一种用于地质导向的钻头调整预测方法
阅读：68发布：2020-05-12
专利汇可以提供一种用于地质导向的钻头调整预测方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种用于地质导向的 钻头 调整预测方法，包括：利用历史邻井和/或导眼井 测井 数据，构建地质导向模型；利用实时获取到的随钻方位伽 马 和 电磁波 电阻 率 测井曲线求取井眼 地层 相对倾 角 、地层方位角和边界距指示极化值，对地质导向模型进行修正，建立随钻地层初始模型；基于随钻地层初始模型的响应结果，对该模型进行修正，根据预设的地质模型反演 数据库 ，通过快速查库法，得到地层真实参数；根据地层真实参数，预测层界面在沿待钻 水 平井井轴方向上的变化，计算钻头在目标层内调整的安全距离。本发明能够通过常规的 随钻测井 数据，预测地层走向和钻头到层边界距离，提高测井数据利用效率，指导工程师的地质导向作业。，下面是一种用于地质导向的钻头调整预测方法专利的具体信息内容。
1.一种用于地质导向的钻头调整预测方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤一，将经过标准化的邻井和/或导眼井测井数据进行快速反演处理，并根据反演结果划分地层层位，构建地质导向模型；
步骤二，利用随钻测井作业中实时获取的随钻方位伽马成像测井曲线和随钻电磁波电阻率测井曲线的实测数据，得到相应的包括井眼地层相对倾角、地层方位角和边界距指示极化值的随钻测量参数；
步骤三，结合所述随钻测量参数，将所述地质导向模型进行实时修正，建立随钻地层初始模型；
步骤四，基于所述随钻地层初始模型的响应结果，根据预设的地质模型反演数据库，通过快速查库法，进一步修正所述随钻地层初始模型，得到地层真实参数，所述地层真实参数包括所述井眼地层相对倾角、测量点到地层边界距离以及地层层厚；
步骤五，根据所述地层真实参数，对未钻遇地层进行等倾角顺延，并预测层界面在沿待钻水平井井轴方向上的变化以及钻头调整的安全距离，以指导地质导向作业。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤五进一步包括：
获取钻头井斜角，并计算地层视倾角；
根据所述地层视倾角以及所述地层真实参数，预测探测范围外的地层电阻率和地层层厚在沿井轴方向上的变化，绘制地层二维剖面图；
根据所述地层二维剖面图、钻头距测量点的距离以及钻头方向，对未钻遇地层进行等倾角顺延的层界面位置预测，进一步确定钻头钻出目标层的距离。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤四进一步包括：
对比所述随钻地层初始模型的响应结果与所述实测数据，利用梯度下降法，得到初步修正后的随钻地层初始模型对应的模型修正量；
利用所述模型修正量，从所述地质模型反演数据库中查找所述初步修正后的随钻地层初始模型的测井响应，对比查库得到的测井响应与所述实测数据，得到二次修正后的随钻地层初始模型，进一步将所述二次修正后的随钻地层模型作为反演结果，得到相应的所述真实地层参数。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，在所述步骤四中，根据随钻测井作业中待钻水平井所在区域的地层特性参数以及随钻测量仪器参数，建立分类正演地质仿真模型库；
基于麦克斯韦方程，利用解析解数值模拟算法，对分类正演地质仿真模型库中各类别参数进行数值正演仿真计算，得到地层模型-电磁波电阻率曲线-边界距的关系，形成所述地质模型反演数据库。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤一进一步包括如下步骤：
获取快速反演处理后得到的地层电阻率和地层结构参数，利用拐点法将反演结果进行地层层位划分，确定地层层界面以及展示地层层位横向与深度对应关系的层位划分结果；
将经过标准化预处理的邻井和/或导眼井的测井数据作为初始参数，结合所述层位划分结果，得到所述地质导向模型。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在利用拐点法将反演结果进行地层层位划分，确定地层层界面以及展示地层层位横向与深度对应关系的层位划分结果步骤中，还包括：
若具备多口邻井，则需要对每口邻井进行分层，得到待钻水平井与各邻井井位坐标对应的地层层位划分情况；
根据邻井井位坐标分布信息，将各个邻井层位的分层结果进行对比和链接，获得展示待钻水平井的整个地层层位横向与深度对应关系的所述层位划分结果。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的方法，其特征在于，在所述步骤二中，通过如下步骤获取所述井眼地层相对倾角：
利用拐点法根据实时获取到的所述随钻方位伽马成像测井曲线，确定方位伽马成像数据穿越层界面位置深度；
根据所述方位伽马成像数据穿越层界面位置深度，计算方位伽马成像数据高程差；
基于获取到的当前导眼井井径曲线和方位伽马成像仪器探测深度，根据所述方位伽马成像数据高程差，从所述随钻方位伽马成像测井曲线中提取所述井眼地层相对倾角。
8.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述步骤三进一步包括：
根据所述地质导向模型的响应数据和所述层位划分结果，确定地层层数、每层电阻率以及层厚在横向上的变化；
利用从所述随钻方位伽马成像测井曲线中提取的所述井眼地层相对倾角，将所述地质导向模型中得到的所述井眼地层相对倾角进行修正；
根据通过所述随钻电磁波电阻率测井曲线得到的边界距指示极化值，计算测量点到地层边界面的距离，进一步将完成井眼地层相对倾角修正的所述地质导向模型中的地层层位横向与深度对应关系进行深度校正，建立所述随钻地层初始模型。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在根据所述地层二维剖面图、钻头距测量点的距离以及钻头方向，对未钻遇地层进行等倾角顺延的层界面位置预测，进一步确定钻头钻出目标层的距离步骤中，当所述钻头井斜角小于90度时，进一步包括：
