摘 要

基于錄井資料的儲層流體性質(zhì)識別新方法 ——以川西地區(qū)須家河組儲層為例摘　要：傳統(tǒng)錄井資料解釋技術(shù)在成因機理、檢測精度、解釋模型

基于錄井資料的儲層流體性質(zhì)識別新方法

                            ——以川西地區(qū)須家河組儲層為例

摘　要：傳統(tǒng)錄井資料解釋技術(shù)在成因機理、檢測精度、解釋模型等方面缺乏相應(yīng)的理論指導(dǎo)，因此沒有可靠的評價模型與評價標準，從而造成錄井資料解釋可靠性差的結(jié)果。針對目前勘探開發(fā)目標多樣化的發(fā)展趨勢，以及各類復(fù)雜油氣藏、深層油氣藏、薄互層、非常規(guī)油氣資源的鉆探現(xiàn)狀，基于數(shù)理統(tǒng)計技術(shù)，以錄井色譜分析的天然氣組分數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集，根據(jù)變量空間中歐氏距離與馬氏距離對多元變量相互之間影響的不同反應(yīng)能力，分析了采用不同空間距離算法的流體識別模型在識別氣層與水層方面的不同能力，所構(gòu)建的判別模型在四川盆地川西地區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組氣藏進行了應(yīng)用，模型預(yù)測準確率在83％以上。進而結(jié)合識別模型自身的特點，迸一步提出了一個優(yōu)化模型，與歐氏模型、馬氏模型相比較，對儲層流體性質(zhì)的識別能力得到進一步提高，預(yù)測準確率為97.22％。同時對傳統(tǒng)的氣測解釋技術(shù)也提出了一個基于嚴格數(shù)學(xué)意義上的評價方法，并對新建識別模型和傳統(tǒng)模型進行了對比分析。

關(guān)鍵詞：錄井解釋  流體識別  判別模型  空間距離  歐氏距離  馬氏距離  天然氣組分  四川盆地西部  晚三疊世

A new method for the mud logging identification of reservoir fluids：A case study from the Xujiahe reservoirs in the western Sichuan Basin

Abstract：For lack。f robust theoretical guidance in the respect of genetic nlechanism，inspection accuracy and interpretation model,and without any reliable evaluation models and standards，the traditional interpretation techniques of mud logging data produces results with poor reliability．At present，drilling targets are getting more diversified，and fluid identification becomes challenging for complex reservoirs，deep reservoirs，thin interbedded reservoirs and unconventional reservoirs．In view of this，based on mathematical：tatistics technologies，the natural gas component from the mud logging chromatographic analysis was first taken as the basic dataset：the different response abilities were then analyzed of Euclidean distance and Mahalanobis distance to multiple Variables in Variable space．Additionally，the different abilities were discussed of spatial distance based fluid identification models ln ldentlj ying gas and water lavers．Finally，a new identification model was built and applied in the fluid identification of the Upper Trlassic Xujiahe reservoirs in the western Sichuan Basin，achieving a coincidence rate of above 83%．In combination with the characteristics of this new model，an optimized model was further built and also compared with the Euclidean model and Mahalanobis model．The optimized model was more powerfulin fluid identification and the accuracy of prediction results reached up to 97.22％, Meanwhile，a mathe matics-based evaluation method of traditional mud logging interpretation was proposed and a comparative analysis of the optimized model and traditional model was also performed.

Key words：mud logging interpretation，fluid identification，discrimination model，spatial distance，Euclidean distance，Mahalanbis distance,gas component,Sichuan Basin west,Late Triassic

目前氣測錄井資料的解釋技術(shù)主要是利用烷烴組分圖解法來區(qū)分流體性質(zhì)，以三角形烴組分圖解法為主，輔以烴比值法和非烴組分法^[1-3]。其原理就是利用烷烴氣體組分數(shù)據(jù)的內(nèi)部規(guī)律確定儲層流體性質(zhì)的評價方法，所謂內(nèi)部規(guī)律是氣體中輕、中及重?zé)N之間的相互關(guān)系在特定環(huán)境和特定區(qū)塊與流體性質(zhì)間統(tǒng)計規(guī)律在圖版上的直觀反映粥。因此，可由此推論出利用現(xiàn)代數(shù)理統(tǒng)計技術(shù)原理和計算技術(shù)手段對氣測錄井?dāng)?shù)據(jù)進行更深入的計算分析，將會更準確可靠地反映出流體性質(zhì)^[5-7]。

