基于核主成分_小波能谱分析的复杂储层油水界面预测_葛新民

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(1. College of Geosciences, China University of Petroleum, Qingdao 266580, China; 2. CNPC Key Laboratory of Logging, China University of Petroleum, Qingdao 266580, China; 3. Qinghai Oilfield Natural Gas Development Company, CNPC, Golmud 816000, China) Abstract: To solve the problem of oil-water contact determination for complex reservoir, a new method based on kernel principal component and wavelet power spectrum analysis was carried out. The optimal wavelet base function was analyzed and chosen. The deep induction resistivity, neutron, density, acoustic and natural gamma data were used as the input signals, the kernel principal component (KPCA) method was applied to extract the first kernel principal component signal, and then wavelet transformation was exacted to get the approximate and detail signals. Different frequency band power spectrums were calculated based on the decomposed approximate and detail signals respectively. The oil-water contact of single well was determined based on the principle of the indication of maximum difference between adjacent power spectrum. The oil-water contact distribution of the whole reservoir was determined based on the analysis of single well. The results show that Coiflet3 base function is best applied in the study area; Applying 6 levels of decomposition
Oil/water contact prediction of complex reservoir using kernel principal component analysis and wavelet power spectrum analysis
GE Xinmin1, 2, FAN Zhuoying1, FAN Yiren1, 2, LI Runze3, XU Yongjun1, 2
收稿日期:2014−06−30;修回日期:2014−09−22 基 金 项 目 (Foundation item) : 国 家 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 (41404086) ; 国 家 科 技 重 大 专 项 (2011ZX05020-008) ; 中 国 博 士 后 基 金 资 助 项 目 (2014M560591);山东省自然科学基金资助项目 (ZR2014DQ007) (Project(41404086) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project(2011ZX05020-008) supported by the National Science and Technology Major Program of China; Project(2014M560591) supported by the China Postdoctoral Science Foundation; Project(ZR2014DQ007) supported by the Natural Science Foundation of Shandong Province, China) 通信作者:葛新民,博士后,从事测井储层评价、岩石物理实验及解释方面的研究;E-mail: gexinmin2002@
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式中: j , k (n) 为离散尺度函数; j , k (n) 为离散小波函 数。对应的离散小波变换为
W j ,k 1
应用包裹体颗粒指数和定量
颗粒荧光技术对塔北典型油气藏的油水界面进行了恢 复。无论是地震、测井还是地化等法,油水界面识别 的核心在于敏感信息的提取。随着勘探开发的不断深 入,常规方法在复杂储层油水界面识别中存在越来越 多局限性[14−15]。本文作者将小波能谱分析引入油水界 面预测中, 通过核主成分分析得到流体最佳表征信息, 对第一核主成分信号进行小波分解及能谱计算,从不
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同频带能谱数据的差异中提取出合适的油水界面。
1
小波变换及能谱分析
小波变换是在傅里叶变换基础上发展起来的一种
信号分析方法,通过可变的时域窗口实现信号多分辨 率分析,能提供信号各频带信息,也称为自适应时 − 频局部化分析方法。它继承了傅里叶变换的时 −频局 部化特性,克服了傅里叶变换在局部时间段频域特征 信息提取困难的问题,已广泛应用于地震和测井信号 处理、流体识别及沉积旋回分析等石油勘探领域。连 续小波变换可表示为[16]:
第 46 卷第 5 期 2015 年 5 月
中南大学学报(自然科学版) Journal of Central South University (Science and Technology)
Vol.46 No.5 May 2015
DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2015.05.024
a

f (n) * j , k ( n)dn

(5)
Ca ,b 1

a
f (t ) (
t b )dt a
(1)
a ,b
1 a
(
t b ) a
(2)
式中:f(t)为输入连续信号, a ,b 为子小波;a 为尺度 参数;b 为位移参数。 测井数据是随深度变化的离散点,对尺度参数和 位移参数离散后即可得到离散小波变换。令尺度参数 a 为 2 j ,位移参数 b 为 2 j k ,可得离散尺度函数和小 波函数[17]:
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中南大学学报(自然科学版)
第 46 卷
to the first principal component is the best fit for the determination of the oil-water contact according to the biggest difference method of grade 5 and grade 6 power spectrum value. The result is in good agreement with that of the production and test. The oil-water contact first increases and then decreases from west to east and is consistent with the planar variation characteristics of reservoir lithology and physical properties. Key words: oil water contact; kernel principal component; power spectrum analysis; wavelet base function; Coiflet3 base function
基于核主成分−小波能谱分析的复杂储层油水界面预测
葛新民 1, 2,范卓颖 1,范宜仁 1, 2,李润泽 3,徐拥军 1, 2 (1. 中国石油大学 地球科学与技术学院,山东 青岛,266580; 2. 中国石油大学 CNPC 测井重点实验室,山东 青岛,266580; 3. 中国石油青海油田天然气开发公司,青海 格尔木,816000)
j
应用拟毛管压力、
j , k (n) 2 2 (2 j n k ) j , k ( n)
j 2 2 (2 j n k )
(3) (4)
含油饱和度和相对渗透率进行了油水界面的预测。地 化法方面,张春明等[12]将热解分析与气相色谱技术结 合确定了塔里木盆地 YH7X-1 井寒武系碳酸盐岩储层 的油水界面;姜振学等
油水界面对油气藏流体识别、储量计算及油气田 井网布置、施工方案设计等均具有重要意义。复杂储 层的岩性、物性和孔隙结构变化大,不同区域发育特 征各异,流体分异差异大,给油水界面识别带来极大 困难。实际油藏并不存在油水截然分开的界面,由于 重力分异作用,油藏总体呈现上油下水的趋势,地质 工作者和石油公司总是希望钻遇更多油层且避开水 层。油水界面确定可分为地震、测井、压力和地化法 等。地震法方面,刘传虎等 分析了三维地震资料属 性,利用油层、水层在振幅能量上的明显差异性识别 原始油水界面;王学忠等 应用油水层地震振幅差异 进行了春光油田排 2 油藏的油水界面识别;Berle 等[3] 应用 4D 地震资料和随钻电阻率确定了 Troll 油田的油 水界面。测井法方面, Stashin 应用完井、生产动态 和测井资料得到了 Utikumua 油田的原始及现今油水 界面;鲁国明等[5]提出无需提供油藏条件的油水界面 张力和接触角的测井解释与毛管压力相结合的油水界 面确定方法;马勇等[6]应用声波和三孔隙度差比值等 确定了塔河南油田凝析油气藏的气水界面;李静等[7] 用自然电位、电阻率和中子伽马分析了鄂尔多斯盆地 中部南梁油田 N64 井区的油水界面;赵军龙等[8]提出 基于时间推移测井的油水界面确定方法。 压力法方面, 渗、 饱和毛管压力的油水界 Harris 等[9]提出了基于孔、 面拟合公式;肖忠祥等[10]利用三次样条插值将 MDT 所得压力进行等间距采样得到连续的地层压力梯度 线, 进而提取油水界面; 李兴丽等