多井测井资料的标准化处理方法
——以M 油田为例

余秋均

（中国石油辽河油田分公司勘探开发研究院，辽宁盘锦 124010）

对于井数多、测井资料繁杂的油田，测井曲线的统一刻度问题，即标准化问题往往表现得非常突出。老油田在长期勘探开发过程中，所有的测井曲线很难保证是用相同的仪器和刻度器，用统一的操作方式进行测量，受测井仪器性能、仪器刻度偏差、现场仪器操作等多种因素影响，对测井质量的控制难免出现差异[1,5]。所以，不同井的测井资料之间难免存在着以刻度和操作等因素为主的系统误差，需要进行标准化处理以消除误差。测井资料标准化是多井处理、油藏描述、储层评价中必不可少的基础性工作[2]。

通常，同一油田内属于同一连续沉积体系的地层具有同样的沉积环境和地质特征，反映在测井上，不同的井在该地层的测井响应特征也具有相似性，因此，不同的井在该地层的某一测井响应是稳定分布的或者遵循一定的参数变化规律而分布。频率直方图法、均值校正法、趋势面分析法这三种标准化方法正是基于这个客观原理，认为标准层测井响应在区域内稳定分布或按一定趋势分布，以此为基础，对所有井的测井曲线资料进行系统误差校正，使同一研究区内所有井的同种测井数据达到统一的刻度和标准，以便于进行统一的研究和分析，提高数据准确性和测井解释精度。

1 标准化处理方法及原理

1.1 频率直方图法

频率直方图法是一种频率分布对比的方法，认为研究区域标准层的测井响应特征是固定量，不随井位变化或变化很小，可以忽略不计。通过选取关键井和标准层，并将各井在标准层的测井值细分成多个区段，分别统计各井标准层测井采样点落入各区段范围内的频次，绘制出各井标准层测井响应频率直方图。将目标井的标准层测井响应频率直方图分别与关键井的同一标准层相应图件对比，若两者频率分布形态基本相同，则表明系统误差较小，若两者频率分布形态有明显差别，且标准层岩性无明显变化，则表明测井曲线资料存在系统误差，根据目标井与关键井的标准层测井响应频率分布差异进行校正即可。

1.2 均值校正法

均值校正法是求出不同井在标准层的测井响应平均值，通过选取关键井和标准层，并将目标井标准层测井响应平均值与关键井的同一标准层测井响应平均值对比，确定校正量，针对不同类别的曲线采用不同形式的公式进行校正，使各目标井在标准层的曲线均值与关键井达到一致，从而实现曲线标准化。

常规测井系列中，如果曲线常用相对值或比值（如自然电位曲线），则一般不需对其进行重新刻度，如果曲线直接用测量值，则在系统误差较大的情况下需要对其进行重新刻度[3]。对于自然伽马、中子、密度、声波时差等线性特征曲线可采用公式（1），对于电阻率等对数特征曲线可采用公式（2）进行误差校正。

当标准层性质无明显变化时，与校正系数相对应的校正量就是由刻度和测量误差引起的。

1.3 趋势面分析法

趋势面分析法是根据物质的某一物理参数值来进行趋势拟合从而研究其空间分布特征及变化规律的方法。对于某个油田来说，实际地质参数在横向上都会有一定的变化，陆相沉积的地层会表现得更加明显。即使是同一标准层，其测井响应在横向上也不是绝对稳定不变的，而是按照某种规律呈一定趋势渐变，这种地质特征在空间上的变化通过趋势拟合可以得到一个数学曲面即趋势面[3-8]。

通过趋势面分析，把测井响应特征值分解成两部分：一是趋势值，反映整个研究区域测井响应的变化规律，是一个平整光滑的曲面，变化较为缓慢；二是剩余值，主要对测井响应的局部变化进行刻画，是一个非光滑的曲面，变化较快。剩余值包含随机性异常值、局部非随机性异常值，随机性异常值由测井刻度和测量误差等因素引起，局部非随机性异常值则由地层岩性变化或地层非均质性等因素引起[9]。当没有局部岩性异常影响时，剩余值的频率曲线应服从正态分布，实际测井响应值则是趋势值和剩余值共同作用的结果。利用趋势面分析法进行测井曲线标准化，其实就是消除剩余值的影响，将测井响应特征值校正到与趋势值相一致。

趋势面分析法标准化步骤为：

①确定测井特征值，可以将平滑滤波后的标准层测井响应平均值作为特征值，也可以将标准层频率直方图中频率峰值处的测井响应值作为特征值。

②利用趋势函数对测井特征值数据Zi(xi,yi),i =1,2,3,…,N进行拟合，记拟合方程为Z^(x,y)=f(x,y)，以样本离差平方和最小为最优估计，通过最小二乘法求取目标函数的最小值，拟合得到趋势面Z^(x,y)。的表达式为：

③通过测井特征值Z(x,y)和趋势值Z^(x,y)计算出剩余值，即得到趋势校正量。

④根据趋势校正量对测井曲线进行趋势校正。

趋势面分析法充分地考虑了测井响应受空间展布特征的影响，更符合地质参数的实际分布特征，对井数多、地质条件复杂，尤其是地质参数横向变化大的油田，选用趋势面分析法进行标准化处理更为合理。

2 关键井和标准层的选择

测井资料标准化处理之前，首先应进行关键井的选择，然后选择标准层。关键井一般确定原则为：①良好的井眼；②测井系列较为齐全，曲线资料比较完整；③有理想的井位和地质控制，位于重要的构造部位；④有比较系统的取心及分析化验等资料[1,3,6,10]。频率直方图法和均值校正法分别以关键井的标准层测井响应频率分布形态和均值作为标准，对目标井曲线进行校正，趋势面分析法则以多口关键井作为约束和控制点拟合出趋势面，以趋势值作为标准，对目标井曲线进行校正。

