本發(fā)明涉及一種油氣水層分析技術(shù)，具體涉及一種基于隨鉆多參數(shù)分析的油氣水識(shí)別方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

由于石油天然氣的組成十分復(fù)雜，加之油氣在運(yùn)移過程中，遭受次生演化程度不同和地質(zhì)構(gòu)造的影響，油氣水組成和分布規(guī)律變得更加難以識(shí)別。

常規(guī)測(cè)井參數(shù)對(duì)于油氣水的解釋評(píng)價(jià)已經(jīng)非常的成熟并且有效，但是，是在某一作業(yè)階段完成之后，數(shù)據(jù)分析相對(duì)滯后，不能用來實(shí)時(shí)的分析和評(píng)價(jià)儲(chǔ)層含流體性質(zhì)。其方法對(duì)于大斜度井和水平井也并不適用。而且一般的測(cè)井儀器探測(cè)深度都比較淺，特別是高分辨率及成像類的測(cè)井儀器，其測(cè)量參數(shù)受泥漿濾液侵入的影響嚴(yán)重，給各種用電測(cè)井參數(shù)評(píng)價(jià)油氣層真電阻率的方法帶來困擾。

一般地球化學(xué)是最直接的接觸并分析油氣水組成的最有效工具，它直接熱解來自地下巖石中所蘊(yùn)含的油氣，分離出烴的不同組分并以色譜圖的方式定性的解釋儲(chǔ)層流體的性質(zhì)。然而與測(cè)井方法一樣這也不是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)分析所得到的結(jié)果，并不能給現(xiàn)場(chǎng)決策者及時(shí)的指導(dǎo)意見。但它所分析油氣組成的方法是我們?cè)诰€輕烴分析的理論基礎(chǔ)和參考。

油氣水識(shí)別方法原理：一般對(duì)儲(chǔ)層含流體性的評(píng)價(jià)多是通過測(cè)井值計(jì)算流體飽和度和錄井氣測(cè)值來實(shí)現(xiàn)的，但是對(duì)于儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，油水分布關(guān)系復(fù)雜，特別是在低孔低滲、薄儲(chǔ)層的油氣水層識(shí)別以及電阻率曲線在氣水界面的識(shí)別上，由于其影響因素較多而往往失效。常規(guī)氣相色譜通過分析輕烴組分的C1-C5，并建立區(qū)域圖版的方式來評(píng)價(jià)儲(chǔ)層含油氣性，這種方式也有其局限性，一是分析組分較少不能完全反映儲(chǔ)層流體的性質(zhì)，二是沒有參數(shù)能夠?qū)畠?chǔ)層做出有效的評(píng)價(jià)。

輕烴是原油中含量最高、包含油氣層信息最豐富的組分。眾所周知，原油輕烴化合物的含量和分布不僅取決于原油的成因類型，更大程度上取決于其遭受的熱演化程度及次生演化強(qiáng)度。由于其具有不同結(jié)構(gòu)和各種構(gòu)型的單體烴化合物較多，在油氣生成運(yùn)移及其熱演變歷程中扮演著特殊的角色，其烴類的組成特征及分布格局所蘊(yùn)藏的地質(zhì)地球化學(xué)內(nèi)涵十分豐富。Leythaeuser指出，來源于腐泥型母質(zhì)的輕烴組成中富含正構(gòu)烷烴，而來源于腐殖型母質(zhì)的輕烴組成中則富含異構(gòu)烷烴和芳烴；Thompson曾分別提出苯/正己烷、庚烷值、甲苯/正庚烷等參數(shù)與源巖干酪根類型有關(guān)。通過對(duì)輕烴中的C6-C7組分分析，來判識(shí)源巖成烴母質(zhì)類型及熱演化程度，熱演化程度越高原油輕組分越多，以天然氣及輕質(zhì)油為主。在同一區(qū)塊、相鄰層位的油氣可以簡(jiǎn)單認(rèn)為其遭受的熱演化程度和次生演化強(qiáng)度是相同的，其輕烴參數(shù)差異和儲(chǔ)層性質(zhì)相關(guān)。利用輕烴組分在水中的溶解度差異，通過比較穩(wěn)定性相似但化學(xué)性質(zhì)不同的組分，可以來判斷含水儲(chǔ)層。

而現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)的儲(chǔ)層油氣解釋的資料來源基本都是地質(zhì)氣測(cè)錄井，色譜儀通過采集隨鉆井液帶出的游離氣通過分離相物質(zhì)以色譜的方式給出輕烴個(gè)組分的出峰時(shí)間和峰面積，來評(píng)價(jià)儲(chǔ)層的油氣性質(zhì)。但是，常規(guī)色譜一般分析到輕烴的C5，由于沒有C6以后的重組分?jǐn)?shù)據(jù)，在對(duì)含水儲(chǔ)集層的評(píng)價(jià)上遇到了困難。

