一种连续孔隙组分表征的三维数字井筒构建方法技术

本发明专利技术公开了一种连续孔隙组分表征的三维数字井筒构建方法，具体涉及油气田勘探开发领域。该方法通过储层岩相划分进行三维井筒几何模型与网格剖分，利用算法将电成像图像数据转为完整井壁孔隙度数据，重构柱面孔隙度数据空间，通过灰度相关关系构建具有连续孔隙组分的全直径数字岩心，结合井壁完整孔隙度数据和全直径数字岩心，以测井解释物性参数作为约束实现连续孔隙组分表征的三维数字井筒构建。该方法实现了测井尺度的高精度井周连续岩石物理属性表征，解决了岩心尺度模型离散、测井尺度模型精度低的问题，对岩石物理属性响应机理、储层精细有效性、可压裂性评价等方面研究具有指导意义，为构建新测井数据处理与解释模型奠定了基础。

A 3D digital wellbore construction method for continuous pore component characterization

【技术实现步骤摘要】
一种连续孔隙组分表征的三维数字井筒构建方法
本专利技术涉及油气田勘探开发领域，具体涉及一种连续孔隙组分表征的三维数字井筒构建方法。
技术介绍
随着油气资源的需求逐年增加，油气田勘探和开发重心逐步由常规储层转向非常规储层。但是，由于非常规储层岩石结构复杂、物性变化大，岩石物理响应机理复杂，导致其测井解释与综合评价困难。数字岩心技术作为一种新兴的方法，能够在微观尺度描述岩石孔隙和矿物组分，在岩石物理属性模拟方面已有诸多成果，但其受到岩心尺寸的限制，无法对整个储层段进行连续全面表征；电成像测井作为一种井周储层结构连续表征技术，虽然能够实现较大尺度储层参数表征，但该技术只能得到二维表面数据，且精度低。现有方法具有岩心尺度模型离散、测井尺度模型精度低的特点，因此，如何实现井筒内精细三维体数据构建已经成为制约全尺度储层岩石物理属性表征和测井精细评价的瓶颈。
技术实现思路
本专利技术旨在解决上述问题，提供了一种连续孔隙组分表征的三维数字井筒构建方法。本专利技术具体采用如下技术方案：一种连续孔隙组分表征的三维数字井筒构建方法，具体包括以下步骤：步骤1，三维井筒几何模型构建与网格剖分；步骤2，电成像图像数据转为完整井壁平面孔隙度数据；步骤3，柱面孔隙度数据空间重构；步骤4，构建具有连续孔隙组分的全直径数字岩心；步骤5，多层段三维数字井筒构建与叠加；步骤6，三维数字井筒准确性验证。优选地，所述步骤1中：根据测井资料和取芯资料划分岩相，将井段分为不同层位，确保各层位内部结构特征相近，将分层结果抽象化构建三维井筒几何模型，并根据体素分辨率将三维井筒几何模型网格剖分，形成规则的体素网格。优选地，所述步骤2具体包括以下子步骤：步骤2.1：利用电成像数据计算孔隙度数据；步骤2.2：缺失数据充填形成完整井壁孔隙度平面数据。步骤2.1中：根据常规测井曲线或核磁共振测井曲线计算储层连续深度孔隙度，电成像图像各像素点对应的孔隙度值计算公式为：式中，φi为电成像图像中各像素点对应的孔隙度值，单位为％；φext为测井曲线计算的孔隙度，单位为％；Rlls为浅侧向测井曲线电阻率值，单位为Ω·m；m为胶结指数，通过岩电实验测得；Ci为电成像图像中各像素点对应的电导率值，单位为S/m。所述步骤2.2中：制作一组具有N×N个数据点的二维像素空白图版，遍历搜索整个二维孔隙度平面图像数据并复制到图版，对于电成像数据缺失点，根据与该点相连接的数值随机选择一个相似搜索图版将其中心值赋到该缺失点上，形成完整井壁孔隙度平面数据。优选地，所述步骤3中：以井径曲线作为井筒控制参数，将完整井壁平面孔隙度数据卷到圆柱外表面上，圆柱直径与井眼尺寸相匹配，二维空间数据(x0，y0)与三维空间数据(x1，y1，z1)坐标的映射关系为：x1＝Rsinθ(2)y1＝Rcosθ(3)z1＝y0(4)式中，y0为二维空间数据的纵坐标；x1、y1、z1为三维空间数据的坐标；R为圆柱半径；θ为二维空间数据(x0，y0)与坐标原点(0，0)间的夹角；圆柱半径R、夹角θ求取公式为：R＝L/2π(5)θ＝2πx0/L(6)式中，L为圆柱周长，x0为二维空间数据的横坐标。