利用包括所述井眼地层相对倾角以及测量点到地层边界距离的所述地层真实参数，计算钻头与地层上界面距离，从而得到钻头与地层下界面距离，用以确定钻头在目标层内的位置；
根据所述钻头与地层下界面距离，预测钻头钻出地层下界面的距离，并将其作为所述钻头调整的安全距离。
10.根据权利要求2或9所述的方法，其特征在于，在根据所述地层二维剖面图、钻头距测量点的距离以及钻头方向，对未钻遇地层进行等倾角顺延的层界面位置预测，进一步确定钻头钻出目标层的距离步骤中，当所述钻头井斜角大于90度时，进一步包括：
利用包括所述井眼地层相对倾角以及测量点到地层边界距离的所述地层真实参数，计算钻头与地层下界面距离，从而得到钻头与地层上界面距离，用以确定钻头在目标层内的位置；
根据所述钻头与地层上界面距离，预测钻头钻出地层上界面的距离，并将其作为所述钻头调整的安全距离。
一种用于地质导向的钻头调整预测方法
技术领域
背景技术
[0002] 电缆测井总是在随钻测井完工之后，用电缆将仪器下放入井中进行测量，然而，在某些情况下，如：(1)井斜超过70度的大斜度井甚至水平井，电缆测井难以进行数据测量；(2)井壁状况不好发生坍塌或堵塞也难取得测井资料；(3)一般情况下井钻完后再测井，由于钻井液的侵入，地层的各种参数与原始地层参数存在一定的差异。伴随着石油的大量开采，整装油气藏逐渐减少，复杂、难动油气藏逐渐增加，20世纪末期，为适应石油工业的发展需要，尤其是为了提高钻井效率和提高油藏采收率，水平井钻井及地质导向技术逐渐发展起来。80年代初期，随着定向井技术的成熟和新的井下工具、仪器的应用，水平井钻井进入了一个蓬勃发展时期。随钻测井己经成为水平井井油藏评价的重要手段，也是完成水平井钻井设计，实时井场数据采集、解释和现场决策以及指导地质导向钻井的关键技术。
[0003] 由于随钻测井的地层钻开时间短，测井曲线除了能够实时反映钻遇地层变化外，还能够提供多种探测深度曲线，随钻测井数据信息量大，测井曲线丰富。因此广泛应用在水平井地质导向、钻后解释评价方面。同时，随钻测井工具日益丰富，当前国际上LWD能够测量30多种参数(电阻率、伽马、密度、声波、地震、核磁等)，基本上所有电缆测井项目均有随钻测量与之对应，仪器外径为44.5～216.0mm，基本上满足各种定向井的需要。在LWD时效性、高利润的驱使下，世界上主要的石油技术服务公司近年加强了随钻技术的研发力度。
[0004] 在现有技术中，通常根据实时采集到的测井数据进行地层模型的建立，从而构建出井眼轨迹-地层位置关系，并将其作为地质导向技术的数据基础。在实际随钻测井过程中，由于实测数据的采集量和处理量非常庞大，因此这种需要对地层模型进行实时构建的方法会使得测井数据的处理效率较低，从而影响地质导向作业的准确性和及时性。另外，针对具体的钻头导向调整的计算方法少有涉及。
发明内容
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于地质导向的钻头调整预测方法，该方法包括如下步骤：步骤一，将经过标准化的邻井和/或导眼井测井数据进行快速反演处理，并根据反演结果划分地层层位，构建地质导向模型；步骤二，利用随钻测井作业中实时获取的随钻方位伽马成像测井曲线和随钻电磁波电阻率测井曲线的实测数据，得到相应的包括井眼地层相对倾角、地层方位角和边界距指示极化值的随钻测量参数；步骤三，结合所述随钻测量参数，将所述地质导向模型进行实时修正，建立随钻地层初始模型；步骤四，基于所述随钻地层初始模型的响应结果，根据预设的地质模型反演数据库，通过快速查库法，进一步修正所述随钻地层初始模型，得到地层真实参数，所述地层真实参数包括所述井眼地层相对倾角、测量点到地层边界距离以及地层层厚；步骤五，根据所述地层真实参数，对未钻遇地层进行等倾角顺延，并预测层界面在沿待钻水平井井轴方向上的变化以及钻头调整的安全距离，以指导地质导向作业。
[0006] 优选地，所述步骤五进一步包括：获取钻头井斜角，并计算地层视倾角；根据所述地层视倾角以及所述地层真实参数，预测探测范围外的地层电阻率和地层层厚在沿井轴方向上的变化，绘制地层二维剖面图；根据所述地层二维剖面图、钻头距测量点的距离以及钻头方向，对未钻遇地层进行等倾角顺延的层界面位置预测，进一步确定钻头钻出目标层的距离。
[0007] 优选地，所述步骤四进一步包括：对比所述随钻地层初始模型的响应结果与所述实测数据，利用梯度下降法，得到初步修正后的随钻地层初始模型对应的模型修正量；利用所述模型修正量，从所述地质模型反演数据库中查找所述初步修正后的随钻地层初始模型的测井响应，对比查库得到的测井响应与所述实测数据，得到二次修正后的随钻地层初始模型，进一步将所述二次修正后的随钻地层模型作为反演结果，得到相应的所述真实地层参数。
[0008] 优选地，在所述步骤四中，根据随钻测井作业中待钻水平井所在区域的地层特性参数以及随钻测量仪器参数，建立分类正演地质仿真模型库；基于麦克斯韦方程，利用解析解数值模拟算法，对分类正演地质仿真模型库中各类别参数进行数值正演仿真计算，得到地层模型-电磁波电阻率曲线-边界距的关系，形成所述地质模型反演数据库。
[0009] 优选地，所述步骤一进一步包括如下步骤：获取快速反演处理后得到的地层电阻率和地层结构参数，利用拐点法将反演结果进行地层层位划分，确定地层层界面以及展示地层层位横向与深度对应关系的层位划分结果；将经过标准化预处理的邻井和/或导眼井的测井数据作为初始参数，结合所述层位划分结果，得到所述地质导向模型。
[0010] 优选地，在利用拐点法将反演结果进行地层层位划分，确定地层层界面以及展示地层层位横向与深度对应关系的层位划分结果步骤中，还包括：若具备多口邻井，则需要对每口邻井进行分层，得到待钻水平井与各邻井井位坐标对应的地层层位划分情况；根据邻井井位坐标分布信息，将各个邻井层位的分层结果进行对比和链接，获得展示待钻水平井的整个地层层位横向与深度对应关系的所述层位划分结果。
