双侧向测井的数值方法研究

双侧向测井的数值方法研究主研人员：聂在平，陈恩渊，袁宁采用数值模式匹配法建立了较完备的二维电测理论模型，成功地开发出了双侧向测井响应的数值模拟软件。该课题的完成对我国直流电测井理论研究有较大的突破，主要表现为：１）用纵向解析解和横向数值解的高效数值方...     

水平井中砂泥岩互层的双侧向测井响应研究

摘要：针对砂泥岩互层的复杂测井环境，采用三维有限元数值模拟方法，计算了多层介质模型的水平井双侧向测井响应。结果表明，井眼半径、泥浆电阻率和围岩（砂岩、泥岩）的电阻率及侵入半径与电阻率对水平井双侧向测井响应都有不同程度的影响。在砂泥岩地层中，井眼尺寸越大，泥浆电阻率越高，对视电阻率的影响越严重；当目的层厚大于8 m 后，视电阻率受围岩（砂岩、泥岩）影响很小，基本上反映地层的真实电阻率，并且曲线变化规律大致相同，此时可近似为三层介质模型；对于低阻侵入，侵入越深，视电阻率越偏离真实地层电阻率。     

自然电位测井的数值模拟及应用研究

自然电位测井的数值模拟完成了自然电位测井问题的精细建模与求解，成功地将数值模式匹配（ＮＭＭ）这一高效算法用于自然电位响应的数值模拟：给出了复杂非均匀介质中多偶极层响应的全波分析，严格匹配了偶极层激励条件和各界面边界条件：建立了电流和电压激励的两种自然电位测井模型，完成了相应的自然电位响应数值模拟程序；给出了井内外和各层间地层水电阻率对比度的自然电位响应图版，并利用奇异值分解方法，依据ＳＰ测井响应反演出地层静自然电位。 该研究成果对自然电位测井从定性分析上升到定量分析，得出的若干结论对自然电位测井…     

复杂碳酸盐岩储层测井有效性评价

裂缝的有效性主要取决于裂缝的张开程度和径向延伸情况，微电阻率成像测井能有效识别裂缝，但它不能对裂缝的径向延伸情况做出判断，采用微电阻率成像测井与方位电阻率相结合的方法可确定裂缝的有效性。对于没有测新技术的井，利用双侧向的差异特征也能确定裂缝的有效性。对于碳酸盐岩中复杂孔隙结构储层、层状地层、孤立孔洞性地层，仅靠常规测井曲线响应特征常常会得出错误的解释结论，必须立足于储层地质特征才能对储层有效性做出可靠的评价。     

地层因素对自然电位测井响应影响的定量研究

根据自然电动势的形成机理建立了二维轴对称非均匀介质中自然电位测井的分析模型，利用数值模式匹配（ＮＭＭ）理论与表面积分方程法相结合对自然电位测井响应进行了严格的数值模拟，并定量考察了诸如地层水和泥浆滤液含盐浓度、地层厚度、井径、侵入带等因素对自然电位测井响应的影响。自然电位测井数值模拟的实现必将为测井解释提供依据，对实际测井工程有指导作用。     

火成岩裂缝有效性测井评价

在裂缝性油气藏研究中，裂缝是否有效一直是测井解释的一个难点。测井资料蕴藏着丰富的与裂缝有效性相关的信息，研究认为可从电成像测井、偶极横波成像测井以及双侧向测井资料中挖掘裂缝有效性的响应信息，对火成岩的裂缝有效性进行测井评价。在准噶尔盆地六九区火成岩裂缝性储层中的实际应用，证实了利用偶极横波成像测井中的斯通利波、横波的各向异性并结合电成像测井，可以定性地分析火成岩裂缝的有效性。给出了在缺乏这些新测井资料时，利用双侧向测井资料来评价裂缝有效性的方法。研究结果表明该方法可快速、便捷地确定裂缝的有效性，为油田开发提供依据。     

电法测井数值模拟研究进展

综述了非均匀介质中场与波理论用于石油电法测井响应的数值模拟研究，包括感应测井、电磁波测井和准静态电阻率测井的数值模拟及偏轴激励条件下测井响应分析等高维问题中的部分研究成果；着重讨论了相关理论方法特别是高效数值方法的研究进展，并展望了其应用前景。     

