程道解, 萬(wàn)金彬, 王慧, 白松濤, 張昊, 鄭偉群

(中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司, 陜西 西安 710077)

0 引 言

常規(guī)測(cè)井資料處理方法均為逐點(diǎn)處理,這是一種以飽和度計(jì)算為核心的自動(dòng)化處理半自動(dòng)化解釋的方法。該方法通過(guò)確定模型或者最優(yōu)化迭代[1],逐點(diǎn)計(jì)算儲(chǔ)層巖石骨架、泥質(zhì)、孔隙流體等組分的體積含量,并根據(jù)處理得到的數(shù)值大小和處理觀察所得的曲線間組合特征、層內(nèi)變化特征,綜合得出最終的解釋成果。

測(cè)井分層處理解釋從地質(zhì)角度入手,將整個(gè)儲(chǔ)層作為一個(gè)整體,開展層內(nèi)特征的獲取,其信息既包括目前逐點(diǎn)解釋工作中涉及的定量部分,如組分含量、飽和度信息等常規(guī)定量信息,也包括逐點(diǎn)解釋工作中涉及的人為經(jīng)驗(yàn)部分,如層內(nèi)差異、曲線間相關(guān)關(guān)系等,最終的目標(biāo)是將上述信息按照巖性、儲(chǔ)集性、含油氣性等不同類型實(shí)現(xiàn)定量描述和優(yōu)化組合[2],利用統(tǒng)計(jì)回歸、聚類、人工智能模式識(shí)別等數(shù)學(xué)手段建模,實(shí)現(xiàn)真正的定量化、全自動(dòng)化處理解釋。

1 分層處理解釋的主要特點(diǎn)

分層解釋更接近于一種面向地質(zhì)對(duì)象[3]的測(cè)井解釋方法,即圍繞儲(chǔ)層這一地質(zhì)對(duì)象開展全方位描述和研究。對(duì)儲(chǔ)層對(duì)象整體的描述即測(cè)井屬性[4]。測(cè)井屬性所包含和表達(dá)的地質(zhì)信息即地質(zhì)屬性,分層解釋更利于挖掘地質(zhì)對(duì)象蘊(yùn)含于測(cè)井資料中的信息。圖1展示了逐點(diǎn)解釋與分層解釋之間的差異。前人研究認(rèn)為測(cè)井信息對(duì)地質(zhì)對(duì)象的描述具有對(duì)應(yīng)性、專屬性、統(tǒng)一性[5]等特點(diǎn)。相比較于逐點(diǎn)解釋,分層解釋具備以下特點(diǎn)。

(1) 信息表征更為合理。測(cè)井曲線經(jīng)分層處理后可消除或減少非地層因素的影響,突出地層巖性及所含流體性質(zhì)的變化,提高表征精度。

(2) 信息量更大。除了可獲取逐點(diǎn)解釋所涉及的所有測(cè)井響應(yīng)信息外,還可定量獲取大量的層內(nèi)非均質(zhì)、曲線間相關(guān)性等信息。

(3) 應(yīng)用前景更好。分層處理資料面向基于數(shù)理統(tǒng)計(jì)或者人工智能模型的解釋方法,在層屬性的表征上存在更大的擴(kuò)展性和靈活性的同時(shí),也允許且便于嵌入測(cè)井響應(yīng)值的反演算法,實(shí)現(xiàn)真測(cè)量值基礎(chǔ)上的測(cè)井解釋。

圖1 逐點(diǎn)解釋與分層解釋的差別

2 分層處理解釋設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

在以逐點(diǎn)解釋為框架的測(cè)井主流解釋軟件中,要實(shí)現(xiàn)分層解釋,其中的層信息的表征、層屬性的優(yōu)化提取、基于層屬性的解釋標(biāo)準(zhǔn)建立等工作都需要重新設(shè)計(jì)。以實(shí)際工作中完成的分層解釋模塊SliceIP為例,說(shuō)明分層解釋方法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的步驟。分層解釋模塊主體功能包括自動(dòng)分層、特征量(屬性)提取、處理解釋建模3部分。①分層、特征量提取以及處理解釋方法均按名字調(diào)用;②其中特征量提取模式和解釋建?？勺远x和擴(kuò)展;③必須確保處理解釋方法與特征量提取方法的相關(guān)性,即圖2中名為“王官屯”的線性回歸模型、名為“舍女寺”的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、以及名為“聯(lián)盟”的聚類模型,其輸入部分必須都是名為“屬性測(cè)試”的特征量提取模型獲取的信息。