[0011] 优选地，在所述步骤二中，通过如下步骤获取所述井眼地层相对倾角：利用拐点法根据实时获取到的所述随钻方位伽马成像测井曲线，确定方位伽马成像数据穿越层界面位置深度；根据所述方位伽马成像数据穿越层界面位置深度，计算方位伽马成像数据高程差；基于获取到的当前导眼井井径曲线和方位伽马成像仪器探测深度，根据所述方位伽马成像数据高程差，从所述随钻方位伽马成像测井曲线中提取所述井眼地层相对倾角。
[0012] 优选地，所述步骤三进一步包括：根据所述地质导向模型的响应数据和所述层位划分结果，确定地层层数、每层电阻率以及层厚在横向上的变化；利用从所述随钻方位伽马成像测井曲线中提取的所述井眼地层相对倾角，将所述地质导向模型中得到的所述井眼地层相对倾角进行修正；根据通过所述随钻电磁波电阻率测井曲线得到的边界距指示极化值，计算测量点到地层边界面的距离，进一步将完成井眼地层相对倾角修正的所述地质导向模型中的地层层位横向与深度对应关系进行深度校正，建立所述随钻地层初始模型。
[0013] 优选地，在根据所述地层二维剖面图、钻头距测量点的距离以及钻头方向，对未钻遇地层进行等倾角顺延的层界面位置预测，进一步确定钻头钻出目标层的距离步骤中，当所述钻头井斜角小于90度时，进一步包括：利用包括所述井眼地层相对倾角以及测量点到地层边界距离的所述地层真实参数，计算钻头与地层上界面距离，从而得到钻头与地层下界面距离，用以确定钻头在目标层内的位置；根据所述钻头与地层下界面距离，预测钻头钻出地层下界面的距离，并将其作为所述钻头调整的安全距离。
[0014] 优选地，在根据所述地层二维剖面图、钻头距测量点的距离以及钻头方向，对未钻遇地层进行等倾角顺延的层界面位置预测，进一步确定钻头钻出目标层的距离步骤中，当所述钻头井斜角大于90度时，进一步包括：利用包括所述井眼地层相对倾角以及测量点到地层边界距离的所述地层真实参数，计算钻头与地层下界面距离，从而得到钻头与地层上界面距离，用以确定钻头在目标层内的位置；根据所述钻头与地层上界面距离，预测钻头钻出地层上界面的距离，并将其作为所述钻头调整的安全距离。
[0015] 与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：
[0016] 本发明能够通过方位伽马成像与常规电磁波电阻率随钻测井数据，预测地层走向和钻头到地层边界的距离，是地质导向过程中迫切需要的数据处理技术，这种方法充分发挥各类测井数据的探测优势，综合利用，提高了测井数据利用效率，指导导向工程师在地质导向过程中调整钻头角度，从而指导地质导向。
[0017] 本发明的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到指导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0018] 附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0019] 图1是本发明实施例的用于地质导向的钻头调整预测方法的步骤图。
[0020] 图2a是本发明实施例的用于地质导向的钻头调整预测方法的电阻率井眼校正图版。
[0021] 图2b是本发明实施例的用于地质导向的钻头调整预测方法的电阻率介电校正图版。
[0022] 图3是本发明实施例的用于地质导向的钻头调整预测方法的邻井反演结果示例图。
[0023] 图4是本发明实施例的用于地质导向的钻头调整预测方法的地质导向模型示意图。
[0025] 图6a是本发明实施例的用于地质导向的钻头调整预测方法的中当钻头井斜角度小于90°情况下，地质导向中钻头位置确定及钻头距地层界面距离的情景示意图。
[0026] 图6b是本发明实施例的用于地质导向的钻头调整预测方法的中当钻头井斜角度大于90°情况下，地质导向中钻头位置确定及钻头距地层界面距离的情景示意图。
[0027] 图7是本发明实施例的用于地质导向的钻头调整预测方法的地质导向实时反演剖面图。
具体实施方式
[0028] 以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
[0029] 本发明实施例旨在形成一种应用解析解仿真算法建立可供查询的地质模型反演数据库，利用邻井和导眼井测井数据通过反演方法，获得地层参数并划分地层层位，建立导向模型，进一步应用随钻方位伽马成像和常规电磁波电阻率，建立地质导向模型修正量，校正导向模型为地层反演初始模型。而后，以初始模型为出发点，利用梯度下降法计算模型修正量，通过开发快速查库算法，比较修正模型模拟响应与实测数据测井响应残差，根据残差情况循环迭代使用梯度下降法修改模型，直至模型响应与测井响应残差足够小，从而输出反演得到的井眼地层相对倾角、边界距离等信息，基于此，再根据测量点到钻头距离、井眼轨迹预测钻头距离层边界距离指导地质导向。
[0030] 图1是本发明实施例的用于地质导向的钻头调整预测方法的步骤图。如图1所示，在步骤S110(步骤一)中，将经过标准化的邻井和/或导眼井测井数据进行快速反演处理，并根据反演结果划分地层层位，构建地质导向模型。
[0031] 在步骤S110(步骤一)中，基于经过标准化预处理的钻前采集到的邻井和/或导眼井的历史测井数据，对预处理结果进行地层测井参数的快速反演处理，获得地层电阻率参数和包括地层层位划分结果的地层结构参数，利用拐点法将反演结果进行地层层位划分，确定地层层界面以及展示地层层位横向与深度对应关系的层位划分结果，进一步，将经过标准化预处理的邻井和/或导眼井的历史测井数据作为初始参数，结合层位划分结果，得到构建地质导向模型。具体的，针对这一过程包括如下几个步骤：
[0032] 首先，(步骤S1101)需要将钻前采集到的邻井和/或导眼井的历史测井数据依次进行包括错误数据剔除、缺失数据补充、非地层影响因素校正的标准化处理。
[0033] 在错误数据剔除中，建立如下错误数据评判指标：
[0034]
[0035] 其中，Erk为邻井和导眼井任一测井曲线上的第k个采样点的错误指标函数，Rak、Rai分别表示邻井和导眼井第k个、第i个测量点测井响应，m为错误数据评判指标窗长，当错误指标函数满足下面任何一个条件时，判断当前测井数据为错误数据：
[0036]
[0037] 接下来，对错误数据进行删除，将错误数据对应位置的测井响应删除，并将该位置数据设置成缺失数据。