优选地，所述步骤4具体包括以下子步骤：步骤4.1：对岩心样品进行多分辨率扫描和矿物扫描；步骤4.2：建立全直径岩心灰度H与孔隙占比F相关关系；步骤4.3：构建全直径数字岩心。步骤4.1中：对岩心样品分别进行全直径岩心低分辨率CT扫描、柱塞岩心高分辨率CT扫描以及Qemscan矿物扫描，得到全直径岩心低分辨率CT图像、柱塞岩心高分辨率CT图像和Qemscan矿物扫描图像，通过将柱塞岩心高分辨率CT图像与Qemscan矿物扫描图像匹配，获得柱塞岩心高分辨率CT图像各体素对应的孔隙类型和矿物类型。步骤4.2中：逐渐降低柱塞岩心CT高分辨率图像的分辨率直到与全直径岩心低分辨率CT图像的分辨率相匹配，得到全直径岩心CT扫描灰度与孔隙占比的关系，建立全直径岩心灰度H与孔隙占比F相关关系为：①当H＜HT1时，F＝100％(7)②当HT1＜H＜HT2时，F＝(A×H+B)×100％(8)③当H＞HT2时，F＝0(9)式中，HT1为全孔隙灰度截止值，采用第一个孔隙占比小于100％点对应的灰度值作为孔隙阈值；HT2为全骨架灰度截止值，采用第一个孔隙占比降为0的点对应的灰度值；A为孔隙占比随CT扫描岩心灰度值下降曲线拟合得到的图像灰度与孔隙占比关系系数；B为孔隙占比随CT扫描岩心灰度值下降曲线拟合得到的常数。步骤4.3中：全直径岩心各空间体素均可用孔隙占比表示，利用孔隙占比表示全直径岩心各空间体素，构建全直径数字岩心。优选地，所述步骤5中：以步骤1构建的三维井筒几何模型为框架，从顶深开始将步骤3各层段的柱面孔隙度数据作为硬数据，将分辨率粗化，把步骤4各层段具有连续孔隙组分的全直径数字岩心作为训练图像，调整分辨率与粗化的分辨率一致，以测井解释物性参数作为约束，采用多点地质统计学算法实现各层位连续孔隙组分表征的三维数字井筒构建，若某个层位全直径岩心CT数据缺失，则用相邻层位数据代替缺失层位数据，最终通过层位叠加实现连续孔隙组分表征的三维数字井筒构建。优选地，所述步骤6中：计算构建的三维数字井筒各深度点二维网格孔隙平均值，通过与岩石物理实验孔隙度值、实际测井处理结果对比，验证构建的三维数字井筒的准确性。本专利技术具有如下有益效果：本方法实现了测井尺度范围内的高精度井周连续岩石物理属性表征，解决了岩心尺度模型离散、测井尺度模型精度低的问题；构建结果有助于井周三维多尺度非均质性特征评价，对岩石物理属性响应机理研究、储层精细有效性、可压裂性评价等方面具有指导意义；为构建新的测井数据处理与解释模型奠定了基础。附图说明图1为一种连续孔隙组分表征的三维数字井筒构建方法流程图。图2为例井A砂岩储层2408.0m-2452.0m常规测井和核磁测井图。图3为例井A计算的完整井壁孔隙度平面数据图。图4为对图3进行空间重构后的井壁孔隙度数据三维圆柱面图。图5为例井A深度2417.0m-2420.5m砂岩全直径岩心CT扫描图。图6为例井A柱塞岩心高分辨率多级CT扫描二维切面图。图7为构建的全直径岩心CT扫描灰度与孔隙占比关系图。图8为构建的例井A深度2417.0m-2420.5m单层位三维数字井筒图。图9为构建的例井A深度2408.0m-2452.0m砂岩储层三维数字井筒图。图10为构建的三维数字井筒准确性验证图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术的具体实施方式做进一步说明：以中国某油田例井A砂岩储层2408.0m-2452.0m深度连续孔隙组分表征的三维数字本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连续孔隙组分表征的三维数字井筒构建方法，其特征在于，具体包括以下步骤：/n步骤1，三维井筒几何模型构建与网格剖分；/n步骤2，电成像图像数据转为完整井壁平面孔隙度数据；/n步骤3，柱面孔隙度数据空间重构；/n步骤4，构建具有连续孔隙组分的全直径数字岩心；/n步骤5，多层段三维数字井筒构建与叠加；/n步骤6，三维数字井筒准确性验证。/n

