楊懷杰，喬寶強(qiáng)，馮延強(qiáng)

（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029）

小口徑測(cè)井資料處理解釋系統(tǒng)在砂巖型鈾礦勘探中具有廣泛的應(yīng)用，在儲(chǔ)量計(jì)算和地層分析方面能夠滿足地質(zhì)精細(xì)化解釋的需求。2005年核工業(yè)系統(tǒng)研發(fā)了一套鈾礦測(cè)井資料處理解釋系統(tǒng)，并且在核工業(yè)系統(tǒng)中廣泛的應(yīng)用。但是現(xiàn)有的處理解釋軟件還存在諸多的問題，如缺少測(cè)井曲線深度歸位功能、缺少環(huán)境校正和標(biāo)準(zhǔn)化模塊、地層參數(shù)計(jì)算不全面、缺少單孔綜合解釋和多孔分析等模塊。該系統(tǒng)與煤田、油田系統(tǒng)內(nèi)的先進(jìn)測(cè)井處理解釋軟件相比，還存在一定差距。

針對(duì)核工業(yè)系統(tǒng)測(cè)井軟件發(fā)展的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了一套針對(duì)小口徑的砂巖型鈾礦測(cè)井資料處理解釋軟件，該軟件有鉆孔數(shù)據(jù)管理、預(yù)處理模塊、地層參數(shù)計(jì)算、地層巖性識(shí)別、定量γ解譯、測(cè)斜數(shù)據(jù)處理、單孔綜合解釋和多孔分析等模塊。在地質(zhì)解釋方面，能夠?qū)崿F(xiàn)地層劃分、沉積相分析和多孔地層對(duì)比等功能，能為砂巖型鈾礦預(yù)測(cè)和勘查提供技術(shù)支撐。

1 軟件系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

1.1 軟件系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)軟件的整體框架，軟件界面設(shè)計(jì)分為3個(gè)區(qū)域，上方為菜單欄和常用工具欄，菜單欄設(shè)置有文件、編輯、視圖、工具、幫助等控件，工具欄設(shè)置有縱橫比例尺、矢量鍵選擇等常用的功能控件；左下方為模塊功能，設(shè)置有鉆孔數(shù)據(jù)管理、預(yù)處理模塊、地層參數(shù)計(jì)算、地層巖性識(shí)別、定量γ解譯、測(cè)斜數(shù)據(jù)處理、單孔綜合解釋和多孔分析等模塊；右下方為圖片編輯和顯示區(qū)域（圖1）。

1.2 軟件的模塊和功能

圖1 軟件設(shè)計(jì)界面示意圖Fig.1 The schematic interface of software design

軟件共設(shè)計(jì)有8個(gè)模塊，分別為鉆孔數(shù)據(jù)管理、測(cè)井資料預(yù)處理、地層參數(shù)計(jì)算、地層巖性識(shí)別、定量γ解譯、測(cè)斜數(shù)據(jù)處理、單孔綜合解釋和多孔分析。測(cè)井資料預(yù)處理結(jié)果、地層參數(shù)計(jì)算結(jié)果、地層巖性識(shí)別結(jié)果、定量γ解譯結(jié)果、測(cè)斜數(shù)據(jù)處理結(jié)果以及單孔綜合解釋結(jié)果均保存在鉆孔數(shù)據(jù)管理模塊下 （圖2）。

測(cè)井資料預(yù)處理模塊有7個(gè)功能，先后順序分別為曲線拼接、數(shù)據(jù)修正、深度歸位、環(huán)境校正、曲線計(jì)算、曲線數(shù)字化和文件標(biāo)準(zhǔn)化輸出。軟件設(shè)計(jì)有單孔綜合解釋和多孔分析等地質(zhì)功能，可以實(shí)現(xiàn)地層劃分、沉積相分析、地層對(duì)比和砂體對(duì)比等。

2 軟件各模塊功能

2.1 鉆孔數(shù)據(jù)管理模塊

鉆孔數(shù)據(jù)管理模塊設(shè)計(jì)三級(jí)項(xiàng)目樹，一級(jí)為工區(qū)名稱，二級(jí)為鉆孔名稱，三級(jí)為每個(gè)鉆孔所有鉆孔資料。在工區(qū)內(nèi)建立新的鉆孔時(shí)，需要完善該鉆孔的基本信息，包括鉆探深度、測(cè)井深度、方位角、傾角、坐標(biāo)、高程、鉆孔類型等。三級(jí)項(xiàng)目樹不僅包括該鉆孔的測(cè)井曲線，還包括處理模塊處理解釋的地層參數(shù)、地層巖性、地層劃分、定量γ解譯和測(cè)斜處理結(jié)果，后期單孔綜合解釋柱狀圖和多孔分析可以直接調(diào)用此模塊的資料，然后人機(jī)交互繪制綜合成果圖。

軟件設(shè)計(jì)要能兼容同類軟件的多種數(shù)據(jù)格式和成果文件數(shù)據(jù)，例如國(guó)際石油測(cè)井處理解釋軟件中的Landmark、Discovery、Petrel、IPM等。所有保存圖片的路徑下都可保存為emfcgmdxf等矢量兼容格式，利用CorelDRAW、 GeoMap、 Kingdom、 GPTMAP、MAPGIS等軟件均可編輯此模塊生成的圖片。