[0038] 进一步，将错误数据删除后形成的历史测井数据采用多点采样的线性平滑法进行缺失点数据补充，并用如下表达式表示上述方法：
[0039]
[0040]
[0041] 其中，Ti表示第i个测量点测井值，Ti+k表示第i+k个测量点的测井值，i、k为记录测量值下标，m表示平滑窗长，Ai表示第i个点的权重因子， 表示重采样后第i个采样点取值。
[0042] 最后，将经过缺失数据补充的测井数据进行非地层因素校正。本例中，这一过程采用校正采样图版法，依次经过井眼校正、偏心校正和介电常数校正等针对非地层因素的校正过程。图2a是本发明实施例的用于地质导向的钻头调整预测方法的电阻率井眼校正图版。图2b是本发明实施例的用于地质导向的钻头调整预测方法的电阻率介电校正图版。如图2a、图2b所示，横坐标为电阻率测井响应，纵坐标为校正系数。在图版校正时，先通过横坐标找到当前测量值对应的图版横轴位置，在其上做一条直线与图版中曲线相交，交点对应的纵坐标值即为校正系数。测量值与校正系数的乘积即为非地层因素校正后的电阻率测井响应。这样，完成了对邻井和/或导眼井的测井数据的标准化处理，以得到原状地层电阻率参数。
[0043] 然后，(步骤S1102)在完成标准化预处理后，对标准化处理后的数据进行全参数的反演，通过反演获得地层电性参数(包括侵入带电阻率、原状地层电阻率等)，利用拐点法将反演结果进行地层层位划分，确定地层层界面以及展示地层层位横向与深度对应关系的层位划分结果，从而得到相应的地层结构参数(包括：侵入深度、地层层界面位置等)。
[0044] 在本例中，利用拐点法对标准化处理后的历史测井数据进行地层层位划分工作，用差分代替微分，通过求解标准化处理后的测井曲线二阶差分，将原状地层电阻率相同的测井深度段划分为同一地层，并确定在电阻率变化剧烈位置(测井曲线二次导数为0)的地方为地层界面，即将拐点函数等于0处的拐点位置，判断为地层层界面。其中，用如下表达式表示测井曲线的二阶差分方程：
[0045]
[0046] 其中，x表示测井曲线的采样点位置，f1(x)表示采样点位置在x时的经过标准化预处理的邻井和/或导眼井的测井数据的反演响应结果，f1(x-h)、f1(x+h)则分别表示测井曲线在x-h和x+h处的经过标准化预处理的邻井和/或导眼井的测井数据的正演响应结果，h表示步长，g1(x)为反演响应结果的二阶差分值。当g1(x)＝0时的x值即为界面位置。
[0047] 将经过标准化预处理的邻井和/或导眼井测井数据中的电阻率值作为地层电阻率初值，结合拐点法层位划分结果(上述邻井和/或导眼井测井数据的地层层界面分析结果)，建立邻井快速反演初始模型。
[0048] 图3是本发明实施例的用于地质导向的钻头调整预测方法的邻井反演结果示例图。如图3所示，邻井快速反演初始模型包括：反演结果绘制侵入剖面、测量点对应井深、侵入半径、反演结果、视电阻率、中子密度和孔隙度。
[0049] 接着，通过对比邻井快速反演初始模型的响应数据和邻井及导眼井的历史测井数据的残差平方和，建立目标函数：
[0050]
[0051] 其中，r表示邻井快速反演初始模型的反演结果；R表示自变量向量；m表示未知量个数；n表示正演响应曲线个数；x表示模型参数(包括：电阻率、层厚、边界距、侵入深度、井眼直径等)；f(x)表示目标函数，T表示矩阵转置。
[0052] 通过梯度下降方法求解目标函数雅可比矩阵，形成雅可比线性方程组，求解方程组计算目标函数最速下降方向，并用下列表达式表示：
[0053]
[0054] 按照以下公式来计算目标函数的梯度：
[0055]
[0056] 其中，x是模型参数，r(x)模型参数x对应的响应函数，Y(x)是r(x)的雅可比矩阵，g(x)是梯度函数，是微分算子，ri(x)是模型参数x对应的响应函数第i个分量。求解目标函数需要先在最速下降方向上确定步长h；进一步根据求得邻井快速反演初始模型改变方向和改变步长，确定该模型的改变量，改变模型，完成一次模型更新，进而，通过设置循环终止条件，循环调用模型更新过程，直至满足循环终止条件，从而构建地质导向模型，得到地层测井参数。
[0057] 需要说明的是，在地层层位划分过程中，若待钻水平井具有多口邻井，则需要对每口邻井按照相同的方法进行分层，得到待钻水平井与各邻井井位坐标对应的地层层位划分情况。再根据邻井井位坐标分布信息，将各邻井按照相同深度的层位划分情况进行对比和链接，获得展示待钻水平井的整个地层层位横向与深度对应关系的所述层位划分结果。进一步将井间界面通过线性差值方法，链接不同邻井中的同一层位界面，从而获得相应的地层剖面。
[0058] 最后，结合上述邻井和/或导眼井的测井数据的地层层界面分析结果，通过邻井层位对比或井眼地层相对倾角研究成果，构建三维导向模型，并应用到二维剖面中进行展示，完成地质导向模型的建立，能够从中得到包括地层层界面位置、目标层(待测井的井眼位置)和上下地层测井信息、井眼地层相对倾角等，从而得到整个地层层位横向与深度对应关系。图4是本发明实施例的用于地质导向的钻头调整预测方法的地质导向模型示意图。如图4所示，该模型展示出了地层层界面位置(图4左侧处，其中，水平平行线为已确定的地层层界面)、目标层和地层电阻率信息，曲线为水平井设计完成的井眼轨迹。
[0059] 在步骤S110中，根据钻前收集到的邻井和/或导眼井的钻前测井历史数据、导眼井所在地区的固有地质参数(包括：地层电阻率、地层各向异性、层厚、边界距离、地层介电常数、地层水矿化度、岩石空隙度和密度、自然伽马等)等背景信息，先进行邻井快速反演初始模型，再利用邻井及导眼井的历史测井数据将邻井快速反演初始模型进行修正，从而完成地质导向模型的构建工作。这种方法具备方便可行，计算精度高的优势：一方面无需在随钻测井过程中重新构建导向初始模型，只利用历史测井数据预先完成模型构建的工作，提高随钻测井作业的工作效率；另一方面，考虑到随钻测井中环境背景的影响，使得模型构建的参数更加全面，提高了测井响应的准确度，更加符合实际地质导向作业应用环境，增加钻头调整的精确度。
