李建華

摘 要：針對(duì)各種復(fù)雜巖性的識(shí)別，最直接可靠的方法是依據(jù)井壁取心或成像測(cè)井，但兩者均因成本高、耗時(shí)長(zhǎng)，無(wú)法在每口井中普及；因此，如何能有效應(yīng)用常規(guī)測(cè)井資料對(duì)復(fù)雜巖性進(jìn)行識(shí)別成為業(yè)內(nèi)共同面對(duì)的難題。在綜合調(diào)研基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)常用的圖版法、交會(huì)圖（二維、三維）法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、模糊聚類法其優(yōu)劣性進(jìn)行對(duì)比分析，指出復(fù)雜巖性識(shí)別時(shí)應(yīng)優(yōu)選方法，為快速、準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)復(fù)雜儲(chǔ)層巖性提供技術(shù)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：常規(guī)測(cè)井資料；巖性識(shí)別；對(duì)比；優(yōu)選

巖性識(shí)別是儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的核心工作之一，也是求解儲(chǔ)層參數(shù)的基礎(chǔ)。由于鉆井取心有限，最可靠的手標(biāo)本法和薄片鑒定法無(wú)法在每口井進(jìn)行使用；分辨能力較高的成像測(cè)井考慮測(cè)井成本高也無(wú)法普及；所以利用常規(guī)測(cè)井方法識(shí)別巖性也就成了必然。巖性識(shí)別方法較多，國(guó)內(nèi)外普遍采用的有圖版法、二維（三維）交會(huì)圖法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、模糊聚類法、最優(yōu)化法、支持向量機(jī)法、主成分分析法等。圖版法、交會(huì)圖法一般選取2～3個(gè)測(cè)井參數(shù)建立解釋圖版或交會(huì)圖，由于該類方法使用參數(shù)少，識(shí)別時(shí)相對(duì)簡(jiǎn)單、方便。如果儲(chǔ)層礦物成分及

孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不同巖性的測(cè)井參數(shù)會(huì)存在嚴(yán)重的交叉現(xiàn)象，運(yùn)用圖版法或交會(huì)圖法識(shí)別巖性存在一定的難度。但選用相應(yīng)數(shù)學(xué)物理方法后可將前述難題降低，部分程度上可以提高巖性識(shí)別的精度。特別是在巖心資料、綜合測(cè)井資料較少的情況下，數(shù)學(xué)物理方法更是一種有效的識(shí)別手段。本文重點(diǎn)針對(duì)各類識(shí)別方法及其應(yīng)用條件進(jìn)行優(yōu)選分析，特別是應(yīng)對(duì)復(fù)雜巖性時(shí)，如何在最短時(shí)間內(nèi)作出合理評(píng)判，達(dá)到快速識(shí)別的效果。

2 巖性識(shí)別方法及實(shí)例分析

通過(guò)前期廣泛調(diào)研可以看出，鑒于各油田區(qū)塊地質(zhì)構(gòu)造、沉積環(huán)境不同，巖性差異較大，針對(duì)碎屑巖、碳酸鹽巖、火成巖等識(shí)別方法也不盡相同。盡管前人提出的方法較多，總體歸納起來(lái)大致可分為以下三類：①以基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)類為代表的圖版法；②以統(tǒng)計(jì)分析類為代表的交會(huì)圖法（二維、三維）；③以數(shù)學(xué)物理方法類為代表的有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、模糊聚類法、支持向量機(jī)法、主成分分析法、Fisher判別法、最優(yōu)化法等。

2.1圖版法。圖版法是根據(jù)純巖石的測(cè)井響應(yīng)關(guān)系建立的理論圖版，是測(cè)井解釋和數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)。目前該類圖版來(lái)源以油田實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù)，主要有中子—密度、中子—聲波、聲波—密度、密度—巖石光電吸收截面指數(shù)等。相對(duì)來(lái)說(shuō)，中子—密度具有較高的分辨率（各巖性之間的距離較大），而且還可以用做油氣校正。其次是中子—聲波圖版，原因是聲波測(cè)井要受地層壓實(shí)程度等影響。對(duì)于常規(guī)巖性的識(shí)別能力，聲波—密度效果最差，但該方法對(duì)巖鹽、石膏和硬石膏等蒸發(fā)巖類具有較強(qiáng)的分辨能力。以M工區(qū)為例，其沉積體系總體以扇三角洲為主，由于近物源快速堆積，搬運(yùn)距離短，其分選、磨圓均不好，結(jié)構(gòu)成熟度也較差，儲(chǔ)層巖性主要為礫巖、砂礫巖和礫狀砂巖、細(xì)砂巖等。對(duì)于快速沉積的砂礫巖地層成分，由于礫徑變化非常劇烈，從測(cè)井角度講，巖石中礫巖、砂礫巖和礫狀砂巖骨架基本接近，采用圖版法運(yùn)用補(bǔ)償中子—補(bǔ)償密度交會(huì)識(shí)別礫巖、砂礫巖和砂巖的巖性時(shí)，各種巖性測(cè)井響應(yīng)值大部分交叉在一起；補(bǔ)償中子—補(bǔ)償聲波交會(huì)雖然能將砂巖分開，但對(duì)于粒度較大的巖石，如砂礫巖、礫巖仍無(wú)法分清。圖版法的缺陷還體現(xiàn)在井壁崩落、坍塌嚴(yán)重的井段，擴(kuò)大的井眼尺寸甚至超出儀器的探測(cè)深度，這時(shí)測(cè)井資料受井筒影響非常大，運(yùn)用圖版法識(shí)別這些特殊巖性時(shí)，基本達(dá)不到識(shí)別的效果。

