专利名称：电阻率测井校正方法
技术领域：
本发明涉及一种对于围绕一个充满钻井流体的钻井周围的地层进行测井的方法。一种通常的地层测井的方法是电阻率测井，在这种方法中，使电流流入或感应进地层，并且确定所得到的电压，以便提供电阻率测井记录，这种方法是将地层的电阻率作为深度的函数来测量。然而，电阻率测井很少测得真实的地层电阻率，这种真实的地层电阻率是在远离钻井的、所谓的处女地区域中的、未触及过的地层的电阻率。电阻率测井受到一些干扰效应的影响，例如，钻井的存在、钻井流体侵入到地层中(泥浆滤液的侵入)、以及存在有一些邻近的地层(所谓的围岩屏障)。对于这些效应中的一种明显地强于其它那些效应的情况，就可用所谓的校正图表来校正起主要作用的效应的测井记录。然而，在绝大多数情况下，那些干扰效应同时存在，并且以这样一种方式交织在一起，使得加入一种单独的校正并不能导致真实的地层电阻率。
美国专利说明书No.5446654中公开了一种通过反演处理从电阻率测井记录恢复电阻率剖面的方法，这种方法是通过迭代向前模拟实现的。在已知的方法中，预置模拟的电阻率剖面，并且，随后使该模拟的电阻率剖面矩形化，以便模拟地层的不同的层。把经过矩形化的、模拟的电阻率剖面输入到测井电极系模拟器，以便提供模拟的电阻率测井记录。然后，校正矩形化了的、模拟的电阻率测井记录(如果需要的话)，这取决于所述模拟的电阻率测井记录和实际的电阻率测井记录之间的偏差。
上述已知方法的缺点是没有考虑钻井流体侵入地层，因此，所得到的电阻率剖面并不代表地层的电阻率。
本发明的一个目的是提供一种确定地层电阻率的、改进的方法，其中，考虑了钻井流体侵入该钻井周围的地层。
按照本发明，提供了一种确定围绕着一个充满钻井流体的钻井周围地层的电阻率的方法，这种方法包括a)使钻井中的电阻率测井电极系(resistivity logging tool)工作，以便对于相对于该钻井不同的径向距离间隔(1...n)、提供多个地层电阻率测井记录(FLG1、FLG2、...FLGn)；b)对于每一径向距离间隔(k，k＝1...n)，选择模拟的电阻率剖面(Rmodk)；c)将那些模拟的电阻率剖面(Rmod1、Rmod2、...Rmodn)输入到测井电极系模拟器，以便对每一径向距离间隔(k)提供一个模拟的电阻率测井记录(MLGk)，该模拟的电阻率测井记录(MLGk)具有相应于上述径向距离间隔(k)的某一勘探深度；d)对于每一径向距离间隔(k)，不断改进模拟的电阻率剖面(Rmodk)，这取决于在电阻率测井记录(FLGk)与模拟的电阻率测井记录(MLGk)之间的、所观察到的偏差；以及e)重复步骤c)和d)，直到对于每一径向距离间隔(k)、在电阻率测井记录(FLGk)和相应的模拟的电阻率测井记录(MLGk)之间的差低于所选定的一个阈值，其特征在于步骤d)包括不断改进作为比值FLGk/MLGk的函数的、每一模拟的电阻率剖面(Rmodk)。
通过产生对于距钻井不同的径向距离间隔的电阻率测井记录，并且，通过选择对于这些间隔的、模拟的电阻率剖面，就能做到区分已勘探过的区域的电阻率和未勘探过的区域的电阻率，该未勘探过的区域位于所述勘探过的区域的外边。开始估计模拟的电阻率剖面，然后，以迭代的方式不断改进。
在应用本发明时，测井电极系在地层中注入或感应电流，并且，对于每一特定的径向距离间隔产生一个电阻率测井记录(FLGk)，这事实上取决于各种径向距离间隔的一个区域中的那些电阻率。因此，就把电阻率测井记录确定为各种径向距离间隔的这样一个区域的加权平均，对于特定的径向距离间隔具有较高的权重因子。然后，通过反演测井数据，同时确定上述各种径向距离间隔的电阻率，这是通过使模拟的电阻率测井记录(MLGk)与所测得的电阻率测井记录(FLGk)匹配来做到的，并且，通过以一种迭代的方式不断改进模拟的电阻率剖面(Rmodk)使得模拟的电阻率剖面(Rmodk)与所测得的电阻率测井记录(FLGk)匹配来做到这一点。