【技术特征摘要】
1.一种连续孔隙组分表征的三维数字井筒构建方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1，三维井筒几何模型构建与网格剖分；
步骤2，电成像图像数据转为完整井壁平面孔隙度数据；
步骤3，柱面孔隙度数据空间重构；
步骤4，构建具有连续孔隙组分的全直径数字岩心；
步骤5，多层段三维数字井筒构建与叠加；
步骤6，三维数字井筒准确性验证。


2.如权利要求1所述的一种连续孔隙组分表征的三维数字井筒构建方法，其特征在于，所述步骤1中：根据测井资料和取芯资料划分岩相，将井段分为不同层位，确保各层位内部结构特征相近，将分层结果抽象化构建三维井筒几何模型，并根据体素分辨率将三维井筒几何模型网格剖分，形成规则的体素网格。


3.如权利要求1所述的一种连续孔隙组分表征的三维数字井筒构建方法，其特征在于，所述步骤2中：根据常规测井曲线或核磁共振测井曲线计算储层连续深度孔隙度，电成像图像各像素点对应的孔隙度值计算公式为：



式中，φi为电成像图像中各像素点对应的孔隙度值，单位为％；φext为测井曲线计算的孔隙度，单位为％；Rlls为浅侧向测井曲线电阻率值，单位为Ω·m；m为胶结指数，通过岩电实验测得；Ci为电成像图像中各像素点对应的电导率值，单位为S/m；
制作一组具有N×N个数据点的二维像素空白图版，遍历搜索整个二维孔隙度平面图像数据并复制到图版，对于电成像数据缺失点，根据与该点相连接的数值随机选择一个相似搜索图版，将其中心值赋到该缺失点上，形成完整井壁孔隙度平面数据。


4.如权利要求1所述的一种连续孔隙组分表征的三维数字井筒构建方法，其特征在于，所述步骤3中：以井径曲线作为井筒控制参数，将完整井壁平面孔隙度数据卷到圆柱外表面上，圆柱直径与井眼尺寸相匹配，二维空间数据(x0，y0)与三维坐标(x1，y1，z1)的映射关系为：
x1＝Rsinθ(2)
y1＝Rcosθ(3)
z1＝y0(4)
式中，y0为二维空间数据的纵坐标；x1、y1、z1为三维空间数据的坐标；R为圆柱半径；θ为二维空间数据(x0，y0)与坐标原点(0，0)间的夹角；
圆柱半径R、夹角θ求取公式为：
R＝(L/2π)(5)
θ＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙建孟，张晋言，崔利凯，闫伟超，王海涛，董怀民，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，中石化胜利石油工程有限公司测井公司，东北石油大学，
类型：发明
国别省市：山东;37