地质录井现场地层自动对比技术探索

tengizxi

　　随着钻井工艺的改进和提升，定向井、空气钻、PDC、BDC钻头的广泛使用，对岩屑的要求越来越苛刻，对分析时间的要求越来越苛刻，仅依靠录井的地面信息，已经不能满足随钻需要。完井地层对比、构造还原等地质评价技术逐步向现场转移，向获取资料的第一时间转移，也是录井技术的发展趋势。
　　然而，录井现场可以得到的、直接反映岩性的连续原始检测参数只有钻时和dcs，经过进一步校正、解释、评价后得到的岩性参数较为稳定，但不同曲线的对比度并不一致，这与曲线本身特征有关，同时直接参数由于受钻井工艺技术影响，统计起伏误差较大，因而造成对　比度不是很高，如果作一些滤波处理，可能会有所改善。
　　一、录井地层对比曲线的选取
　　★ dcs均值曲线
　　★ 砂岩沉积厚度曲线
　　★ 5米岩性对比曲线
　　★ 页岩沉积厚度曲线
　　★ 甲烷/全烃曲线
　　五种对比曲线适合于不同的环境中，大段对比应用20米砂岩沉积厚度曲线、5米岩性对比曲线及页岩沉积厚度曲线，小层对比可以选择滤波后的dcs均值曲线、5米岩性对比曲线、页岩沉积厚度曲线及气测C1/∑C曲线等实现。
　　二、录井标志层、标准层的确定
　　常规具有全区对比意义的标志层一直应用测井电性标志层，虽然也有岩性标志，但应用范围有限。如何寻找随钻计算机能够识别或现场地质师直接能够进行对比的特征标志层成为本研究内容的基础和重点。
　　如果能够找到地区或区块标志层，无疑会降低对比难度，提高对比精确度。但实际情况是，不是所有层段都存在标志层，像海相、湖相地层易确定标志层，而河流相、沼泽相等就不易确定，只能通过曲线整体形态和变化特征来实现层间对比。
　　三、对比方法和对比原则
　　常规的后期地层对比方法是借助于标志层、岩性旋回、岩性组合、构造关系、化验分析资料等完成，归根到底，实际上都是岩性对比。而地质录井可在第一时间、第一现场采集到岩性资料，虽然在化验分析、构造关系、岩性横向追踪上受限，不够精确，但可以利用井间长井段地层可钻性、岩性组合关系的对比达到确认某一套岩性组合与邻井的对应关系。现场地层对比主要可借助的资料包括岩性可钻性参数（钻时ROP、可钻性校正参数dcs）、岩性解释剖面的砂、泥岩组合关系曲线、砂岩厚度沉积曲线等。根据曲线的形态和砂泥岩、特殊岩性的组合关系，通过标志层的识别和逐层追踪来完成。
　　对比原则总体上，先用标准层卡出大的层段，然后再在大的层段内进行次一级对比。在地层对比过程中要遵从相似性、旋回性及协调性的原则。自动对比须在分层解释的基础上，通过对比层的显示值、显示厚度、最大幅度值相对于上、下界面的位置等特征值来寻求合理的对应关系。
　　四、对比技术及实现方法探索
　　1　曲线的滤波处理技术
　　数字滤波技术是指在软件中对采集到的数据进行消除干扰的处理。一般来说，除了在硬件中对信号采取抗干扰措施之外，还要在软件中进行数字滤波的处理，以进一步消除附加在数据中的各式各样的干扰，使采集到的数据能够真实的反映现场的工艺实际情况。
　　公式为YK ＝（X1＋X2＋X3＋…＋XN）/N，在一个周期内的不同时间点取样，然后求其平均值，这种方法可以有效的消除周期性的干扰。同样，这种方法还可以推广成为连续几个周期进行平均。
　　2　模式识别和动态对比方法探索
　　进行地层对比最基本的依据是曲线的形态和异常峰值的方向和幅度等特征与层段、层组或层位间的对应关系。通常的对比方法是按照曲线在同一岩层或同一层段上的最大相似性原则进行的。当地层岩性复杂，出现地层尖灭、断层等复杂地质现象时，这种方法对比准确性较差。利用模式识别与动态规划法中有序元素最佳匹配相结合的方法进行地层对比，可以较好地解决上述问题。
　　①对比原理
　　根据有序元素最佳匹配法进行地层对比，首先按每层解释结果提取特征值或特征向量，依照层序构成对比序列，然后按照动态规划法中的不变嵌入原理和最优性原理进行逐层对比。