用于本发明的方法中的反演方法的一个特别有益的特征是在步骤d)中，不断改进(也叫做提高)某一特定的径向距离间隔(k)的模拟的电阻率剖面(Rmodk)是通过作为电阻率测井记录(FLGk)与属于那个径向距离间隔的模拟的电阻率测井记录(MLGk)的比值的函数来做到的。与传统的反演方法-通过试错法确定参数-相比，本发明的方法通常只需几次迭代即可实现反演过程的收敛。步骤d)中对每个模拟电阻率剖面(Rmodk)的适当的改进通过用比值FLGk/MLGk乘每个Rmodk来实现。
要对于各种径向距离间隔选择模拟的电阻率剖面，优选的是步骤d)包括选择围绕钻井的地层中的流体已侵入的区域的剖面。
从美国专利说明书US5446654中所得知的那种方法的另一个缺点是在迭代处理一开始时就必须正确选择两个地层之间的界面的位置，这是因为在迭代处理期间，所述那些界面位置并不变化。这是由于通过将恒定大小的每一部分(也就是说，每一地层)乘以一个比值，这个比值是真实的测井记录的层中心的值/属于那个地层的模拟的测井记录的层中心的值，这样来不断改进矩形化了的、模拟的电阻率剖面。为了克服这个缺点，本发明的方法有一个优选的的特征，那就是在将每一模拟的电阻率剖面作为输入提供给测井电极系模拟器之前，使每一模拟的电阻率剖面(Rmodk)矩形化，并且，沿着恒定大小的每一部分、在多个点不断改进每一矩形化了的Rmodk。
通过将模拟的电阻率剖面(Rmodk)沿着恒定大小的每一部分、在多个点乘以一个倍增因子，就能使得不断改进的Rmodk可以取除了矩形之外的任何合适的形状，这是因为上述倍增因子可沿着恒定大小的每一部分逐点变化。然后，使不断改进的Rmodk矩形化，由此，可改变界面位置，这是由于不断改进的Rmodk当与其前一周期的形状比较时可以取不同的形状。这是与现有技术的方法做比较，在现有技术的方法中，在逐层基础上进行不断改进矩形剖面导致一个新的矩形剖面，然而，却具有相同的界面位置。
矩形化Rmodk的合适的步骤包括确定Rmodk的这样的一些点，在中心点处，Rmodk关于深度的导数具有选定的大小。这样的一些点模拟了地层的那些界面的位置。例如，所述导数是一阶导数，并且，所选定的大小至少包括所述一阶导数的一个局部最大值和一个局部最小值中的的一个。
参照美国专利说明书US 5210691。这一说明书公开了一种确定围绕一个充满钻井流体的钻井周围的地层电阻率的方法，该方法包括a)使电阻率测井电极系在所述钻井中工作，以便对于相对于所述钻井不同的径向距离间隔、提供多个地层的电阻率测井记录；b)对每一径向距离间隔，选择一个模拟的电阻率剖面；c)将上述模拟的电阻率测井记录输入给一个测井电极系模拟器，以便对每一径向距离间隔提供一个模拟的电阻率测井记录，这个电阻率测井记录具有相应于该径向距离间隔的勘探深度；d)对每一径向距离间隔，不断改进上述模拟的电阻率剖面，这取决于该电阻率测井记录与上述模拟多年电阻率测井记录之间的、所观察到的偏差；e)重复步骤c)和d)，直到对每一径向距离间隔、在上述电阻率测井记录和相应的模拟的电阻率测井记录之间的差低于一个选定的阈值。
在已知的方法中，解一组方程，以便对每一次迭代得到一个中间的量、随后，计算两次连续的迭代的中间量的差。所述中间量是要计算的电极系的响应曲线的函数，而且，这只能当采用所谓的Born近似时才能适当地做到这一点。通过将所用的、模拟的电阻率剖面乘以一个在两次连续的迭代的中间量之间的差的指数函数来不断改进所述模拟的电阻率剖面。尽管这种已知的方法用在不多的一些迭代中，上述中间量的确定涉及解大量的方程，而且，这还很费时间。
现在，更详细地说明本发明，并且，通过参照附图举例的方式来加以说明，在附图中
图1示意性地显示了对于地层电阻率剖面的迭代过的、向前模拟的、反演方案；而图2示意性地显示了一个模拟的电阻率剖面、一个矩形化了的模拟的电阻率剖面以及一个作为沿着钻井的深度的函数的不断改进的电阻率剖面一幅图。