圖2 分層解釋主界面設(shè)計(jì)

2.1 層信息的表征

如圖3所示,模塊提供了“分形盒維數(shù)”等13個(gè)單屬性和“電物歸一化差”等12個(gè)曲線間組合屬性。在輸入曲線為常規(guī)9條的情況下,總屬性個(gè)數(shù)理論上為129個(gè)(曲線數(shù)×單屬性數(shù)+組合屬性)。

圖3 層屬性模式化提取的程序界面展示

(3) 電物歸一化差(GYHC)是定性解釋常用的含油氣識(shí)別特征之一,即某一刻度下電性曲線和物性曲線的疊合面積。

(1)

(4) 電物一階吻合度WHD是定性解釋常用的含油氣識(shí)別特征之一,即電性對(duì)物性變化的響應(yīng)程度,如物性變好,電性變高,則含油氣的可能性較大(通常在較高礦化度地層水情況下是正確的,需要注意的是淺層低礦化度水層也會(huì)表現(xiàn)出該特征)。

其中,ΔX=Xi-Xi-1

(2)

(5) 阿爾奇飽和度均值,即給定a、b、m、n參數(shù)條件下,阿爾奇模型計(jì)算所得飽和度的層內(nèi)均值。

此外,還有裂縫指數(shù)、儲(chǔ)層品質(zhì)因子等層屬性。屬性庫(kù)可以擴(kuò)展,隨著研究的深入,越來(lái)越多的敏感且信息有效的屬性會(huì)被加入,并實(shí)現(xiàn)程序自動(dòng)提取。

2.2 層屬性的模式化提取

單屬性只涉及單曲線的層內(nèi)統(tǒng)計(jì)特征提取,如對(duì)聲波提取層內(nèi)差分變化密度,表達(dá)儲(chǔ)層層內(nèi)縱向非均質(zhì)性。組合屬性是對(duì)多曲線層內(nèi)統(tǒng)計(jì)特征的提取,如電物一階吻合度是對(duì)層內(nèi)電性、物性曲線的衍生計(jì)算量開展屬性提取。

層屬性的模式化提取即對(duì)多個(gè)屬性的組合模式實(shí)現(xiàn)按名定義、保存和調(diào)用(見圖3)。右側(cè)表框中的22個(gè)屬性即是名為“唐家河圖版”的特征量格式的詳細(xì)信息。程序處理過(guò)程中,只需要調(diào)用名為“唐家河圖版”的特征量格式,即可實(shí)現(xiàn)上述22個(gè)屬性的逐層批量提取。

2.3 基于層屬性的解釋標(biāo)準(zhǔn)建立

層屬性提取工作提供了一組待研究的數(shù)據(jù),對(duì)這組數(shù)據(jù)開展的量化解釋評(píng)價(jià)工作就是基于層屬性的解釋標(biāo)準(zhǔn)建立,可提供“線性回歸”、“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識(shí)別”、“聚類分析”這3類建模。以含油氣水層的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識(shí)別為例,建模中需要提供樣本的層屬性、樣本的解釋結(jié)論(轉(zhuǎn)換成矩陣模式),進(jìn)行樣本訓(xùn)練并形成映射信息,便于新井處理解釋時(shí)調(diào)用。

2.4 編程實(shí)現(xiàn)

利用Lead3.0平臺(tái)開發(fā)包編程實(shí)現(xiàn)了上述主要過(guò)程,形成了名為SliceIP.dll的分層處理解釋模塊,已經(jīng)在實(shí)際工作中用于資料處理。

