv-3小层地层上倾4.3
°
，下切厚度(即为iv-3到iv-4层视厚度)为12.91m。计算结果与导眼井钻井揭示较吻合，验证了本方法地层倾角计算的准确性，同时也佐证了小层对比的准确性。
[0062]
本专利通过编程实现了地层倾角与下切距离的计算，在水平井地质导向中提高了地层对比与地层产状预测的准确性与高效性，同时将地层倾角计算结果创新性地应用到水平井钻进中层位对比中，大大提高了层位对比的准确率，有利于快速确定地质甜点层，提高优质页岩油层的钻遇率。
[0063]
tkinter：tkinter模块(tk接口)是python的标准tk gui工具包的接口。tk和tkinter可以在大多数的liunx平台下使用,同样可以应用在windows和macintosh系统里。tk8.0的后续版本可以实现本地窗口风格,并良好地运行在绝大多数平台中。
[0064]
本技术提高水平井地层对比精度的计算方法具有以下优点：
[0065]
1、本技术建立在地层厚度基本一致的基础上，通过python编程解决了水平井地质导向中的层位对比与倾角计算准确性低的问题，能够在实际钻井现场快速、高效确定地层位置与倾角信息，对地质导向指令的及时发布具有较高的时效性。
[0066]
2、通过简单便捷的地层倾角计算方法可对小层进行连续倾角计算，可以有效弥补地质建模中层位产状不清的问题，有效提高地质建模精度。同时将小层倾角计算结果与地震资料处理人员实时反馈，有助于实时进行深度域资料优化，提高地震资料精度。
[0067]
本技术还提供了一种提高水平井地层对比精度的计算装置，包括第一确定模块，用于：确定过水平井的标志点a、b点的纵横坐标x、y与垂深；第二确定模块，用于：通过水平
井与导眼井进行初步层位对比，并确定标志点a、b在的实际地层厚度h；计算模块，用于：应用第一确定模块、第二确定模块所得参数与地层视厚度h进行地层视倾角与上/下切真实地层厚度计算，从而验证地质分层准确性。
[0068]
其中，计算单元用于：
[0069]
应用第一确定模块、第二确定模块所得参数xa、ya、x
tvd
、xb、yb、y
tvd
与地层视厚度h进行地层视倾角与上/下切真实地层厚度计算，从而验证地质分层准确性。输入第一确定模块、第二确定模块得到的xa、ya、x
tvd
、xb、yb、y
tvd
与地层视厚度h数据，通过计算，得到b处的地层倾角大小。
[0070]
本技术中，提高水平井地层对比精度的计算装置实施例与提高水平井地层对比精度的计算方法实施例基本相似，相关之处请参考提高水平井地层对比精度的计算方法实施例的介绍。
[0071]
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述提高水平井地层对比精度的计算方法步骤。其中，计算机可读存储介质可以包括但不限于任何类型的盘，包括软盘、光盘、dvd、cd-rom、微型驱动器以及磁光盘、rom、ram、eprom、eeprom、dram、vram、闪速存储器设备、磁卡或光卡、纳米系统(包括分子存储器ic)，或适合于存储指令和/或数据的任何类型的媒介或设备。
[0072]
本技术还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任一项所述方法的步骤。
[0073]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
[0074]
在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
[0075]
以上介绍仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。