筆者利用數(shù)理統(tǒng)計中多元判別分析技術(shù)，結(jié)合變量空間中歐氏距離與馬氏距離對多元變量間相互影響的不同反應(yīng)能力，對氣測錄井?dāng)?shù)據(jù)進行深入分析，提出了幾種優(yōu)化的儲層流體識別方法，并對烷烴組分圖解法和文中給出的優(yōu)化方法進行了識別效果的對比分析。

1　基本原理

1．1　距離計算

假設(shè)數(shù)據(jù)空間為姐維，也就是說每個樣本點有n個變量，xr和xc是空間中兩個點，drs為兩點間的距離。

1．1．1歐氏距離

d²rs=(xr-xs)(xr-xs)′       (1)

歐氏距離為xr和xs間常規(guī)距離，它強調(diào)整體的差別，降低了個體的作用。

1．1．2馬氏距離

d²rs=(xr-xs)V^-1(xr-xs)′     (2)

V是xr和xs的協(xié)方差矩陣。馬氏距離消除了變量之間相關(guān)性干擾，突出了個體的作用^[8]。

1．2　多元判別模型

對色譜分析測量的天然氣組分(全烴、甲烷、乙烷、丙烷、異丁烷、正丁烷、異戊烷、正戊烷)信息^[9]，由已知試油結(jié)論井的氣測數(shù)據(jù)來建立流體識別的數(shù)學(xué)模型。由于歐氏距離將樣品的不同屬性(即各指標或各變量)之間的差別等同看待，而天然氣組分里中、重?zé)N部分占有比例很小^[10]，所以從理論上看，采用歐氏距離算法模型更突出了輕烴部分的作用，因而用來識別氣層更有效，相反馬氏距離突出了變化微小的變量作用，所以采用馬氏距離算法模型對識別水層更有效。

多元判別數(shù)理統(tǒng)計模型選擇為全二次式模型和線性模型：

 

 

判別原理采用Bayes判別準則^[8]，通過已知樣本數(shù)據(jù)的訓(xùn)練，得到相應(yīng)判別模型系數(shù)a0、ai及aij。模型中X=(x1,x2，…，xn)，X為數(shù)據(jù)空間中的一點，在兩組判別分析中f(X)＝0是模型劃分不同組別的標準。根據(jù)上述對歐氏及馬氏距離性質(zhì)的分析，全二次式模型計算中使用歐氏距離，該模型主要用于識別氣層；線性模型計算中使用馬氏距離，該模型主要用于識別含水儲層。

2　儲集層流體性質(zhì)識別

2．1　判別模型建立

四川盆地川西前陸盆地上三疊統(tǒng)須家河組現(xiàn)階段主要勘探目的層是須二、須四、須六段，須一、須二、須五段為主要烴源層^[11-15]。

筆者選取研究區(qū)內(nèi)已有試油結(jié)論的20口井中的36個層段的色譜分析天然氣組分作為數(shù)據(jù)集，采用上述提出的識別方法，進行了儲層流體性質(zhì)識別。數(shù)據(jù)集流體性質(zhì)分布為：氣層18個，水層l8個。采集的錄井氣測信息包括全烴、甲烷、乙烷、丙烷、異丁烷、正丁烷、異戊烷、正戊烷。表l列出兩種判別模型對樣本數(shù)據(jù)集的判別結(jié)果。

 

從表l中可以看出，兩個模型對整個樣本的判別正確率均在75％以上，統(tǒng)計意義上是有效的判別模型^[16-17]。判別結(jié)果顯示，歐氏模型對氣層確實有很好的識別效果，而馬氏模型對水層有很好的識別效果，說明了各氣體組分之間的相互關(guān)系是氣測資料識別流體性質(zhì)的基礎(chǔ)，在流體判別模型中采用不同空間距離計算方法確實能提高模型識別不同流體性質(zhì)的能力。