现在参照图1，图1示意性地显示了对于具有钻井(未示出)的地层1的电阻率剖面的迭代过的向前模拟的反演方案，在该钻井中安置了一个电阻率测井电极系2。
在应用本发明的方法时，使电阻率测井电极系2在钻井中工作，以便提供围绕该钻井的地层的不同径向距离间隔的、电阻率测井记录(FLG1、FLG2、...FLGn)3。所述钻井充满钻井流体，该钻井流体渗入到周围的地层中达到一定的径向距离。径向距离间隔从钻井壁开始，并延伸到这样一个半径，这个半径超过所述钻井流体的所期望的渗入深度一段合适的距离。由此，测井电极系提供了多个电阻率测井记录(FLG1、FLG2、...FLGn)3，每一电阻率测井记录对应于每一径向距离间隔k。然后，通过反演测井数据来同时确定各种径向距离间隔k的电阻率，这是通过使模拟的电阻率测井记录(MLGk)与所测得的电阻率测井记录(FLGk)匹配来做到的，并且，通过以一种迭代的方式不断改进模拟的电阻率剖面(Rmodk)使得模拟的电阻率剖面(Rmodk)与所测得的电阻率测井记录(FLGk)匹配来做到这一点。
迭代由预置模型开始。估计流体侵入的区域的厚度，并预置每一模拟的电阻率剖面(Rmodk)4，由此，考虑了上述所侵入的区域的厚度。采用合适的、所测得的电阻率测井记录(FLGk)作为第一级近似。
对每一径向距离间隔(k，k＝1...n)和相应的电阻率测井记录(FLGk)，如下进行图1的反演方案。使模拟的电阻率剖面(Rmodk)4矩形化，以便提供一个矩形化了的、模拟的电阻率剖面(Flayk)5(以后说明矩形化Rmodk4的步骤)。
然后，以测井电极系模型6的形式，借助于测井电极系模拟器，通过使测井电极系模型6与作为输入的、矩形化了的、模拟的电阻率剖面(Rlayk)5一起工作，计算模拟的电阻率测井记录(MLGk)7，这里，k＝1...n。然后，将模拟的电阻率测井记录(MLGk)7与所测得的电阻率测井记录(FLGk)3比较，并且，采用用于模拟的电阻率测井记录(MLGk)7与所测得的电阻率测井记录(FLGk)3匹配的、一个选定的阈值或判据8。如果在模拟的电阻率测井记录(MLGk)7与所测得的电阻率测井记录(FLGk)3之间的差与判据8相符，就通过接收模块9接收矩形化了的、模拟的电阻率剖面(Rlayk)5。另一方面，如果在模拟的电阻率测井记录(MLGk)7与所测得的电阻率测井记录(FLGk)3之间的差并不与判据8相符(大于所选定的阈值)，那么，就不断改进矩形化了的、模拟的电阻率剖面(Rlayk)5或在拒绝/不断改进模块10中不断改进或提高矩形化了的、模拟的电阻率剖面(Rlayk)5。
通过修改矩形化了的、模拟的电阻率剖面(Rlayk)5来进行不断改进矩形化了的、模拟的电阻率剖面(Rlayk)5，这取决于在模拟的电阻率测井记录(MLGk)7和所测得的电阻率测井记录(FLGk)3之间的、所观察到的差，这是通过将矩形化了的、模拟的电阻率剖面(Rlayk)5在沿着矩形化了的、模拟的电阻率剖面(Rlayk)5的恒定大小的每一部分的多个点处、乘以比值FLGk/MLGk。以这种方式，就得到了一个不断改进的、模拟的电阻率剖面(Rmod’k)4a(图2所示)，随后使这个不断改进的、模拟的电阻率剖面(Rmod’k)4a矩形化，以便提供一个新的、矩形化了的、模拟的电阻率剖面(Rlay’k)，然后，将这个新的、矩形化了的、模拟的电阻率剖面(Rlay’k)用于下一个(类似的)迭代操作过程中。