2.2 測(cè)井資料預(yù)處理

由于野外測(cè)井作業(yè)環(huán)境的許多隨機(jī)因素影響，各條測(cè)井曲線之間深度往往難以保持一致，且各條測(cè)井曲線幅度也不可避免地受到許多非地層測(cè)量因素的影響。因此，測(cè)井資料預(yù)處理是測(cè)井解釋的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)工作，是保證測(cè)井解釋與數(shù)據(jù)處理結(jié)果精度的重要前提［1］。

通過調(diào)研不同測(cè)井資料采集系統(tǒng)下砂巖型鈾礦原始地球物理測(cè)井資料普遍面臨的問題，預(yù)處理模塊主要包括以下功能：曲線拼接、數(shù)據(jù)修正、深度歸位、環(huán)境校正、曲線數(shù)字化等。

2.2.1 曲線拼接

多次完井或同一次完井的多次測(cè)量，或人為去掉儀器遇阻遇卡的井段，需要將多次測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，最后形成一條完整的測(cè)井曲線。

2.2.2 數(shù)據(jù)修正

修正原始測(cè)井曲線因井眼垮塌或噪音等影響造成的曲線異常值，采用人機(jī)交互模式在曲線圖上直接拖拉數(shù)據(jù)點(diǎn)修改曲線值。

2.2.3 深度歸位

為了解決不同探管在采集數(shù)據(jù)過程中遇卡或者電纜張力不一致等問題導(dǎo)致的測(cè)井曲線間存在的深度差，以自然伽馬曲線為目標(biāo)曲線，將自然電位、電阻率、密度等測(cè)井曲線進(jìn)行自動(dòng)深度歸位。

2.2.4 環(huán)境校正

在井眼和泥漿質(zhì)量不好的情況下，測(cè)井曲線會(huì)發(fā)生歪曲，這時(shí)就需要對(duì)測(cè)井曲線進(jìn)行校正，需要校正的測(cè)井曲線主要有自然伽馬、密度、電阻率、聲波時(shí)差、 補(bǔ)償中子等［2］。

2.2.5 曲線計(jì)算

提供對(duì)單條和多條測(cè)井曲線的計(jì)算，包括原始采集數(shù)據(jù)的AD值轉(zhuǎn)化、曲線重構(gòu)等。

2.2.6 曲線數(shù)字化

將一些年代久遠(yuǎn)的紙質(zhì)鉆孔曲線圖讀取到軟件中，進(jìn)行數(shù)字化處理，方便后期測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的管理、計(jì)算、儲(chǔ)存和調(diào)用。

2.2.7 文件標(biāo)準(zhǔn)化輸出

為了便于后期測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的管理、計(jì)算、儲(chǔ)存和查詢，建立統(tǒng)一的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)文件標(biāo)準(zhǔn)，將預(yù)處理后的測(cè)井文件統(tǒng)一格式后輸出，輸出文件為文本格式，保存在鉆孔數(shù)據(jù)管理模塊三級(jí)樹下。

2.3 地層參數(shù)計(jì)算

建立砂巖地層參數(shù)解釋模型，計(jì)算地層的泥質(zhì)含量、砂巖含量、孔隙度、滲透率和含水飽和度等地層參數(shù)。

2.4 地層巖性識(shí)別

綜合多種測(cè)井曲線獲得巖性信息成為巖性識(shí)別的主要途徑［3］。該軟件設(shè)計(jì)了兩種方法識(shí)別地層巖性，一種是由經(jīng)驗(yàn)豐富的測(cè)井人員在測(cè)井曲線圖上建立巖性道，根據(jù)多條曲線的整體變化趨勢(shì)和該地區(qū)的巖石類型，人機(jī)交互解釋地層巖性；另一種是根據(jù)多元統(tǒng)計(jì)分析方法精細(xì)化和自動(dòng)化識(shí)別巖性，詳細(xì)步驟如下（圖3）：

1）利用頻率直方圖分析不同巖性不同測(cè)井曲線的測(cè)井響應(yīng)特征，確定對(duì)不同巖性反應(yīng)敏感的測(cè)井曲線，利用這些測(cè)井曲線參與巖性識(shí)別。

2）對(duì)參與巖性識(shí)別的測(cè)井曲線進(jìn)行小波分解和重構(gòu)，提高測(cè)井曲線的分辨率［4］。首先，通過分析測(cè)井曲線固定小波函數(shù)不同尺度分解后的低頻部分與相應(yīng)測(cè)井曲線的平均誤差曲線，確定最優(yōu)分解尺度；然后，通過分析不同小波函數(shù)固定尺度分解后的低頻部分與相應(yīng)測(cè)井曲線的平均誤差曲線，確定最優(yōu)小波函數(shù)。最后，對(duì)相應(yīng)測(cè)井曲線進(jìn)行最優(yōu)小波函數(shù)和最優(yōu)尺度下的分解，確定反映地層界面信息的高頻部分，對(duì)其加權(quán)處理，重構(gòu)新的測(cè)井曲線。

