1、木里水合物测井曲线分层方法 徐伟 林振洲 潘和平 秦臻 邓呈祥 覃瑞东 纪扬 山东正元建设工程有限责任公司 中国地质大学地球物理与空间信息学院 中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所 摘 要： 祁连山是世界上中纬度地区最先发现天然气水合物的地区。迄今为止在木里地区的天然气水合物科学实验钻探中已发现多口井赋存天然气水合物, 而测井曲线分层是测井解释的第一步重要工作, 对于天然气水合物测井评价具有重要的意义。基于木里地区水合物钻探井的测井资料, 文中分别利用活度法、极值方差法和沃尔什变换法, 从基本原理出发, 分别利用不同测井参数, 对木里地区的 12 口井进行自动分层。分析对比三种分层方法在木
2、里地区的分层效果, 认为活度法分层效果最优, 极值方差法分层效果较差, 沃尔什变换法分层效果最差;其中活度分层法分层结果与录井岩心资料吻合度较高, 为后续的测井岩性识别和评价奠定基础。关键词： 水合物; 测井; 自动分层; 活度法; 极值方差法; 沃尔什变换法; 作者简介：徐伟 (1991-) , 男, 硕士生在读, 主要研究方向为测井方法与解释。Email:作者简介：潘和平 (1953-) , 男, 教授, 博士生导师, 主要从事测井与井中物探的教学和科研工作。Email:收稿日期：2017-09-08基金：国家 127 专项项目 (GZHL20110324, GZH201400305) H
3、ydrate logging curve stratification method in Muli areaXU Wei LIN Zhen-Zhou PAN He-Ping QIN Zhen DENG Cheng-Xiang QIN Rui-Dong JI Yang Shandong Zhengyuan Construction Engineering Co.Ltd; Institute of Geophysics and Geomatics, China University of Geosciences (Wuhan) ; Abstract： The Qilian Mountain is
4、 the first area of finding natural gas hydrate in the middle latitudes of the earth.The logging curve stratification is the first important work of logging interpretation, which is of great significance for the evaluation of gas hydrate logging.So far, natural gas hydrate has been found in many well
5、s of scientific experimental drilling in the Muli area.Based on the logging data of the hydrate drilling wells in the Muli area, the authors used the activity method, the extreme variance method and the Walsh transformation method for automatic stratification.According to the basic principle of auto
6、matic stratification, different parameters were used for automatic stratification.A comparative study shows that the stratification effect of the activity method is the best, the stratified effect of the extreme variance method is poor, and the Walsh transform method has the worst stratification eff
7、ect.The stratification results of the activity method are in good agreement with the lithologic data, thus laying the foundation for the lithologic identification and logging evaluation.Keyword： natural gas hydrate; well logging; automatic stratification; activity method; extreme value and variance