3 應(yīng)用效果

為驗(yàn)證分層處理解釋具備實(shí)用價(jià)值,開展了一系列應(yīng)用嘗試。對(duì)某研究區(qū)不同井中一系列已經(jīng)得到試油驗(yàn)證的層開展了針對(duì)性層屬性提取,并對(duì)層特征量開展了相應(yīng)的數(shù)理處理,以便探索層屬性的優(yōu)勢(shì)特征及物理意義。圖4、圖5分別為對(duì)表1開展聚類分析形成的聚類樹、主成分分析形成的基于主成分的油氣水層識(shí)別圖版效果圖。

圖4聚類樹下方標(biāo)明的紅、粉紅、藍(lán)、黑色分別對(duì)應(yīng)油層、油水同層、水層、干層4種試油結(jié)果,顯然對(duì)相關(guān)參數(shù)的聚類分析工作將油層顯著地與其他層區(qū)分開。水層、干層一定程度上也得到了很好區(qū)分,并且從數(shù)理上對(duì)干層、水層內(nèi)部存在不同的類型也有了直觀劃分(干層含絕對(duì)致密型和高泥質(zhì)型)。

圖5是對(duì)表1提取的層屬性開展了主成分分析,并利用形成的主成分A、主成分B(具體計(jì)算公式見圖5)2個(gè)參數(shù)進(jìn)行了解釋圖版的建立,圖版上,跨區(qū)塊、層系的不同試油層的主成分特征量,有效地將油層、水層、干層區(qū)分開。該工作證明由于某些定性認(rèn)識(shí)的介入(對(duì)定性認(rèn)識(shí)進(jìn)行定量化表征),新的圖版或者說(shuō)分層解釋本身具備一定的跨區(qū)塊、跨層系的適應(yīng)性。

表1 部分層的特征量提取結(jié)果表

圖4 層屬性聚類分析結(jié)果示意圖

圖5 基于層屬性的主成分分析圖版

4 結(jié) 論

(1) 分層處理解釋方法通過(guò)將定性認(rèn)識(shí)定量化表征,提高了處理解釋的數(shù)值化程度。

(2) 由于引進(jìn)層內(nèi)信息,分層處理解釋方法豐富了處理解釋中的信息輸入量和用途,并且豐富了常規(guī)測(cè)井資料處理解釋的方法途徑。

(3) 分層處理解釋中引入的模式識(shí)別等處理手段,增強(qiáng)了解釋評(píng)價(jià)過(guò)程的客觀性。

(4) 分層處理解釋中層屬性具有較大的可擴(kuò)展性,可保證該方法的進(jìn)一步應(yīng)用挖掘和持續(xù)改進(jìn)。

參考文獻(xiàn):

[1] 孫建孟, 王永剛. 地球物理資料綜合應(yīng)用 [M]. 東營(yíng): 中國(guó)石油大學(xué)出版社, 2001.

[2] 郭海湘, 諸克軍, 習(xí)鳳琴, 等. 石油勘探信息管理中儲(chǔ)層屬性優(yōu)化方法 [J]. 系統(tǒng)管理學(xué)報(bào), 2008, 17(1): 87-91.

[3] 張敏娜, 林國(guó)璋, 劉玉樹. 地質(zhì)屬性模型框架 [J]. 微計(jì)算機(jī)信息, 2001, 17(1): 62-64.

[4] 董經(jīng)利. 測(cè)井屬性在砂礫巖地層評(píng)價(jià)中應(yīng)用初探 [J]. 石油天然氣學(xué)報(bào): 江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào), 2010, 32(1): 81-85.

[5] 李浩, 劉雙蓮. 測(cè)井信息的地質(zhì)屬性研究 [J]. 地球物理學(xué)進(jìn)展, 2009, 24(3): 994-999.

[6] 康永尚. 現(xiàn)代數(shù)學(xué)地質(zhì) [M]. 北京: 石油工業(yè)出版社, 2009.

[7] 魏蓮, 肖慈珣. 用自組織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法實(shí)現(xiàn)測(cè)井相定量識(shí)別 [J]. 物探化探計(jì)算技術(shù), 2001, 23(4): 324-327.