泥岩裂缝地层双侧向测井正演数值模拟

当今世界大多数油田进入开发的中后期及高含水期，油气后备资源严重不足。所以需要勘探开发非常规油气藏，泥页岩油藏是很有发展前景的油藏类型之一，在泥岩中若有裂缝存在，则有可能在地层中发现工业油流，所以研究泥岩裂缝有着十分重要的意义。 双侧向测井可用来识别碳酸盐岩裂缝性地层及确定碳酸盐岩裂缝孔隙度，而对双侧向测井在泥岩裂缝性地层中应用的研究较少，所以本文旨在对泥岩裂缝地层进行双侧向测井的正演模拟，以找出泥岩裂缝地层的响应规律。本文首先从双侧向测井仪的电场理论入手，基于电位所满足的位势调和方程——Laplace方程，在柱坐标下由变分原理考虑二维子午面上的问题，得到一个大型的线性方程组——有限元方程，进而经过等位面处理，并应用一维压缩存储技术使电位求解问题进一步简化，求解出地层和井眼中的电位值，最后得到双侧向测井的视电阻率值。 在数值模拟的计算中，双侧向测井电极系系数(K)是一个关键因素，K值的准确求取无论对矿场测井还是对正演模拟的精度都很重要。本文依据均匀介质的地层模型，用1/4平面来求解深浅侧向的电极系系数。将双侧向测井的求解分解为三个分场来处理，这样使深浅双侧向测井的同时求解成为可能，其计算结果可以和双侧向测井仪标定的数值及有关的参考文献相比。从而验证了算法的正确性，进而可对泥岩裂缝地层进行数值模拟。 本文研究的是具有旋转对称无限侵入的泥岩裂缝地层，当电极系自下而上移动时，在直角三角形单元网格剖分的基础上，依据单元电阻率加权公式，可求得裂缝存在时的电导阵。进而求得各节点的电位值和双侧向测井视电阻率。分析了裂缝宽度、裂缝孔隙度、裂缝条数和泥浆电阻率的变化对正演模拟结果的影响。对单一裂缝情形，当裂缝的宽度大于或等于0.02米时，可以从正演模拟视电阻率曲线上明显地识别出裂缝的存在；对多条裂缝的情形，当裂缝的条数增加时，视电阻率的变化就越明显。在泥浆的电阻率较低(小于基岩电阻率)时，随着裂缝宽度的增加和裂缝孔隙度的增大，视电阻率值和基岩电阻率的差异有增大的趋势，但该差异是比较小的；高电阻率泥浆则出现令人满意的结果，所得的视电阻率值和基岩(泥岩)电阻率的差异较大，而随着裂缝宽度的增加和裂缝孔隙度的增大，视电阻串值表现出增大很快的趋势。所以在本文假设的前提下，用高电阻率泥浆比用低电阻率水基泥浆更易于识别泥岩裂缝性地层。由模拟的结果得出当裂缝孔隙度为2％时，用高电阻率泥浆(500欧姆·米)可识别含有750条缝的微裂缝泥岩地层。对垂直无限长的裂缝进行了部分模拟研究，所得结论和水平裂缝基本一致，由于探测深度不同，在这种情况下深浅侧向的响应存在差异，当裂缝距井较远时，浅侧向测井探测不到。根据模拟的结果，可估计浅侧向测井的探测深度。