在這些背景下，開發(fā)能分析到C5以后輕烴色譜以及配套解釋評(píng)價(jià)方法就變得尤為重要?，F(xiàn)場(chǎng)連續(xù)測(cè)量C1-C8輕烴組分國(guó)外僅見斯倫貝謝公司的FLAIR和威德福公司的GC-Tracer技術(shù)，并且取得了一定的應(yīng)用效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種基于隨鉆多參數(shù)分析的油氣水識(shí)別方法和系統(tǒng)，能有效識(shí)別儲(chǔ)集層水、油、氣的流體性質(zhì)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于隨鉆多參數(shù)分析的油氣水識(shí)別方法，其特點(diǎn)是，該識(shí)別方法包含：

隨鉆采集儲(chǔ)層油氣水的色譜信號(hào)獲取色譜圖；

根據(jù)色譜圖得到連續(xù)井深上的油氣水的色譜與標(biāo)準(zhǔn)層樣的互相關(guān)函數(shù)和水油氣的特征參數(shù)；

互相關(guān)函數(shù)進(jìn)行傅里葉反變換得到任意兩個(gè)色譜圖間的互相關(guān)系數(shù)，根據(jù)互相關(guān)系數(shù)的大小反映的上下層油氣水性質(zhì)的變化方向識(shí)別油氣水色譜信號(hào)所對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)層或深度。

上述互相關(guān)函數(shù)的獲取方法包含：

采集兩個(gè)色譜圖之間的峰值或峰面積離散序列，通過傅里葉變換得到頻域離散值；

設(shè)x(n)是各組分對(duì)應(yīng)的峰值或者峰面積，對(duì)其做N點(diǎn)采樣的離散傅里葉(Fourier)變換如式(1)：

式(1)中，

求x(n)變換后的互功率譜R，如式(2)；

式(2)中，Y是X的相關(guān)序列，i、j為對(duì)應(yīng)序列的元素個(gè)數(shù)。

當(dāng)某兩個(gè)色譜圖的互相關(guān)函數(shù)的最大值對(duì)應(yīng)的相位差為零，表明這兩個(gè)函數(shù)具有完全相似性，即說明某兩個(gè)色譜圖完全相似，該兩個(gè)色譜對(duì)應(yīng)的油氣樣是在同一層位內(nèi)鉆進(jìn)到不同深度時(shí)對(duì)應(yīng)獲得的，此時(shí)互相關(guān)函數(shù)的曲線表現(xiàn)為突變后趨于平穩(wěn)狀態(tài)；

當(dāng)某兩個(gè)色譜圖的互相關(guān)函數(shù)的最大值對(duì)應(yīng)的相位差不為零，即說明兩個(gè)色譜圖是在不同油氣水性質(zhì)的儲(chǔ)層內(nèi)鉆進(jìn)時(shí)分別獲得的。

上述兩個(gè)連續(xù)色譜圖的互相關(guān)函數(shù)的相位差就越大，則說明兩個(gè)頻譜特性曲線函數(shù)的相似性越差，說明上下兩個(gè)連續(xù)色譜所處的儲(chǔ)層其含油氣水性質(zhì)相差越大。

上述水油氣的特征參數(shù)的獲取方法包含：

設(shè)離散輕烴峰值或者峰面積序列A(i)為色譜16個(gè)組分峰值，i為對(duì)應(yīng)的出峰個(gè)數(shù)，則氣比重G表示如式(3)：

油比重P如式(4)：

水比重W表達(dá)式如式(5)：

其中，BEN、TOL、NC7、MCY6分別為苯、甲苯、正庚烷、甲基環(huán)己烷。

上述油氣水識(shí)別方法還包含：

結(jié)合隨鉆測(cè)井中的電阻率曲線、以及由其計(jì)算而來的儲(chǔ)層孔隙度、含水飽和度參數(shù)，制作區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)多參數(shù)交匯圖版，來綜合識(shí)別儲(chǔ)層的流體性質(zhì)。

一種基于隨鉆多參數(shù)分析的油氣水識(shí)別系統(tǒng)，其特點(diǎn)是，該油氣水識(shí)別系統(tǒng)包含：

色譜圖采集模塊，其隨鉆采集儲(chǔ)層油氣水的色譜信號(hào)組成色譜圖；

互相關(guān)函數(shù)獲取模塊，其接收色譜圖采集模塊輸出的色譜圖，根據(jù)色譜圖得到連續(xù)井深上的油氣水的色譜與標(biāo)準(zhǔn)層樣的互相關(guān)函數(shù)和水油氣的特征參數(shù)；