参照图2，使模拟的电阻率剖面(Rmodk)4的矩形化的步骤如下。将这样一些模拟的电阻率剖面(Rmodk)4的点取作在每两个地层之间的界面的暂时的位置，在所述这些模拟的电阻率剖面(Rmodk)4的点处，关于沿着钻井的深度的一阶导数取一个局部最大值或一个局部最小值，而且，所述这些点是矩形化了的、模拟的电阻率剖面(Rlayk)5的逐步变化的那些点。在每一对相邻的点两两之间，矩形化了的、模拟的电阻率剖面(Rlayk)5具有恒定的大小。在通过使测井电极系模型与作为地层输入的、矩形化了的、模拟的电阻率剖面(Rlayk)5一起工作得到模拟的电阻率测井记录(MLGk)7后，就确定了FLGk3与MLGk7的比值。然后，如果必须的话，就根据匹配判据8，通过将Rlayk5乘以比值FLGk/MLGk来不断改进矩形化了的、模拟的电阻率剖面(Rlayk)5。对于沿着恒定大小的每一部分的多个点进行这种乘法，以便提供一个不断改进的、模拟的电阻率剖面(Rmod’k)4a，然后，以如上所述同样的方式使这个不断改进的、模拟的电阻率剖面(Rmod’k)4a矩形化，以便提供新的、矩形化了的、模拟的电阻率剖面(Rlay’k)(未示出)。显而易见的是新的Rlay’的逐渐变化的点并非必须与前面的Rlay的逐渐变化的点相符。
因此，我们就得到了这样的结果，所采用的方法使得在反演过程期间、层的边界能够变化，由此，当与现有技术比较时就提供了改进了的结果。
权利要求
1.一种确定围绕一个充满钻井流体的钻井周围的地层的电阻率的方法，这种方法包括a)使在上述钻井中的电阻率测井电极系工作，以便对于相对于所述钻井不同的径向距离间隔(1...n)、提供多个地层的电阻率测井记录(FLG1、FLG2、...FLGn)；b)对于每一径向距离间隔(k，k＝1...n)选择一个模拟的电阻率剖面(Rmodk)；c)将上述那些模拟的电阻率剖面(Rmod1、Rmod、...Rmodn)输入到一个测井电极系模拟器，以便对于每一径向距离间隔(k)，提供一个模拟的电阻率测井记录(MLGk)，这个模拟的电阻率测井记录(MLGk)具有相应于径向距离间隔(k)的勘探深度；d)对于每一径向距离间隔(k)，不断改进上述模拟的电阻率剖面(Rmodk)，这取决于电阻率测井记录(FLGk)与上述模拟的电阻率测井记录(MLGk)之间的、所观察到的偏差；以及e)重复步骤c)和d)，直到对于每一径向距离间隔(k)、上述在电阻率测井记录(FLGk)与上述相应的模拟的电阻率测井记录(MLGk)之间的差低于一个选定的阈值，其特征在于步骤d)包括不断改进每一作为比值FLGk/MLGk的函数的、模拟的电阻率剖面(Rmodk)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤b)包括选择处于围绕上述钻井的地层中的流体侵入过的区域的一个剖面。
3.如权利要求1或2所述方法，其特征在于将每一模拟的电阻率剖面(Rmodk)乘以比值FLGk/MLGk。
4.如权利要求1至3中的任何一个所述的方法，其特征在于在将每一模拟的电阻率剖面(Rmodk)输入到测井电极系模拟器之前，使每一模拟的电阻率剖面(Rmodk)矩形化，而且其中，在沿着所述矩形化了的、模拟的电阻率剖面(Rlayk)的大小恒定的每一部分的多个点处，不断改进每一矩形化了的、模拟的电阻率剖面(Rlayk)。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于使模拟的电阻率剖面(Rmodk)矩形化的步骤包括确定一些Rmodk的点，在这些点处，其关于深度的导数具有选定的大小。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于上述导数是一阶导数而所述选定的大小至少包括所述一阶导数的一个局部最大值和一个局部最小值中的一个。
全文摘要
提供了一种确定围绕一个充满钻井流体的钻井周围的地层(1)的电阻率的方法,这种方法包括:使在所述钻井中的电阻率测井电极系(2)工作,以便对于相对于所述钻井不同的径向距离间隔(1…n)、提供多个地层的电阻率测井记录(FLG(1…n))(3);对每一径向间隔(k),选择一个模拟的电阻率剖面(Rmod
文档编号G01V3/38GK1274426SQ98809990
公开日2000年11月22日 申请日期1998年10月7日 优先权日1997年10月8日
发明者理查德·G·哈克夫尔特, 约翰尼斯·M·V·A·科尔曼 申请人:国际壳牌研究有限公司