將參與巖性識(shí)別的所有測(cè)井曲線均重復(fù)步驟2），提高每條測(cè)井曲線的縱向分辨率。

4）計(jì)算待測(cè)樣本與每種巖性聚類中心的海明貼近度［6］，通過分析貼近度曲線總體變化趨勢(shì)，進(jìn)而確定待測(cè)巖石樣本類型。

圖3 巖性識(shí)別流程圖Fig.3 The flow chart of lithology identification

2.5 γ解譯模塊

該模塊為核工業(yè)系統(tǒng)的一個(gè)特色內(nèi)容，目的是根據(jù)鉆孔的井徑、定量γ測(cè)井以及一些標(biāo)定系數(shù)和測(cè)試數(shù)據(jù)確定含鈾層起止深度、品位和厚度。該模塊遵循《γ測(cè)井規(guī)范》［7］，調(diào)用預(yù)處理后測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)文件和巖性識(shí)別結(jié)果，輸入中間參數(shù)，利用反褶積和給定含量法自動(dòng)輸出解譯結(jié)果。

2.6 測(cè)斜數(shù)據(jù)處理模塊

為了檢驗(yàn)鉆機(jī)的鉆孔施工質(zhì)量，利用測(cè)斜數(shù)據(jù)計(jì)算鉆孔彎曲度校正情況，繪制鉆孔井眼軌跡圖和鉆孔井眼軌跡在水平面的投影圖，在投影圖上直接讀取鉆孔偏斜距離。

2.7 單孔綜合解釋模塊

單孔綜合解釋柱狀圖是一個(gè)鉆孔綜合信息的整體體現(xiàn)，包括預(yù)處理后的測(cè)井曲線（自然電位、自然伽馬、井徑、深中淺電阻率、定量伽馬、聲波時(shí)差、補(bǔ)償密度、補(bǔ)償中子等）、巖性識(shí)別結(jié)果、根據(jù)測(cè)井曲線的變化規(guī)律和巖性特征進(jìn)行地層劃分和沉積相分析。因此，根據(jù)不同信息的表現(xiàn)形式，建立不同的屬性道。

設(shè)計(jì)文本道、符號(hào)道、分層道、圖片道、巖性道和離散數(shù)據(jù)道，每道有如下功能：

1）巖性道：根據(jù)巖性固定顯示方法，成巖性柱狀圖；

2）分層道：地層劃分、沉積旋回分析；

3）文本道：地層巖性描述、地層顯示等；

4）圖片道：加載鉆孔巖心照片以及交會(huì)圖等；

5）離散數(shù)據(jù)道：顯示實(shí)驗(yàn)室?guī)r心化驗(yàn)離散數(shù)據(jù)；

6）符號(hào)道：記錄地質(zhì)和物探編錄遇到的一些特殊標(biāo)注，例如化石、地層破碎等。

每道錄入或者解釋后的數(shù)據(jù)均保存在鉆孔數(shù)據(jù)管理模塊每個(gè)鉆孔目錄下，可以隨時(shí)儲(chǔ)存和調(diào)用。

2.8 多孔分析模塊

在鉆孔平面分布圖上連接鉆孔勘探線，可以自動(dòng)生成相應(yīng)數(shù)量的鉆孔綜合解釋柱狀圖 （包括自然電位、自然伽馬和電阻率測(cè)井曲線、以及地層劃分和巖性結(jié)果），進(jìn)行多孔分析。

多孔分析能夠顯示砂、泥巖地層在橫向的展布情況，做地層對(duì)比分析、砂體對(duì)比、沉積相剖面等。多孔分析需要調(diào)用鉆孔數(shù)據(jù)管理模塊三級(jí)樹下測(cè)井曲線，巖性類型和地層劃分結(jié)果等資料。

3 結(jié)論與建議

通過調(diào)研國(guó)內(nèi)外石油和煤田測(cè)井資料處理解釋軟件的應(yīng)用現(xiàn)狀，以及分析核工業(yè)系統(tǒng)鈾礦測(cè)井資料處理解釋系統(tǒng)的缺陷，設(shè)計(jì)了一套針對(duì)砂巖型鈾礦測(cè)井資料的處理解釋軟件系統(tǒng)。該套系統(tǒng)的測(cè)井資料預(yù)處理、地層參數(shù)計(jì)算、地層巖性識(shí)別、單孔綜合解釋和多孔分析模塊可以彌補(bǔ)核工業(yè)系統(tǒng)內(nèi)鈾礦測(cè)井資料處理解釋軟件系統(tǒng)的缺陷。

在測(cè)井資料環(huán)境校正功能上，建議調(diào)研和學(xué)習(xí)斯倫貝謝、阿特拉斯和哈里伯頓等測(cè)井公司的環(huán)境校正解釋圖版，以及環(huán)境影響校正軟件，研發(fā)出針對(duì)小口徑砂巖型鈾礦測(cè)井資料環(huán)境校正的解釋圖版以及相應(yīng)的校正模塊。