儲(chǔ)集層流體性質(zhì)識(shí)別模塊，其連接互相關(guān)函數(shù)獲取模塊輸出端，對(duì)互相關(guān)函數(shù)進(jìn)行傅里葉反變換得到任意兩個(gè)色譜圖間的互相關(guān)系數(shù)，根據(jù)互相關(guān)系數(shù)識(shí)別油氣水色譜信號(hào)所對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)層或深度。

本發(fā)明基于隨鉆多參數(shù)分析的油氣水識(shí)別方法和系統(tǒng)和現(xiàn)有技術(shù)油氣水層分析技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)在于，本發(fā)明中氣測(cè)色譜是經(jīng)過分離后已經(jīng)定性知道了各個(gè)組分的位置，所以在這里把色譜圖看作是頻譜圖，來類比分析并計(jì)算其色譜圖間的相關(guān)性以及能表征油氣水性質(zhì)的三種特征參數(shù)，這是一種新的嘗試方法，通過大量的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)處理分析認(rèn)為該方法在識(shí)別儲(chǔ)集層流體性質(zhì)，特別是含水性上有著很好的效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種基于隨鉆多參數(shù)分析的油氣水識(shí)別方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明一種基于隨鉆多參數(shù)分析的油氣水識(shí)別方法中油氣水識(shí)別原理示意圖；

圖3為本發(fā)明一種基于隨鉆多參數(shù)分析的油氣水識(shí)別方法針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)識(shí)別的實(shí)施例的色譜圖；

圖4為本發(fā)明一種已鉆井氣水指數(shù)的評(píng)價(jià)模板的實(shí)施例的示意圖；

圖5為本發(fā)明一種已鉆井氣水指數(shù)的評(píng)價(jià)模板的實(shí)施例的示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體實(shí)施例。

如圖1所示，為本發(fā)明公開的一種基于隨鉆多參數(shù)分析的油氣水識(shí)別方法，該方法具體包含以下步驟：

S1、隨鉆采集儲(chǔ)層油、氣、水的色譜信號(hào)，得到色譜圖。類比信號(hào)處理領(lǐng)域中色譜圖的相關(guān)函數(shù)，把色譜信號(hào)看作連續(xù)時(shí)間內(nèi)的輕烴組成分布輸出。

本實(shí)施例中，色譜圖的相關(guān)函數(shù)為基于SK3Q05色譜儀所采集的C1-C8共16種輕烴組分。其色譜峰的分布以及大小間接反映了儲(chǔ)層油氣的構(gòu)成，不同油氣構(gòu)成其對(duì)于的連續(xù)色譜圖相似性有一定的差異，在油氣水的分界面這種差異可以通過相關(guān)函數(shù)表現(xiàn)出來，而在儲(chǔ)層流體性質(zhì)一致的層段內(nèi)，其相關(guān)函數(shù)差異性較??；可以說整個(gè)相關(guān)函數(shù)在上述交界面曲線是一種突變較明顯的曲線。

S2、根據(jù)色譜圖，得到連續(xù)井深上的色譜及其互相關(guān)函數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)層樣的互相關(guān)函數(shù)和水油氣的特征參數(shù)。

S2.1、采集兩個(gè)色譜之間的峰值或峰面積離散序列，通過傅里葉(Fourier)變換的得到其頻域離散值X(k)。

設(shè)x(n)是各組分對(duì)應(yīng)的峰值或者峰面積，對(duì)其做N點(diǎn)采樣的離散傅里葉(Fourier)變換如式(1)：

式(1)中，

S2.2、如式(2)，求x(n)變換后的互功率譜R；

式(2)中，Y是X的相關(guān)序列，i、j為對(duì)應(yīng)序列的元素個(gè)數(shù)。

S2.3、應(yīng)用該相關(guān)分析法分析了某油田30多口井，總計(jì)7388.87m氣測(cè)數(shù)據(jù)，選擇了合適的相關(guān)算法并通過相關(guān)系數(shù)曲線的方式把不同油氣水組成的差異體現(xiàn)出來(如圖3所示)。三種特征參數(shù)也是在這些現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的處理過程中，根據(jù)不同組分的色譜分布和在水中溶解度不同，總結(jié)出來的計(jì)算公式。經(jīng)過上述大量的數(shù)據(jù)處理，發(fā)現(xiàn)并提取色譜組成中能有效反映油、氣、水變化的三種特征參數(shù)。當(dāng)儲(chǔ)層流體性質(zhì)發(fā)生改變時(shí)，互相關(guān)函數(shù)和油、氣、水變化的三種特征參數(shù)都會(huì)相應(yīng)發(fā)生改變。