[0060] 在完成了上述地质导向模型的建立后，进入到步骤S120中。在步骤S120(步骤二)中，利用随钻测井作业中实时获取到的随钻方位伽马成像测井数据和随钻电磁波电阻率测井曲线的实测数据，得到相应的包括井眼地层相对倾角、地层方位角和边界距指示极化值的随钻测量参数，以确定待分析水平井所在的地层层位。具体地，将实时探测到的随钻方位伽马成像测井曲线，利用拐点法计算方位数据高程差，并提取方位角和基于所述方位数据高程差获得的井眼地层相对倾角；同时，根据实时探测到的随钻电阻率测井曲线，利用常规随钻电磁波电阻率极化效应合成边界指示极化值(Peak值)信号。
[0061] 下面针对步骤S120中包含的子步骤进行详细说明。
[0062] 首先，(步骤S1201)根据实时获取探测到的随钻方位伽马成像测井曲线，以及方位伽马成像数据变化，利用拐点法计算方位伽马成像数据穿层界面位置深度。利用如下表达式定义随钻方位伽马成像测井曲线的拐点曲线为：
[0063]
[0064] 其中，t表示测量点的深度值，G(t)表示随钻方位伽马成像测井曲线在t处的拐点函数值，f3(t)表示在测试点t位置处的随钻方位伽马成像测井曲线的测量值，为求导数符号。进一步，拐点曲线相应的离散公式为：
[0065]
[0066] 其中，△表示采样间隔，f3(t+△)表示地质导向模型在t+Δ处的响应数据，f3(t-△)表示地质导向模型在t-Δ处的响应数据。从拐点的定义公式可以看出，令G(t)＝0求得t即为界面位置，拐点实际上为随机信号f3(t)在的二次导数等于零的位置处，这样，可以很好地反映测井曲线的动态性质。因此，在此定义的拐点曲线下，当拐点曲线等于0时，就是地质导向模型的响应曲线变化最剧烈处，即岩性不同的地层分界面，从而确定了实测方位伽马成像数据穿层界面的位置，进一步确定其深度。
[0067] 然后，进入到步骤S1202中。从上述方位伽马成像数据穿层界面位置数据中获取相应的方位伽马成像数据穿层界面位置深度和方位信息，基于此计算方位伽马成像数据高程差。具体地，当仪器以一定倾角穿过层界面时，方位伽马测量曲线不同方位遇到边界面的时刻不同，对应的深度也不同。因此，随钻方位伽马成像测井曲线的360°方位展开曲线满足余弦分布，且周期为2π。此处，假设余弦函数方程为y＝Acos(αx+θ)+b，将方位测量的测井响应(方位伽马成像数据穿层界面位置深度)和对应的方位带入公式，可求得余弦函数未知量(A、α、θ和b)，特别是表示余弦曲线振幅的参数A，该参数等价于方位伽马成像数据高程差。进一步的说，由于余弦振幅等价于方位伽马成像数据高程差H，故令H＝A。当H值大于0时，表示方位仪器低边先遇到地层层界面，仪器以与层界面法线相对夹角小于90度的姿态穿过层界面；当H小于0时，表示方位仪器高边先遇到层界面，仪器与界面法线夹角大于90度的姿态穿过层界面。
[0068] 接着，(步骤S1203)由于方位伽马成像在井眼地层相对倾角提取时，与曲线探测深度密切相关，因而要根据仪器的探测特性先进行相应的探测深度校正。具体地，基于获取到的当前导眼井井径曲线和方位伽马成像仪器探测深度，获得当前测量点方位伽马成像仪器探测深度，进一步结合上述方位伽马成像数据高程差，利用反正切函数，计算井眼地层界面法线间相对夹角(即井眼地层相对倾角)，即从随钻方位伽马成像测井曲线中提取井眼地层相对倾角。其中，当前测量点方位伽马成像仪器探测深度用下列表达式：
[0069] Del＝DH+2*DOIEFF (11)
[0070] 其中，Del表示探测直径，DH表示导眼井井径；DOIEFF表示仪器探测深度。电直径Del的数值与仪器自身性质相关，并且满足Del>DH的条件。通常情况下，探测深度DOIEFF与真实的井径无关，取决于介质背景值和地层吸收，高伽马地层可能比低伽马地层探测深度大。
[0071] 最后，通过如下表达式表示从随钻方位伽马成像测井曲线中提取的井眼地层相对倾角的计算式：
[0072]
[0073] 在式(12)中，DIP表示提取的井眼-地层相对倾角。
[0074] 在计算地层方位角时，由于方位伽马成像360°测井展开平面满足余弦函数，且周期为2π，因此，根据这一性质利用解析法计算方位伽马成像测井数据的测量值(下列余弦曲线中的x)满足余弦函数初始相位，从而得到地层方位角。具体地，定义此处的余弦曲线的方程为：
[0075] y＝A0 cos(ωx-β)+y0 (13)
[0076] 其中，ω表示余弦曲线的周期即展开图的图像宽度，y0表示伽马值的纵坐标偏移量(伽马均值)， (n＝2或n＝4)，β为初始相位(地层方位角)，yi表示方位伽马成像测井数据的测量值，n表示方位测量个数。至此余弦方程中只有A0与β未知，因此将高边、低边方位测井值带入余弦曲线方程，得：
[0077]
[0078] 求解上面方程组，得到：
[0079]
[0080] 其中，将上述提取出的井眼地层相对倾角代入φ中，进而，求得地层方位角β。
[0081] 接下来，针对边界距指示极化值的计算过程进行说明。从实时传输的随钻电磁波电阻率测井曲线中，选择测井质量较高、具有不同探测深度的若干条曲线，借助解析法中的数值仿真算法，合成指示层边界距信号(Peak值信号)。图5是本发明实施例的用于地质导向的钻头调整预测方法的随钻电磁波电阻率曲线合成指示层边界距信号(Peak值信号)响应示意图。如图5所示，横轴表示测量点距层界面距离，纵轴表示边界距指示极化值信号(Peak值信号)的响应，不同的曲线代表不同电阻率对比度下的边界距指示极化值信号。
[0082] 层边界距信号(Peak值信号)的计算，利用同一地层在直井和斜井两种测井环境下随钻电磁波电阻率测井曲线响应对比下定义极化值大小得到的。边界距指示极化值利用如下表达式计算：
[0083]
[0084] 其中，Peak表示边界距指示极化值的大小，Ra表示视电阻率，Dip表示上述井眼-地层界面法线相对夹角(DIP)，θ表示井眼与地层界面法线相对夹角的某一角度值，Ra|Dip＝θ表示井眼与地层界面法线夹角为θ时测量得到的视电阻率(即斜井测井环境下，随钻电磁波电阻率测井曲线响应值)，Ra|Dip＝0表示井眼与地层界面法线夹角为0时测量得到的视电阻率(即直井测井环境下，随钻电磁波电阻率测井曲线响应值)。