2.2 交會(huì)圖法。

交會(huì)圖法是一種對(duì)測(cè)井特征值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的技術(shù)，常用的交會(huì)方法有二維、三維甚至多維等。它是把各種測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)在平面圖或空間上進(jìn)行交會(huì)，根據(jù)交會(huì)點(diǎn)的坐標(biāo)定出所求參數(shù)的數(shù)值、范圍或者區(qū)間。交會(huì)圖一般步驟：首先優(yōu)選對(duì)巖性影響較大的測(cè)井曲線參數(shù)如自然伽馬、深側(cè)向電阻率、補(bǔ)償聲波時(shí)差、補(bǔ)償密度、補(bǔ)償中子等，選擇2種或2種以上測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)在坐標(biāo)系中進(jìn)行二維或多維交會(huì)，根據(jù)已有的巖心巖性資料，對(duì)坐標(biāo)系中數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)定，編制出相應(yīng)的交會(huì)圖版。運(yùn)用二維交會(huì)的手段對(duì)不同粒度的巖性進(jìn)行識(shí)別，從聲波-電阻率交會(huì)看，當(dāng)電阻率小于8Ω·m時(shí)，基本能將粒徑較小的細(xì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖和粒徑較大的礫巖、砂礫巖、砂 巖 分 開；在 此 基 礎(chǔ) 上，當(dāng) 補(bǔ) 償 聲 波 小 于

250us/m時(shí)，礫巖測(cè)井響應(yīng)值基本固定在某一區(qū)域，只是有少量砂礫巖交叉在里面；結(jié)合對(duì)粒徑較大的巖性進(jìn)一步剝離，可以看出，當(dāng)補(bǔ)償中子大于0.135時(shí)，以 砂 礫 巖 為 主，補(bǔ) 償 中 子 小 于0.135的部分則基本是礫巖?？梢?，通過(guò)運(yùn)用二維交會(huì)的方法，在一定程度上解決了以上圖版法對(duì)于粒徑較大的巖石在巖性識(shí)別上難題，但步驟相對(duì)繁瑣。三維交會(huì)相對(duì)二維交會(huì)最大的特點(diǎn)在于，二維交會(huì)只能以面的形式區(qū)分不同的巖性，而三維交會(huì)則在空間上通過(guò)對(duì)區(qū)域的劃分來(lái)達(dá)到識(shí)別的目的。

2.3人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程一般分兩步：其一是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，包括網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)規(guī)則、構(gòu)造訓(xùn)練等；其二是網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，通過(guò)對(duì)以上構(gòu)造的訓(xùn)練集進(jìn)行訓(xùn)練，通過(guò)修改權(quán)系數(shù)，使網(wǎng)絡(luò)輸出逼近期望輸出；在網(wǎng)絡(luò)能量最小的情況下，即獲得了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)用模型，然后處理實(shí)際數(shù)據(jù)。采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法對(duì)N井進(jìn)行巖性識(shí)別時(shí)，首先要建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；選取與巖性類別關(guān)聯(lián)較大的自然電位（SP）、補(bǔ)償聲波（AC）、視電阻率（RT）曲線參數(shù)作為輸入神經(jīng)元；以巖性類型為決策屬性作為隱含層，它們與外界沒有直接的關(guān)系，但其狀態(tài)的改變能影響輸入輸出之間的關(guān)系；輸出層由巖性代碼1個(gè)神經(jīng)元組成，代表巖性的分類。模型建立后選取測(cè)井特征值和相應(yīng)的錄井巖性結(jié)論作為網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練樣本，通過(guò)三層網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練。