該三種特征曲線(即上述油、氣、水變化的三種特征參數(shù))分別為氣比重，油比重以及水比重；我們知道C1-C3通常反應(yīng)儲(chǔ)層的含氣性，而之后的重組分反應(yīng)的是儲(chǔ)層的含油性；但輕烴組分中C1占據(jù)很大的比重，幾乎達(dá)到了總烴的80％以上，如此高的相對(duì)值會(huì)影響我們對(duì)色譜相關(guān)性的分析；所以我們通過分段并加權(quán)處理，分別求取油、氣、水比重。

設(shè)離散輕烴峰值或者峰面積序列A(i)為色譜16個(gè)組分(C1-C8)峰值，i為對(duì)應(yīng)的出峰個(gè)數(shù)。則氣比重G表示如式(3)：

油比重P如式(4)：

根據(jù)輕烴組分中苯和甲苯在水中的溶解度最高，其值作為分子。環(huán)烷烴在原油熱演化過程中相對(duì)穩(wěn)定取其值作為分母。水比重W表達(dá)式如式(5)：

其中，BEN、TOL、NC7、MCY6分別為苯、甲苯、正庚烷、甲基環(huán)己烷。

S3、進(jìn)行傅里葉(Fourier)反變換得到兩色譜分布間的互相關(guān)系數(shù)，即相位差f，該互相關(guān)系數(shù)的大小反映上下層油氣水性質(zhì)的變化方向，從而識(shí)別油氣水色譜信號(hào)所對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)層或深度。

根據(jù)互相關(guān)系數(shù)的求取方法，即兩個(gè)色譜之間的峰值或峰面積離散序列，通過Fourier變換(式1)計(jì)算其頻域離散值，再求其互功率譜(式2)，最后進(jìn)行Fourier反變換得到兩色譜分布間的互相關(guān)系數(shù)。當(dāng)某兩個(gè)色譜圖完全相似時(shí)，其互相關(guān)函數(shù)的最大值對(duì)應(yīng)的自變量，即對(duì)應(yīng)的相位差f為零，表明這兩個(gè)函數(shù)具有完全相似性，即說明兩個(gè)色譜對(duì)應(yīng)的油氣樣是在同一層位內(nèi)鉆進(jìn)到不同深度時(shí)對(duì)應(yīng)獲得的，此時(shí)互相關(guān)函數(shù)的曲線表現(xiàn)為突變后趨于平穩(wěn)狀態(tài)。

當(dāng)某兩個(gè)色譜圖的互相關(guān)函數(shù)的最大值對(duì)應(yīng)的自變量發(fā)生一定的相位差時(shí)(即相位差f不為零)，即說明兩個(gè)色譜圖是在不同油氣水性質(zhì)的儲(chǔ)層內(nèi)鉆進(jìn)時(shí)分別獲得的。并且，若兩個(gè)頻譜特性曲線函數(shù)的相似性越差，其互相關(guān)函數(shù)的相位差就越大，說明上下兩個(gè)連續(xù)色譜所處的儲(chǔ)層其含油氣水性質(zhì)相差越大。

S4、最后，三種特征參數(shù)再與隨鉆電性參數(shù)相交會(huì)來提高油氣水評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。方法還結(jié)合隨鉆測(cè)井中的電阻率曲線、以及由其計(jì)算而來的儲(chǔ)層孔隙度、含水飽和度參數(shù)，制作區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)多參數(shù)交匯圖版，來綜合識(shí)別儲(chǔ)層的流體性質(zhì)。

如圖2所示，為三種不同含油氣水組成的儲(chǔ)層A、B、C的色譜圖的實(shí)施例。其中，A1為標(biāo)準(zhǔn)氣測(cè)，來自鄰井的已知色譜圖，其自相關(guān)函數(shù)表明在其幅值的最大值處，對(duì)應(yīng)于相關(guān)系數(shù)為0。B1、B2為同一儲(chǔ)層的不同微相層段，其相關(guān)系數(shù)均為負(fù)值(0.67,0.28)，實(shí)際上這是由于這一層位色譜圖重組分增加，反映與相關(guān)系數(shù)圖上就是負(fù)半軸遇到最大幅值，且B2層位負(fù)偏差較大，根據(jù)對(duì)比其水比重發(fā)現(xiàn)其含水性有所增加。C1層位相關(guān)系數(shù)與B2偏差不大，油、氣、水性質(zhì)相似；D1、D2相關(guān)系數(shù)分別為正的0.57和0.30，在這一層位上油、氣、水性質(zhì)表現(xiàn)為以含氣為主。

