基于声波实验与人工鱼群算法结合进行声波测井裂缝参数评价

发布时间：2020-07-08 03:31

【摘要】：随着世界经济的持续发展,人类对能源的需求也与日俱增,作为重要传统能源的油气资源一直是人们关注的焦点,而经过多年的开采,常规油气资源的开采量很难满足人类的需求。裂缝性储层作为非常规储层,国内外对其测井识别主要通过常规测井结合成像测井的方法来识别裂缝,以及计算裂缝长度、宽度等参数,但是由于裂缝储层多存在于复杂储层:如火成岩、致密砂岩储层和碳酸盐储层,岩性复杂,利用常规测井资料对裂缝参数计算的精度不理想;成像测井成本高,数据处理量大,很难对全井段使用,而且对于成像测井所获得的地层资料处理仅限于井壁,对于裂缝延伸的方向很难计算,因此也存在局限性。声波测井对裂缝有较强响应,如果裂缝不与仪器轴平行时,纵波的传播会受到裂缝的影响,反射和折射会使得纵波衰减,造成周波跳跃。横波受到裂缝的影响比纵波更加明显,在遇到不垂直于仪器轴的裂缝时,横波会发生分裂,产生平行裂缝走向的快横波和垂直裂缝走向的慢横波,分析快、慢横波慢度差以及方向,可以计算裂缝方位角。对于裂缝参数的研究,前人多利用数值模拟或制作人工物理模型实验进行研究。本文通过实验观察实际地层中裂缝性岩石的声波响应和算法开发两种方法,以王府断陷裂缝性储层为研究对象,对裂缝性储层的声波测井资料展开研究,对评价裂缝的主要参数:裂缝宽度、倾角、条数、方位角以及各向异性进行综合研究,并将研究成果应用于实际资料处理过程中,对裂缝性储层的裂缝识别和定量评价有重要的借鉴和指导意义,提供了一种新的基于偶极横波测井资料评价裂缝参数的方法。在实验研究方面,本文利用超声波实验的方式对不同裂缝类型的岩石声波传播进行测量,首先对岩石柱塞样构造不同宽度、条数以及方向的裂缝,按照控制变量法对不同岩样进行超声波测量,记录声波传播的速度和振幅的变化。其次分析不同种类的裂缝对于声波速度和振幅的影响,总结规律。最后利用测量得到的规律对储层裂缝进行反演,对裂缝进行识别,计算裂缝宽度,与成像测井进行比对,检验反演结果。在算法开发方面,将人工鱼群算法引入到裂缝方位角的计算中来,在横波各向异性反演目标函数的基础上建立了求解裂缝方位角的人工鱼群算法,通过MATLAB实现人工鱼群算法对裂缝方位角和各向异性参数的计算,将此算法应用于实际偶极横波测井资料中,通过对XX井的资料进行处理,计算出地层裂缝的方位角,并与成像测井进行对比,计算结果和成像测井求得的方位角对比,误差小于5%。最后针对王府地区地质构造和断裂走向,将实验研究和算法进行结合,综合计算研究区火石岭组火山岩储层裂缝宽度、方位角以及各向异性,应用效果良好。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P631.81
【图文】：

示意图,横波分裂,示意图

1-2-1 横波分裂示意图（Crampin S，198是地球物理学中研究储层地质特征和物理实验依据。通过对裂缝物理模型进行超声波而对裂缝进行评价是研究裂缝的重要方法 Rathore 等（1994）利用沙子和环氧树脂胶缝，验证哈德森和汤姆森模型，研究裂缝形igueiredo 等（2013）和 LiTian-yang（2016）在裂缝各向异性介质中声波传播的规律。国特性进行了大量研究，钟锴（2002）等人通部孔隙、裂缝的发育情况进行研究和半定量究裂隙密度和围压对纵横波速度的影响。Y缝的宽度对于声波速度和振幅的影响。很多动物是以群体的方式生存和寻找食物

技术路线图,技术路线,超声波实验,声波传播

图 1-3-1 本文研究内容及技术路线1.4 研究方法1、查阅文献，学习裂缝性储层的地质特征以及裂缝对声波传播的影响，研究国内外利用构造物理模型进行超声波实验和数值模拟等对裂缝的评价方法，总结其优点和不足。2、选取实际岩心柱塞样，通过加工构造裂缝，进行超声波实验测量不同裂缝参数对声波传播的影响，归纳出声波的传播规律，应用于实际测井资料中。3、推导出裂缝方位角反演目标函数，利用 MATLAB 编程实现人工鱼群最优化算法，对算法的参数进行调试，找到最优参数，并进行算法优化。

声波测井,孔隙度,常规测井,裂缝

图 2-1-1 裂缝的分类（杨春定，2003）裂缝的声波测井响应特征及裂缝识别缝分布广泛，走向复杂，规律性差，因此探测、观测手段及其研究限制，目前识别和评价钻孔中裂缝最直接的方法就是取心，它可以的发育情况。但主要缺点：一是为成本太高，不能普遍使用；二是在拿到地层上之后方位很难记录，使得裂缝归位难确定；三是受到所取岩心易破碎，难以有效利用。钻井取心以及其他特殊测井方法相比，常规测井仍然是储层裂缝识经济的方法。常规测井中的声波测井主要是用来计算原生孔隙度，而都属于次生孔隙度，如果由声波测井计算出的孔隙度和中子密度测的孔隙度相差较大，可以利用孔隙度的差值大致估算裂缝等次生

【参考文献】