在現(xiàn)場應(yīng)用中，應(yīng)該根據(jù)區(qū)域地質(zhì)情況結(jié)合鉆井、電測、取心等資料，靈活選用不同判別模型進行流體性質(zhì)的識別，以期達到更好的識別效果。

2．2　判別模型優(yōu)化

由于歐氏和馬氏模型分別對氣層及水層有良好的識別作用，那么如果在模型中采用歐氏模型的二次函數(shù)形式，充分突出氣層氣測組分中輕烴部分增大的作用，同時模型中的空間距離采用馬氏距離的算法，使氣測組分中重?zé)N部分在非氣層時的作用被模型反映出來，結(jié)合兩者的特點，筆者提出了如下計算模型：

 

模型本身為二次式，由于馬氏距離的應(yīng)用只適用于線性函數(shù)，所以對式(5)進行如下變換：

yi=xi²      　　　　　　　　　           (6)

將式(6)代入式(5)得：

 

上式為線性函數(shù)形式，即在系數(shù)計算過程中，把xi²視為一個單獨的變量，則式(5)轉(zhuǎn)換成線性公式，在模型中空間度量采用馬氏距離。表2為該模型對樣本數(shù)據(jù)集的判別結(jié)果。

 

表2顯示優(yōu)化模型較歐氏模型及馬氏模型對儲層流體性質(zhì)的識別能力有極大的提高。

3　識別方法對比分析

主要以三角形氣體組分圖版法、烴比值圖版法和烴比值法作為傳統(tǒng)氣測資料儲層流體識別方法來進行對比分析。3種傳統(tǒng)方法均借助于組合不同的氣體組分計算相應(yīng)比值，求得幾個判別指標參數(shù)，結(jié)合區(qū)域測試資料，通過繪制圖版方式劃分出流體判別標準。繪制圖版過程以直角坐標系為基礎(chǔ)，由點、直線、直線交點、交點連線構(gòu)成圖版^[3]，從數(shù)學(xué)意義上看就是一個以判別指標為變量的線性系統(tǒng)求解過程，并且空間量度關(guān)系為歐氏距離，所以當(dāng)樣本數(shù)據(jù)空間一定時，其計算判別精度不會高于相同變量的多元線性分析判別精度^[17]。

通過上述分析，可以把三角形氣體組分圖版法、烴比值圖版法和烴比值法的判別指標參數(shù)作為變量元，以文中所給的氣測樣本數(shù)據(jù)集作為樣本空間，構(gòu)建多元線性分析模型。在此基礎(chǔ)上進行判別模型識別效果比較。表3是3種傳統(tǒng)方法的判別效果。

 

圖1表明筆者提出的儲層流體識別方法均好于3種傳統(tǒng)的方法。傳統(tǒng)方法中以三角形氣體組分圖版法為最好，烴比值圖版法次之，烴比值法再次，與實際應(yīng)用情況相符合。但3種方法的判別止確率均小于75％，從數(shù)理統(tǒng)計角度看判別能力不強，這也是此類方法在識別復(fù)雜儲層流體性質(zhì)時效果不好的原因之一。

 

4　結(jié)束語

氣體組分之間的相互關(guān)系是氣測資料識別流體性質(zhì)的基礎(chǔ)；不同的空間距離模型識別不間流體的能力也不同，歐氏距離適合構(gòu)建識別以氣層為主的模型，馬氏距離則適合構(gòu)建識別以水層為主的模型；建立在數(shù)理統(tǒng)計分析技術(shù)之上的儲層流體判別模型曼優(yōu)于各種傳統(tǒng)的圖版比值方法；文中也提出了一種科學(xué)的且具有嚴格數(shù)學(xué)意義的檢測各類氣測錄井資料解釋方法精度的對比分析手段。

 

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本文作者：魏陽慶  魏飛龍  何昊陽  劉鋒  姜鈞

作者單位：中國石油川慶鉆探工程公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院

  西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院

  中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院

  中國石化中原油田測井公司

  中國石化中原油田技術(shù)監(jiān)測中心