如圖3所示，介紹本發(fā)明所述方法對(duì)儲(chǔ)層含油氣水性進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)識(shí)別的一種應(yīng)用實(shí)例。其特征是以隨鉆測(cè)井曲線和相關(guān)系數(shù)、三特征參數(shù)的地層剖面圖的方式來綜合識(shí)別；該儲(chǔ)層為碳酸鹽巖縫洞型，進(jìn)入2350m～2355m以后滲透性開始增加，電阻曲線值增大并且出現(xiàn)正異常，此時(shí)紅色的油、水比重曲線增大，相關(guān)系數(shù)減小，證明其色譜圖特征與上個(gè)井深差異較大，綜合判斷為含水油層；而在下部層位2394～2399m、2440～2446m氣比重增加、油和水比重變化不大，相關(guān)系數(shù)向負(fù)方向有所偏移，綜合判斷為差氣層。

如圖4并結(jié)合圖5所示，通過對(duì)研究區(qū)域的已鉆井氣、水指數(shù)的優(yōu)選，以氣比重為橫坐標(biāo)，水比重為縱坐標(biāo)繪制該地區(qū)解釋評(píng)價(jià)模板。含氣、水層的氣比重一般為0～0.5，水比重大于2；含水氣層氣比重一般大于0.65，水指數(shù)大于1～2；氣、水同層氣比重大于0.5，水指數(shù)大于2，同時(shí)可以看出不同氣、水性質(zhì)之間相關(guān)系數(shù)的差異。該圖版隨著鉆井?dāng)?shù)量越多其準(zhǔn)確性越高，可以與未知儲(chǔ)層的油氣水層定識(shí)別。

本發(fā)明還公開了一種基于隨鉆多參數(shù)分析的油氣水識(shí)別系統(tǒng)，該油氣水識(shí)別系統(tǒng)包含：色譜圖采集模塊、連接色譜圖采集模塊輸出端的互相關(guān)函數(shù)獲取模塊，以及連接互相關(guān)函數(shù)獲取模塊輸出端的儲(chǔ)集層流體性質(zhì)識(shí)別模塊。

色譜圖采集模塊用于隨鉆采集儲(chǔ)層油氣水的色譜信號(hào)組成色譜圖。

互相關(guān)函數(shù)獲取模塊用于接收色譜圖采集模塊輸出的色譜圖，根據(jù)色譜圖得到連續(xù)井深上的油氣水的色譜與標(biāo)準(zhǔn)層樣的互相關(guān)函數(shù)和水油氣的特征參數(shù)；

儲(chǔ)集層流體性質(zhì)識(shí)別模塊用于接收互相關(guān)函數(shù)和水油氣的特征參數(shù)，對(duì)互相關(guān)函數(shù)進(jìn)行傅里葉反變換得到任意兩個(gè)色譜圖間的互相關(guān)系數(shù)，根據(jù)互相關(guān)系數(shù)識(shí)別油氣水色譜信號(hào)所對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)層或深度。

本發(fā)明中采用的多參數(shù)分析中包括了輕烴在線分析技術(shù)，其原理是通過色譜柱分離輕烴各組分，再由FID檢測(cè)其組分含量，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)氣樣的標(biāo)定和所出峰值對(duì)應(yīng)的保留時(shí)間對(duì)其組分性質(zhì)進(jìn)行識(shí)別。得到的輕烴分布特征圖譜(即色譜圖)不僅反映的是輕烴含量的分布，還能一定程度上反映烴源巖類型和熱解以及生物降解程度，可以大致判斷其演化成熟度，特別是在得到C5以后的輕烴組分后。這方面前人也做了比較多的研究，但大多是通過巖石殘余油氣地面分析而得到，一方面因成熟度不同輕烴揮發(fā)程度不同，得到的輕烴已經(jīng)不多了；另一方面分析不具有及時(shí)性。

本發(fā)明所公開的識(shí)別方法與現(xiàn)有技術(shù)不同，本發(fā)明中氣測(cè)色譜是經(jīng)過分離后已經(jīng)定性知道了各個(gè)組分的位置，所以在這里把色譜圖看作是頻譜圖，來類比分析并計(jì)算其色譜圖間的相關(guān)性以及能表征油氣水性質(zhì)的三種特征參數(shù)，這是一種新的嘗試方法。通過大量的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)處理分析認(rèn)為該方法在識(shí)別儲(chǔ)集層流體性質(zhì)，特別是含水性上有著很好的效果。

盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。