2.4 模糊聚類法.模糊聚類是采用模糊數(shù)學(xué)方法，依據(jù)客觀事物間的特征、親疏程度和相似性，通過(guò)建立模糊相似關(guān)系對(duì)客觀事物進(jìn)行分類的一門多元技術(shù)。其算法主要應(yīng)用模糊變換原理和貼近規(guī)則，考慮與被評(píng)判的事物相關(guān)的各個(gè)因素，對(duì)其做綜合評(píng)判；最終在評(píng)判某個(gè)事物時(shí)，可以將評(píng)價(jià)結(jié)果分成一系列不同類型。其最核心的過(guò)程是如何通過(guò)測(cè)井響應(yīng)確定評(píng)價(jià)矩陣R和因素重要程度模糊子集A。模糊聚類法處理時(shí)同樣選取與巖性類別關(guān)聯(lián)較大的自然電位、補(bǔ)償聲波、視電阻率曲線，將這三條曲線確定為著眼因素。為實(shí)現(xiàn)地層巖相的定性解釋，再將SP、AC、RT分別做歸一化處理.從測(cè)井響應(yīng)特征值出發(fā)，結(jié)合錄井資料，選取具有代表性的砂礫巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖四種巖性特征的資料點(diǎn)，應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法分析測(cè)井資料，分別統(tǒng)計(jì)出每類儲(chǔ)層的期望值，并考慮測(cè)井曲線在評(píng)價(jià)巖性類別的分形特征，構(gòu)造評(píng)價(jià)矩陣和重要程度集，經(jīng)過(guò)多次的正、反演比較，得到結(jié)果.

3各方法優(yōu)劣分析

1）圖版法。地層中的天然氣、泥質(zhì)、次生孔隙及井眼擴(kuò)大的影響會(huì)使交會(huì)點(diǎn)發(fā)生偏離。天然氣使N和ρb均降低，使未壓實(shí)地層的聲波時(shí)差Δt增大。泥質(zhì)使交會(huì)點(diǎn)往泥巖點(diǎn)（由鄰近泥巖的測(cè)井值確定）偏離?？p洞孔隙使ρb減小，使N增大。井眼擴(kuò)大使ρb明顯減小，使N明顯增大，還使地層界面附近的Δt值不穩(wěn)定。總體來(lái)說(shuō)，該方法受井眼影響較大，使用時(shí)應(yīng)先對(duì)測(cè)井值進(jìn)行井眼、泥質(zhì)、油氣等影響作適當(dāng)校正，否則識(shí)別效果較差。但該方法操作簡(jiǎn)單，能對(duì)井眼條件好，巖性相對(duì)簡(jiǎn)單的地層進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)快速評(píng)判。2）二維交會(huì)法。二維交會(huì)圖的巖性界限劃分沒有具體標(biāo)準(zhǔn)，人為因素影響較大，具有經(jīng)驗(yàn)豐富的解釋人員在針對(duì)本地區(qū)儲(chǔ)層中的識(shí)別準(zhǔn)確度較高。復(fù)雜巖性需要通過(guò)對(duì)多個(gè)二維交會(huì)圖逐步剝離，組合判斷才能達(dá)到識(shí)別效果。同樣該方法操作簡(jiǎn)單，適用于作工區(qū)研究的基礎(chǔ)工作，是一種較實(shí)用的識(shí)別手段。3）三維交會(huì)法。三維交會(huì)圖在二維的基礎(chǔ)上多加一維信息，將識(shí)別的模式從面的概念轉(zhuǎn)換到空間上，在空間劃分區(qū)間形成標(biāo)準(zhǔn)。相比二維來(lái)說(shuō)，省去相對(duì)繁瑣的剝離步驟，更直觀。該方法操作相對(duì)簡(jiǎn)單，適用于作理論、科學(xué)研究，是一種較實(shí)用的識(shí)別手段；但對(duì)于測(cè)井響應(yīng)交叉嚴(yán)重的巖性，該方法仍無(wú)法達(dá)到較好的識(shí)別效果。4）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)學(xué)相比，具有其自身的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于巖性復(fù)雜，常規(guī)手段所需要的信息量較大。應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以盡可能地利用各種測(cè)井信息對(duì)研究目標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。但該方法也具有它的局限性，操作相對(duì)上述幾類方法要復(fù)雜；在不同區(qū)塊應(yīng)用時(shí)，須重新考慮樣本的數(shù)量、模式和測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的完備性以及誤差容限等因素。5）模糊聚類法。模糊聚類法與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)類似，均是運(yùn)用多種信息對(duì)巖性作綜合判斷，特別是對(duì)于一些薄互層、夾層的劃分，具有較高的分辨率；該方法也具有它的局限性，操作相對(duì)復(fù)雜；而且只有訓(xùn)練樣本趨于無(wú)窮大時(shí)，其性能才能在理論上得以保證。

參考文獻(xiàn)

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