　　设A，B为2井中待对比的层序列，其长度分别为m和n，即
　　A＝ {A1，A2，…，Ai，…，A m}
　　B＝ { B1．B2，…，Bj，…，B n }
　　式中Ai，Bj 为地层对比元素，是反映该地层性质和录井曲线特征的特征向量。
　　1．2 距离因数的确定
　　进行地层对比就是在待对比的层序列中的元素不能进行交叉对比的地层层序约束下，将序列A中的元素Ai（i＝ 1．2，…，m）与序列B中的元素Bj （j＝1，2，…，n ）按其相似程度予以匹配。相匹配的元素（A ，B）间的相似程度，采用距离因数用g（A）或g（B ）来描述。由于地层可能出现缺失，使某些地层可能仅在所对比的一口井中存在，与之相对应的元素A （或B，）就仅在序列A（或B）中出现，即这个元素在另一序列中不存在与之相匹配的元素，因此，对比过程中应让该元素与另一序列中缺失地层处的一个间隙相匹配，距离因数反映元素与间隙匹配的等效距离。因此，序列A，B完成相似匹配后，总距离D（A，B）为：
　　D（A，Bl ）＝Σd（Ak ，Bj ）＋ Σg（Ak）＋ Σg（Bl）
　　式中k、l为序列A，B中地层缺失层序数。
　　所谓有序元素的最佳匹配，是指A，B序列中的元素在层序约束条件下，按相似性大小匹配后，D（A，B）达最小， D（A，B）为对比目标函数。
　　由于A、B 为多维空间（不妨设为N维空间）向量，可选用矢量空间的某种距离，来定义它们之间的相似程度。确定元素与间隙匹配的距离因数比较困难，由于每一A 或B均有可能与间隙相匹配，所以可按g（Ai）＝g（Bj ）＝0.5е来定义它们与间隙匹配的距离因数。
　　简而言之，即在地层层序约束下，将A井中的元素Ai与B井中的元素Bj按相似程序予以匹配，地层层序约束就是保持A、B序列的有序性，即当Ai与Bj相匹配后，所有Ai之前的元素不能再与Bj之后的元素匹配，所有Bj之前的元素也不能再与Ai之后的元素匹配。
　　②对比指标的选取
　　应用连续曲线的地层自动对比主要根据曲线的形态和沉积相带的组合特征，通过对标志层的识别和逐层追踪来完成。对比结果的可靠性在很大程度上取决于对比曲线和对比特征指标选取的是否恰当。
　　根据实际经验和对比分析，我们试探性地选取20米砂岩沉积厚度曲线、5米岩性曲线和滤波后的dcs曲线作为地层对比曲线。在分层解释的基础上，选择对比层的检测值、层厚、最大幅度值相对于上、下层界面的位置，上、下层界面处曲线的陡度及反映曲线变化的方向指标，把它们作为对比指标，构成反映地层性质和特征的特征向量，即采用下列参数描述曲线的特征：
　　① 地层曲线的极大值（波峰）或地层曲线的极小值（波谷） ；
　　② 地层最大（小）值相对于上、下层界面的位置；
　　③ 层厚；
　　④ 砂岩厚度累计曲线的相对重心；
　　⑤ 曲线的幅度，最大值与最小值之差；
　　⑥ 地层上界面曲线陡度；
　　⑦ 地层下界面曲线陡度 ；
　　⑧ 曲线变化的方向指标；
　　同一沉积层在一定的区域内，由于矿物组合相同，表现在邻井钻井剖面上，砂泥岩分布相同，沉积厚度相近，反映砂泥岩可钻性的曲线形态应该相近似，同样，不同的沉积层由于沉积环境的差异，砂泥岩的相对含量、上下分布、沉积厚度会出现明显差异，对比曲线在上述指标上会有个性反映。
　　传统的地质分析对比模式主要依赖于个人的技术、经验和对区域、邻井信息的熟悉程度，其结论、结果的正确性、差异性、变化性较大，因而对现场施工作业措施影响很大，亟待改善与提高。
　　虽然目前尚没有成熟、完善的技术能够达到真正的自动对比，但可以预见：现代许多高科技向录井领域的推进，表明寻求、开发岩性自动解释、井间对比的技术具有理论及技术手段支撑。现场地质自动分析、对比技术开发，将开创油气勘探、开发现场地质多井自动分析、对比、预测、应用新技术模式，具有广阔的技术、市场前景。