[0085] 再次参考图5，可知测量点距离层边界越近，Peak值信号响应幅度越大，根据这一性质，可以求得指示边界距的极化值Peak，从而确定了水平井钻头所在的层位，进一步可以对边界距离进行计算，而后进入到步骤S130中。
[0086] 在步骤S130中，基于上述地质导向模型中的反演结果，结合包括从实测方位伽马成像数据中提取的井眼地层相对倾角、地层方位角以及边界距指示极化值的随钻测量参数，进一步基于边界距指示极化值计算出的测量点到边界距离，结合上述随钻测量参数以及模型正演曲线与实测数据对比匹配情况，将地质导向模型进行实时修正，建立随钻地层初始模型。
[0087] 具体地，先根据地质导向模型的反演结果(响应数据)，通过邻井间层位对应关系和水平井钻头所在层位(待分析水平井所在的地层层位)，进一步，确定建模地层层数、每层电阻率以及层厚在水平方向上的变化。
[0088] 然后，利用根据实时探测到的随钻方位伽马成像测井曲线中提取的井眼地层相对倾角，将已得到的地质导向模型中的井眼地层相对倾角进行修正。
[0089] 接着，利用实时探测到的随钻电磁波电阻率测井曲线，借助已建立的地质导向模型中的边界距指示极化值和数值模拟算法，定义并合成实测曲线中的边界距指示信号。进一步根据通过随钻电磁波电阻率测井曲线得到的边界距指示极化值(边界距指示信号的幅度大小)，计算出测量点到地层边界的距离，基于此，将完成井眼地层相对倾角修正的地质导向模型中的地层层位横向与深度对应关系与当前测量点对应的地层层位进行深度校正，实时更新地质导向模型，从而完成随钻地层初始模型的建立。
[0090] 接下来，对步骤S140进行说明。在该步骤中，基于上述随钻地层初始模型的响应结果，根据预设的地质模型反演数据库，通过预先创建的快速查库算法，进一步修正随钻地层初始模型，得到地层真实参数，其中，地层真实参数包括井眼地层相对倾角、测量点到地层边界距离以及地层层厚等。
[0091] 首先，对地质模型反演数据库的构建过程进行详细说明。
[0092] 由于在随钻作业的水平井环境下，正演仿真计算量大、计算速度慢，制约了随钻电磁波正反演在地质导向中的应用，现有的导向技术仅仅是通过测量值和相关经验定性判断井眼在地层中的位置，钻头的调整依赖较浅探测随钻伽马测井数据，深探测电阻率测井数据仅仅起到了结论验证的功能，没有发挥随钻电磁波电阻率仪器的优势。
[0093] 本发明通过建立分类正演地质仿真模型，开发快速查库反演解决了计算量和计算速度的瓶颈问题，利用深探测功能的随钻电磁波电阻率的测井曲线进行地质导向，可提前预知地层界面的存在，通过反演方法，能够精确计算测量点到层边界距离，实现了地质导向从定性判断到定量计算，从储层导向到油藏导向的转变。
[0094] 在构建地质模型反演数据库的过程中，需要先获取随钻测井作业中待钻水平井所在区域的地层特性参数以及随钻测量仪器参数，以其为背景数据，充分考虑下述随钻地层初始模型中包括井眼地层相对倾角、地层电阻率Rt、上下地层电阻率(RT1、RT2)、井眼-地层相对位置关系等响应结果，建立分类正演地质仿真模型库的索引，并对当前索引结果进行分类，最终形成分类正演地质仿真模型库。
[0095] 具体地，结合针对性油田区块特征，确定地层模型的参数维度，将多维模型参数在不同维度上变化，设置变化步长，建立地质模型快速反演数据库的索引，其设置过程如下所示。
[0096] 针对分类正演地质仿真模型库所应用的区块，收集该区块地质参数，用区块地层参数指导设置分类正演地质仿真模型库。表1为某一区块地层参数的一个具体示例。
[0097] 表1区块地层参数
[0098] 最小值 最大值 备注(单位) 常见范围
井径范围 8 15 in 8.5～13.25
泥浆电阻率 0.02 0.5 ohm.m 0.02～0.05
泥岩电阻率 0.5 10 ohm.m 3～6
油(气)层电阻率 1 200 ohm.m 3～50
水层电阻率 0.2 3 ohm.m 0.2～2
地层孔隙度(储层) 5 50 pu 6～36
地层水电阻率 0.04 0.3 ohm.m 矿化度：1.5～3.5万ppm
目的层井斜角度 0 98 水平井为90°
渗透率(储层) 0.1 2000 mD
井径范围 8 15 in 8.5～13.25
泥浆电阻率 0.02 0.5 ohm.m 0.02～0.05
泥岩电阻率 0.5 10 ohm.m 3～6
油(气)层电阻率 1 200 ohm.m 3～50
水层电阻率 0.2 3 ohm.m 0.2～2
地层孔隙度(储层) 5 50 pu 6～36
地层水电阻率 0.04 0.3 ohm.m 矿化度：1.5～3.5万ppm
目的层井斜角度 0 98 水平井为90°
渗透率(储层) 0.1 2000 mD
[0099] 其中，分类正演地质仿真模型库包含仪器参数如仪器半径7in、线圈半径6.75in、6发2收线圈结构，发射线圈距仪器中点距离分别15in、-15in、25in、-25in、45in、-45in，接收线圈间距6in；钻铤相对磁导率1，钻铤为良导体，仪器工作频率2MHz和500KHz；井眼尺寸6in～17in变化，步长间隔0.5in；泥浆电阻率0.02ohm.m～3ohm.m变化，步长间隔0.01ohm.m；包括地层参数电阻率0.1ohm.m～2000ohm.m变化，步长间隔0.1ohm.m；各向异性系数1～4，间隔0.2；层厚变化0.1m～20m，步长间隔0.2m；边界距变化0m～10m，步长间隔0.1m；相对介电常数变化1～300，步长间隔1。最后，将分类正演地质仿真模型库按照井径-泥浆-层厚-边界距-各向异性系数-介电常数-地层电阻率维度顺序排列，每一维度数据按增序排序。
[0100] 为了准确、快捷构建以及调用地质模型库，需要构建地质模型库索引。构建索引时，按影响因素的先后影响因素进行分类，再在每一类中进行细分。例如，地层模型可以分为单层模型、、两层模型、三层模型等；比如在两层模型这一类中，我们又可以分出子类：各项异性地层为一类，各项同性地层为一类；在各项同性地层中，我们又可以分出子类：垂直井为一类、井斜30度为一类、井斜60度为一类、井斜90度为一类等。