标准层的选取对标准化处理效果也有较大影响，一般选取原则为：①平面上分布范围广，区内90%以上的井有钻遇显示；②具有一定的沉积厚度；③岩性、电性特征明显，便于全区追踪；④标准层埋深相差不大、压实条件相当，或埋深差异较大但物性特征随埋深呈规律性变化；⑤受油气、物性、井筒泥浆滤液侵入、井眼扩径等因素影响较小，通常选取不受油气影响的非渗透性地层（如纯泥岩、致密灰岩、硬石膏等）[3,6,10]。标准层选取的难点在于区域上寻找稳定分布层段，一般对于海相沉积地层不难找到，某些海相地层甚至可以划分出多套标准层；但对于陆相沉积地层，标准层的选取存在一定难度，由于构造运动复杂、相变频繁，缺乏全区可追踪对比的稳定标准层，在实际工作中可以通过构建虚拟标准层[11]或视标准层[12]来解决。

3 应用实例分析

以M 油田自然伽马（GR）曲线资料为例，进行多井测井资料标准化处理。选取目的层上方的纯泥岩盖层作为标准层，该标准层在全区广泛分布，厚度稳定，平均厚度为3～4 m，岩电特征明显，易追踪，其GR 响应呈高值，电阻率（RT）曲线表现为低平状。

采用频率直方图法对M 油田所有井的GR 曲线进行标准化处理，所有井标准化前后的GR 频率直方图分别如图1a 和图1 b 所示，可以看出，标准化前标准层GR 测井响应频率呈正态分布，表明该区标准层的岩性较为稳定，标准层的选取合理。标准化后的 GR 曲线频率分布形态变窄，频率峰值更加集中，曲线资料的一致性明显变好。

图1 用频率直方图法对M 油田标准层GR 曲线标准化处理(a)前(b)后特征

采用均值校正法对M 油田GR 曲线进行标准化处理，标准化前后的GR 曲线箱形图分别如图2a 和图2b 所示。箱形图指示了一组数据的最大值、最小值、上四分位数、下四分位数、中位数等统计量，利用箱形图可以直观地看出测井曲线数据的分布和变化情况。从图2 可见，标准化前标准层GR 测井数据分布较为离散，井间数据差异较大，标准化后GR测井数据差异明显降低，数据的一致性得到改善。

图2 用均值校正法对M 油田标准层GR 数据标准化处理(a)前(b)后特征

采用标准层GR 均值作为测井特征值，得到M油田标准层的GR 测井特征值等值线图（图3），可以看出，各井间标准层GR 曲线特征值差异明显，曲面起伏不平，突变较大，井间曲线资料可比性差。通过趋势拟合得到M 油田标准层的GR 趋势值等值线图（图4），可以看出，趋势值按一定渐变规律均匀平缓地分布，曲面相对比较平整光滑，说明井间曲线资料的可比性变好。根据M 油田标准层GR 测井响应特征值和趋势值计算出剩余值，得到 GR 剩余值等值线图（图5），以剩余值作为趋势校正量对GR 曲线进行趋势校正，校正后的GR 测井响应特征值与趋势值一致，由此实现对研究区内多井 GR 测井曲线的标准化处理。

图3 M 油田标准层GR 测井响应特征值等值线特征（API）

图4 M 油田标准层GR 趋势值等值线特征（API）

图5 M 油田标准层GR 剩余值等值线特征（API）

通过对取心井目的层 GR 测井值进行统计，并结合目的层岩心分析泥质含量数据，对三种标准化方法进行效果检验及对比。表1 为标准化处理前后取心井目的层 GR 测井值的数据变化及其与岩心泥质含量参数的对应关系。从表中数据可以看出，取心井目的层GR 测井响应与岩心泥质含量数据呈正相关关系，通过计算，标准化前GR 值与岩心分析泥质含量相关系数为 0.69，用三种方法进行标准化处理后，相关系数分别为0.86（频率分布直方图法）、0.87（均值校正法）、0.93（趋势面分析法），标准化后的数据相关性明显变好，表明三种方法在该区均能适用。其中，频率直方图法和均值校正法在岩性和岩相较为稳定的条件下效果较好，而趋势面分析法更符合地质规律，在研究区应用效果最好。通过标准化处理，提高了多井测井资料的可比性，为后续开展储层测井解释及精细油藏描述打下了良好的基础。

4 结论

（1）多井测井资料标准化是对仪器标准化技术的延展，是实现由单井解释到多井评价的关键。在开展多井测井解释前，应对研究区内的曲线资料进行评价，如果同一个目标区内井间曲线资料差异较大，则需要通过标准化处理对曲线值进行二次刻度。

（2）标准化处理结果受关键井和标准层影响较大，在标准化处理前，应依照标准层和关键井的选取原则确定好关键井并找准标准层。建议在连井剖面上充分进行对比，确保关键井和标准层的选取合理，以提高测井资料标准化处理结果的准确性。

（3）频率直方图法、均值校正法、趋势面分析法三种方法均能实现测井资料的标准化，其中，趋势面分析法效果最好。三种方法各有其利弊，频率直方图法、均值校正法快捷方便，但受岩性和地层非均质性影响，要求研究区内标准层的地质特征稳定；趋势面分析法考虑了地质参数的分布特征和变化规律，在井数多、地质条件复杂的地区有更好的适用性。实际工作中，应充分考虑研究区的面积大小、井网密度、地层沉积特征、地质条件、断层发育等情况，选取针对该区最适用的测井曲线标准化处理方法。

表1 标准化处理前后取心井目的层GR 值变化情况