基于有限体积法的离散裂缝模型两相流动模拟

正确认识裂缝性油藏流体流动规律是其高效开发的基础，离散裂缝模型因其对裂缝予以显式降维处理，能够大大提高计算效率而逐渐成为当前研究的热点。有限体积法在控制体单元上具有明确的物理意义，能够严格保证局部质量守恒，适用于流场性质不连续的情况。基于Delaunay 三角网的对偶网格构建有限体积控制单元，推导了离散裂缝模型油水两相流动控制方程的有限体积数值计算格式，实现了离散裂缝模型油水两相数值模拟，通过算例验证了该方法的正确性与高效性。研究表明：该方法能够严格保证局部质量守恒，计算过程中收敛性较好，适用于离散裂缝油藏的数值模拟，与单孔隙介质模型计算结果具有很好的一致性，计算效率提高2.5∼3.0 倍。     

火山岩储层裂缝的测井识别方法研究

以大庆徐深气田火山岩储层为例，阐述了岩芯裂缝的总体发育特征，论述了裂缝在常规测井和电成像测井上的响应特征，利用曲线元的原理和算法建立了裂缝的定量判别标准。最后将常规测井的判别结果与岩芯裂缝、成像测井进行了对比。实践证明，常规测井和电成像测井在裂缝识别方面可以互为验证和补充，综合多种方法方能有效地判别火山岩储层裂缝，对于其他类型储层的裂缝研究具有一定的借鉴意义。     

车排子油田火山岩储层三维裂缝定量模型研究

依据地质、地震、测井、试油等资料，基于构造、岩相模型，利用Petrel和Fraca软件，采用序贯指示模拟方法，以地震方差数据体为软数据、单井裂缝分析资料为硬数据，建立了车排子油田车21井区石炭系火山岩储层裂缝发育带模型、大尺度缝模型、小尺度缝模型和相应的流体动力学模型，精细刻画了不同空间尺度裂缝的展布特征和分布规律，实现了裂缝沟通半径的合理预测。研究表明：本区天然裂缝发育以SN向、NEE和NWW方向为主；裂缝分布具有强烈的非均质性，断裂附近裂缝较其它区域更为发育；裂缝供液半径为75m左右；断裂附近是下一步滚动扩边的优选目标区。     

裂缝性油藏多尺度有限元数值模拟方法研究

针对裂缝性油藏内在的复杂性， 考虑到双重介质等模型的限制， 同时为了更好地表征裂缝和提高计算精度，提出了裂缝性油藏等效介质模型数值模拟方法， 建立了数学模型， 通过无需在小尺度上精确求解即可抓住大尺度解特征的多尺度有限元数值分析方法， 建立有限元数值模型， 形成了基于等效介质模型的裂缝性油藏多尺度有限元数值模拟方法， 最后将该方法通过实例进行检验， 验证了方法的正确性。     

一种求解偏微分方程反问题的正则化方法

成功地解决了由双侧向测深、浅视电阻率同时反演地层真电阻率和等效侵入带直径问题，建立了可靠的反演算法，此算法的最主要优点在于它不依赖于初值的选择，因而是真正具有工程实用价值的算法，完全满足测井解释的要求。     

小波分析在测井裂缝识别中的应用

针对井下裂缝发育层段识别的难点,提出了用小波分析的方法分解声波时差信号,使井下的岩性与微观结构特征信号、流体性质信号、裂缝响应信号和随机干扰信号互相分离,直接重构出反映裂缝发育的声波高频信号,从而避免许多声波低频信号的影响,正确识别裂缝发育情况。用同样的方法分解双侧向电阻率信号,重构出电阻率测井各个层段的低频信号,直观地反映深、浅侧向的差异情况,有效地识别裂缝发育层位。最后结合高频声波信号和低频电阻率信号,识别出裂缝发育层段。应用表明,该方法与岩芯观察有很好的一致性。     

变导流能力下压裂井生产动态研究

人工裂缝长期导流能力随时间变化, 据此建立了考虑人工裂缝长期导流能力变化的数学模型。应用数值模拟方法研究长期导流能力变化对地层压力场及流场分布和压裂井产能的影响。数模结果表明： 裂缝长期导流能力的损失, 会导致地层流体更多地通过井底附近的裂缝流入井底, 优化了裂缝内的流场, 减缓了压裂井产能递减速率; 其他情况相同时, 裂缝半长越长, 裂缝长期导流能力的损失对压裂井产能的影响越大。     

缝洞型油藏三重介质数值试井模型

基于多重介质渗流的概念模型和数学模型，建立了缝洞型油藏三重介质数值试井模型。该模型是一般三重介质模型的推广，可以很好地反映缝洞型油藏的各种非均质特征，能灵活处理油藏中各种断层和边界，且允许产量的任意变化。采用基于积分的有限差分方法求解，得到三重介质油藏试井响应曲线，分析了其渗流规律：三重介质不同的渗透性致使在半对数曲线上出现两个台阶、导数曲线上出现两个下凹。分别计算了层状非均质地层模型、直线断层模型、变产量模型、复合模型等几个复杂模型的试井响应。该数值试井模型可以进一步考虑缝洞型油藏中具体的裂缝和溶洞，进而推广至缝洞型油藏的两相流试井。     