[0101] 接着，基于麦克斯韦方程，利用解析解方法的数值模拟算法(解析解数值模拟算法)，对分类正演地质仿真模型库中各类别参数进行数值正演仿真计算，建立模型参数与测井响应对应关系，并且利用测井响应与边界距的关系(即边界距指示极化值与对应的边界距的关系)，进一步按照上述分类顺序将计算结果进行保存，得到地层模型-电磁波电阻率曲线-边界距的关系，从而形成地质模型快速反演数据库。
[0102] 其中，解析解方法数值模拟算法包含以下步骤：在仪器发射线圈到接收线圈间距较大，线圈半径较小时，线圈可等价于一个点，因此可以用磁偶极子理论来替代感应线圈。设单位磁偶极子源随时间的变化关系为exp(iωt)，其中ω为角频率，并假设在地层直角坐标系中(水平面为xy面)源点的位置坐标为rt＝(xt，yt，zt)，场点的位置坐标为r＝(x，y，z)，则 方向单位磁偶极子在均匀各向异性介质中产生的Hertz势可用如下表达式表示：
[0103]
[0104] 其中， μb表示均匀介质磁导率，σhb表示均匀各向异性介质的水平复电导率，i为虚数单位，ω为角频率。
[0105] 经过转化处理，式(17)可以表示为如下Sommerfeld积分形式：
[0106]
[0107] 其中，λ表示积分变量， Jv表示v阶Bessel函数，J0表示0阶Bessel函数。 方向单位磁偶极子在均匀各向异性介质中产生的Hertz势可用如下表达式表示：
[0108]
[0109]
[0110] 其中， 表示各向异2
性系数，σvb表示垂直电导率、kv＝-iωμbσvb。经推导式(19)、式(20)可以分别表示如下表达式Sommerfeld积分形式：
性系数，σvb表示垂直电导率、kv＝-iωμbσvb。经推导式(19)、式(20)可以分别表示如下表达式Sommerfeld积分形式：
[0111]
[0112]
[0113] 其中，
[0115]
[0116]
[0117] 其中， 表示均匀各向异性介质的电导率张量，H表示Hertz势。将式(18)、式(21)、式(22)带入式(23)，可以得到沿 三个方向单位磁偶极子产生的电场和磁场各分量的解析式及Sommerfeld积分形式，其中电场和磁场z分量的Sommerfeld积分形式分别用如下表达式表示：
[0118]
[0119]
[0120] Ez(3)(r，rt)＝0 (26)
[0121]
[0122]
[0123]
[0124] 其中，Ez(1)、Ez(2)、Ez(3)分别表示沿 三个方向单位磁偶极子在z方向上电场分量，Hz(1)、Hz(2)、Hz(3)分别表示沿 三个方向单位磁偶极子在z方向上磁场分量，上述各分量均被表示成了波模积分的形式。例如：
[0125]
[0126] 其中， 表示某一积分变量λ对应的波模，λ表示积分变量。
[0127] 根据Maxwell方程组，电场和磁场波模的切向分量与纵向分量之间的关系可利用如下表达式表示：
[0128]
[0129]
[0130]
[0131]
[0132] 其中， 分别表示磁场在x、y、z方向上的分量， 分别表示电场在x、y、z方向上的分量，εh表示水平介电常数、μ表示磁导率，将式(24)～式(29)中对应的变量代入式(30)～式(31)即可分别计算得到电场和磁场x、y分量。而后，根据接收线圈处的电场强度或磁场强度计算得到接收线圈处的感应电动势，进而计算得到两个接收线圈之间的相位差和幅度比值，再经过电阻率转换即可得到相位差电阻率与幅度比电阻率，从而形成了地层模型-电磁波电阻率曲线数值-仪器类型关系库。进一步根据边界距指示极化值与对应的边界距的关系，按照上述分类顺序结果进行保存，便可得到地层模型-电磁波电阻率曲线-边界距的关系库，以完成地质模型快速反演数据库的构建。
[0133] 其中，地质模型反演数据库具备以模拟出不同测量仪器环境不同地层电阻率等环境下所对应的边界距参数及井眼地层相对倾角，在反演过程中，需要获得相应的真实的随钻作业环境的地层特性参数以及仪器参数，便可得到相应的电磁波电阻率曲线，从而得到包括井眼地层相对倾角、测量点到地层边界距离以及层厚等信息在内的真实的地层参数，进一步实现了快速的反演过程，解决了随钻导向作业中计算量大、计算速度慢的问题，达到了高速高效的目的。
[0134] 具体地，以随钻地层初始模型为初始值，利用梯度下降法，构建目标函数，对比随钻地层初始模型的测井响应结果与实测数据，计算该测井响应与实测数据的残差，确定下降方向及相应的下降步长，即可计算出初步修正后的随钻地层初始模型对应的模型修正量，即初步修正后的随钻地层初始模型。
[0135] 基于上述以构建完成的地质模型反演数据库，通过快速查库法，查找初步修正后的随钻地层初始模型的测井响应的数值，对比初步修正后的随钻地层初始模型的数值(测井响应)与实时测量的数据，以得到新的初始模型(二次修正后的随钻地层初始模型)，进一步将新的初始模型(二次修正后的随钻地层初始模型)的构建结果作为本次反演结果，从而获取到深层的真实地层数据，用以进行深层地层导向作业的数据基础。
[0136] 具体地，快速查库方法包含如下几个步骤：第一，根据随钻地层初始模型的初值模型参数值，按照正演仿真库索引次序进行查找，得到修正后的初始模型对应的测井响应；第二，根据测井响应与实测数据的测井响应对比，建立如下最小二乘目标函数；通过梯度下降方法求解目标函数雅可比矩阵，形成雅可比线性方程组，求解方程组计算目标函数最速下降方向；第三，求解目标函数，在最速下降方向上确定步长，进一步根据求得快速反演初始模型改变方向和改变步长，确定该模型的改变量，改变模型，完成一次模型更新；通过设置循环终止条件，循环调用模型更新过程，直至满足循环终止条件，从而构建新的初始模型，完成快速查库反演处理，得到相应的真实地层参数，进入步骤S150。其中，地层真实参数至少包括地层层位划分数据、地层电阻率、地层自然伽马等，地层层位划分数据包含：地层电阻率值、(仪器)测量点到层边界的距离以及地层层厚等。
[0137] 在步骤S150中，根据通过快速查库法得到的包括井眼地层相对倾角、地层电阻率值、地层层界面位置及层厚在水平位移方向上变化的地层真实参数，对未钻遇地层进行层界面位置预测，进一步对未钻遇地层进行等倾角顺延，预测层界面在沿待钻水平井井轴方向上的变化，计算钻头在目标层内调整的安全距离，用以指导地质导向作业，尤其是钻头的调整。