8、method; Walsh transformation method; Received： 2017-09-080 引言测井曲线中包含有丰富的地质信息, 地层的成层性和旋回性可以很好地根据测井曲线的形态和幅度所敏感、连续地反映出来1。测井曲线层段划分的准确性直接影响了测井资料解释的准确性和可信度, 只有准确地确定了层界面的位置, 才能更好地完成后面地质和岩性解释的工作, 避免错误的解释结果。近年来日益成熟的计算机技术使得测井曲线自动分层也得到快速发展。对比于人工手动分层, 自动分层能够避免分层过程中解释人员的主观性和随意性, 并且可极大地提高工作效率2。传统的自动分层方法可以分为时域分析法和
9、频域分析法两大类。时域分析法主要有包括方差法3-4、最优分割法5等在内的数理统计类方法和非数理统计方法, 如活度法6、沃尔什变换法7、模糊模式识别8-9、人工神经网络10等;频域分析方法主要有傅里叶变换11和小波变换法12-14。由于各种干扰的影响, 自动分层需要多次修改分层参数, 才能得到一个比较满意的结果。祁连山是世界上中纬度地区最先发现天然气水合物的地区。迄今为止, 在祁连山冻土区木里煤田实施天然气水合物科学实验钻探工程, DK-1、DK-2、DK-3、DK-7、DK-8 和 DK-9 钻获的天然气水合物主要分布在 133396 m 区间, 主要赋存于侏罗统江仓组上段含油页岩段, 其次为
10、江仓组下段的细砂岩、泥质粉砂岩、泥岩和油页岩等。在测井曲线分层的过程中, 大部分分层问题均可通过时域分析法解决。其中, 数理统计类方法中的极值方差法原理简单, 效果明显, 且同时适用于关于岩层中心对称与不对称的测井曲线, 计算量较小;非数理统计中的活度法与沃尔什变换法原理简单, 易于实现, 均为经过检验行之有效的分层方法;因此文中对木里地区水合物测井曲线选用活度法、极值方差法和沃尔什变换法进行分层。这三种方法分层原理各不相同, 从不同角度反映了由岩性差异造成的测井曲线的各种变化, 分析对比各方法的分层效果, 对今后工作具有积极意义。1 基本原理1.1 活度分层法基本原理测井曲线是地层物理性质随
11、井深变化的记录, 当地层的物理性质发生变化时, 测井曲线就会发生变化。在岩性不同的地层分界面处, 物理性质的变化最为明显。测井曲线表现为急剧的变化。为了表示测井曲线的动态性质, 定义测井曲线的活度为式中:E (H 0) 是深度为 H0处测井曲线的活度;L 是计算活度时所取测井数据的长度, 或称为窗长;X (H) 是测井曲线数值; 是测井曲线在 H0上下L/2 范围内的平均值。该式的离散形式为具体实现技术思路如下:1) 根据公式计算出测井曲线的活度。根据活度的定义易知, 活度实际为随机信号 x (t) 于窗口内的方差, 很好地反映出了测井曲线的动态性质。故而, 当活度曲线到达峰值时, 表明测井曲
12、线变化最剧烈, 亦即地层分界面。2) 活度曲线峰值检测。利用一阶差分的方法判断活度极值。活度曲线第 i 点的差分是如果满足 di0, 且 di+1极值方差法沃尔什变换法。推荐使用活度法进行分层。为了更直观地认识活度分层法的分层效果, 利用活度分层法的分层数据, 经过计算之后绘出方直曲线图。方直曲线图在已完成测井曲线分层的基础上, 利用每一层的中部 1/3 深度处的曲线平均值实现以地层为单位的测井曲线显示, 这样可以较为方便地提供电法、地震所需的地层参数, 对比地层之间的测井曲线变化, 简化测井曲线的复杂性, 增强测井曲线与地层和岩性之间的指示关系。图 5 给出了 DK-1 井活度分层法的方直曲
13、线。图中可见, 方直曲线的变化趋势与各测井曲线值的变化趋势吻合度很高, 这也直观地说明了活度分层法在 DK-1 井中的应用效果较好。图 4 DK-1 井 (6080 m) 不同方法分层结果比较 下载原图图 5 DK-1 井 (120140 m) 活度分层法方直曲线 下载原图4 结论1) 在活度法分层中, 利用加权的混合参数的分层效果要比利用单一的自然伽马曲线分层效果稍好, 但是优势不明显。而对于极值方差法和沃尔什变换法, 单一参数与混合参数对分层结果影响不大, 在一定程度上反而会压制有利于分层的测井信息。2) 利用 3 种不同的分层方法对木里地区的地层进行分层, 分层效果最好的是活度法, 其次
14、是极值方差法, 最差的是沃尔什变换法;活度法对木里地区地层分层达到了很好的效果, 满足后续的水合物研究需要, 为岩性识别奠定了基础。3) 活度分层法虽然整体上分层效果较好, 但是在个别岩性很相似的层段, 如含砾粗砂岩与粗砂岩、粉砂岩与细砂岩, 活度分层也会出现层界面的合并的问题, 导致分层效果变差, 下一步应综合考虑其他分层方法, 进一步优化分层效果。4) 测井曲线分层是基于曲线的形态和变化, 其根本原因是岩性不同。由于水合物的存在, 岩石的性质会发生变化, 这对测井分层会有影响, 但是这个影响较小, 在没有对岩性进行识别的前提下, 想通过测井分层进行水合物的识别难度较大。参考文献1朱红涛,
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