天然裂缝性地层中非牛顿液体不稳定径向流的研究

向强烈非均质地层中注入非牛顿液进行二次或三次采油可以较大地提高原油采收率，另外某些裂缝性油田产液本身就呈现显著的非牛顿液特征，因此天然裂缝地层中非牛顿浓不稳定渗流规律的研究具有重要理论意义和实用价值。本文给出一种关于天然裂缝地层中指数式非牛顿液不稳定径向流的数学模型，给出井定产条件时若干重要边界条件下的解析解，并用IRIS—60型电子计算机进行了数值反演和数值积分计算，.还给出了具有矿场实用价值的短时及长时渐近解。最后具体讨论了这一研究成果的应用。     

岩芯电容率特征研究及其在流体识别中的应用

由于频散影响因素多,产生机理不清,并且测井时其实部和虚部的计算存在错误,导致了“实部不实,虚部不虚”的结果,制约了复电阻率测井技术在油田的应用和发展。对油田大量岩芯的实验测量发现,地层的电容率信号对油气的响应更显著：NaCl 溶液的电容随着测量极板距离的增加按负平方关系减小;随着溶液浓度的增加按平方关系增加;随着频率的增加按负幂指数规律减小。NaCl 溶液电阻率和电容率对比发现,相同条件下,电容率的变化率比电阻率明显,从而证明了地层电容率比电阻率对地层压力、孔隙度、流体矿化度和饱和度等地层参数响应更敏感。基于这样一个发现,仿照阿尔奇公式,建立了以电容率为核心参数的含水率和矿化度计算公式,进而识别流体类型。油田双侧向电阻率测井实际资料证明,利用电容率信号可以更好地识别地层流体。     

裂缝性地层水力裂缝非平面延伸模拟

受天然裂缝作用影响,裂缝性地层的水力裂缝可能延伸为多分支、非平面的复杂裂缝体系,这与均质地层压裂产生的对称双翼平面裂缝具有巨大的差异。由于常规水力裂缝延伸模型无法用于模拟裂缝性地层中水力裂缝非平面延伸的裂缝形态和裂缝几何,为此,基于水力裂缝相交天然裂缝转向延伸路径的等效平面裂缝思想,建立了水力裂缝非平面转向延伸的数学模型,并推导了相应的数值求解方法。模拟计算表明,当水力裂缝沿天然裂缝转向延伸时,水力裂缝缝宽在延伸路径上表现为非连续分布,在转向延伸段突变减小,受缝宽减小节流效应影响,井底流体压力升高。影响因素分析表明,水平地应力差和逼近角越大,转向延伸段缝宽越小,对支撑剂输送限制越大;施工排量和压裂液黏度越高,包括转向延伸段在内,整个延伸裂缝段的缝宽越大,支撑剂在裂缝内的运移越容易,压裂施工风险越低。研究为认识裂缝性地层水力裂缝非平面延伸特征提供了思路和方法,为裂缝性地层压裂设计提供了理论依据,具有重要的理论价值和现实意义。     

二维电法测井静电响应

采用纵向数值模式匹配法，得出了轴对称任意二维非均匀媒质的二维静场或稳恒场问题的格林函数；建立了高效率和高精度的数值计算方法。对于各介质区域给出了完整统一的位场公式。应用所建立的理论和高效算法，求解任意的分块非均匀二维问题，无需任何数值积分，全部运算皆为特别宜于计算机编程和模拟的纯矩阵代数运算。在电法测井应用中，得到一条响应剖面的计算效率比二维有限元法提高两个数量级以上。     

基于FMI与 ECS的火山岩储层综合评价方法

准噶尔盆地火山岩地层评价十分复杂,一方面,单一依靠某种测井资料识别岩性暴露出越来越多的局限性,另一方面,利用常规测井方法评价储层裂缝、孔隙具有很大不确定性。本研究方法在岩芯刻度的基础上,结合FMI、ECS测井资料对火山岩岩性进行结构、成分综合识别,对火山岩喷发旋回进行划分;在此基础上还对裂缝进行识别,对裂缝参数、孔隙频谱进行计算分析,体现了FMI、ECS测井在火山岩评价中的独特优越性,取得了非常好的应用效果。