[0138] 钻头调整的具体实施过程包含如下步骤：
[0139] 第一(步骤S1501)，根据反演得到的地层真实参数中的井眼地层相对倾角，以及实时获取的钻头井斜角测量值，计算地层视倾角，确定钻头方向，并利用如下表达式计算：
[0140] γ＝φ-α (34)
[0141] 其中：γ表示地层视倾角，φ表示反演后得到的井眼地层相对倾角，α表示井斜角。需要说明的是，当γ>0时，地层为下倾地层；当γ<0时，地层为上倾地层。当地层上倾时，为保证钻头在地层合适的位置穿行，需向上调整转头，同样，当地层下倾时，要向下调整钻头以保证钻头不从顶部出层，其中，最优调整角度需按照γ值确定。
[0142] 第二(步骤S1502)根据地层视倾角以及反演出的包括地层电阻率值、地层真倾角γ、地层厚度H的地层真实参数，顺延地层，预测探测范围外的地层电阻率Rt、上下地层电阻率(RT1、RT2)以及地层层厚在水平方向(井轴方向)上的变化，绘制地层二维剖面图。
[0143] 第三(步骤S1503)，根据所述地层二维剖面图、钻头距测量点的距离以及钻头方向，对未钻遇地层进行等倾角顺延的层界面位置预测，进一步计算钻头钻出目标层的距离。
[0144] 图6a是本发明实施例的用于地质导向的钻头调整预测方法的中当钻头井斜角度小于90°情况下，地质导向中钻头位置确定及钻头距地层界面距离的情景示意图。如图6a所示，这种情况下需要利用地层真实参数中的井眼地层相对倾角以及测量点到地层边界距离，计算钻头与地层上界面距离，从而得到钻头与地层下界面距离，用于确定钻头在目标层内的位置，然后，根据钻头与地层下界面距离，预测出钻头钻出地层下界面的距离，并将其作为钻头调整的安全距离。
[0145] 首先，利用井眼地层相对倾角，仪器测量点距地层边界面距离(此处为上边界)、仪器测量点到钻头距离，可利用如下表达式计算钻头与地层上界面距离、钻头与地层下界面距离(如图6a所示)：
[0146] DTBBit-u＝DTB+L*sinφ (35)
[0147] 其中，DTBBit-u表示钻头与地层上界面距离，DTB表示测量点到地层边界距离，L表示钻头距仪器测量点的距离，φ表示井眼地层相对倾角。
[0148] 进一步的，利用如下表达式表示钻头与地层下界面距离：
[0149] DTBBit-d＝H-DTBBit-u (36)
[0150] 其中，DTBBit-d表示钻头与地层下界面距离，H表示真实地层参数中的地层层厚。当DTBBit-d>0，则表示钻头尚在目标层中，当DTBBit-d小于0时则表示钻头已钻入下部地层。
[0151] 最后，依据上述得到的钻头距下界面距离，井眼地层相对倾角，可利用如下表达式预测钻头钻出地层下界面的距离：
[0152] S＝DTBBit-d*tanφ (37)
[0154] 图6b是本发明实施例的用于地质导向的钻头调整预测方法的中当钻头井斜角度大于90°情况下，地质导向中钻头位置确定及钻头距地层界面距离的情景示意图。如图6b所示，这种情况下需要利用地层真实参数中的井眼地层相对倾角以及测量点到地层边界距离，计算钻头与地层下界面距离，从而得到钻头与地层上界面距离，用于确定钻头在目标层内的位置。然后，根据钻头与地层上界面距离，预测出钻头钻出地层上界面的距离，将其作为钻头调整的安全距离。
[0155] 首先，利用井眼地层相对倾角，仪器测量点距地层界面距离(此处为下边界)、仪器测量点到钻头距离，可利用如下表达式计算钻头距下界面距离DTBBit-d、上界面距离DTBBit-u(如图6a所示)：
[0156] DTBBit-d＝DTB+L*sinφ (38)
[0157] 其中，DTBBit-d表示钻头与地层下界面距离，DTB表示测量点到地层边界距离，L表示钻头距仪器测量点的距离，φ表示井眼地层相对倾角。
[0158] 进一步的，利用如下表达式表示钻头与地层上界面距离：
[0159] DTBBit-u＝H-DTBBit-d (39)
[0160] 其中，DTBBit-u表示钻头与地层上界面距离，H表示真实地层参数中的地层层厚。当DTBBit-u>0，则表示钻头尚在目标层中，当DTBBit-u小于0时则表示钻头已钻入下部地层。
[0161] 最后，依据上述得到的钻头距上界面距离，井眼地层相对倾角，可利用如下表达式预测钻头钻出地层上界面的距离：
[0162] S＝DTBBit-u*tanφ (40)
[0163] 式中，S表示钻头钻出地层上界面的距离。此时，钻井工程师应根据井眼地层相对倾角、钻头钻出地层上界面的距离等信息进行提前预警，并根据钻井参数进行风险评估，确保钻头不钻出目标层。
[0164] 图7是本发明实施例的用于地质导向的钻头调整预测方法的地质导向实时反演剖面图(地层二维剖面图)。如图7所示，图中自下向上第一道为地质模型二维剖面道；第二道为测量点的深度道；第三道为相位差电阻率道；第四道为幅度比电阻率道；第五道为地层边界指示信号道；第六道为方位伽马成像道。
[0165] 本发明联合水平井中随钻方位伽马成像测井数据和随钻电磁波电阻率测井数据进行地质导向，先通过对邻井和/或导眼井数据的反演，获得初始地层测井参数和地层层位，其次，利用方位伽马成像数据计算地层倾角，并且利用随钻电磁波电阻率曲线提取边界距指示信号计算地层边界距，实时更新地层初始模型。在更新后的地层模型上，利用解析法数值仿真算法建立快速反演库，结合梯度下降方法进行实测数据的快速反演，获得地层真实电阻率、相对倾角、边界距等参数。进一步，通过井眼轨迹数据，计算地层视倾角，预测钻头距边界距离，并计算钻头调整安全距离，指导地质导向钻头调整。本发明能从实测数据中获得地层倾角、层界面位置和仪器与层界面相对关系，继而能够计算地质导向中钻头调整安全距离，是生产中迫切需要的一种数据处理技术，同时本发明充分发挥各类测井数据的探测优势，优势互补，综合利用，提高测井数据利用效率，在不增加测井项目的情况下，能够从已有数据中挖掘更多、更丰富地层信息。
[0166] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
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