專利名稱：一種計算井筒中地層產(chǎn)狀的測井?dāng)?shù)據(jù)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種計算井筒中地層產(chǎn)狀的測井?dāng)?shù)據(jù)處理方法，屬于測井技術(shù)數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域；專利分類號G01V1/40。
背景技術(shù)：
在測井技術(shù)應(yīng)用中，利用測井資料，可以分析研究地下地質(zhì)構(gòu)造的情況，例如，使用四臂傾角測井和六臂傾角測井，微電阻率掃描、井周聲波測井等方法，可以得到裂縫、斷層、薄層、沖刷面、層理、層界面的位置和產(chǎn)狀。早期的處理方法是人工識別和相關(guān)對比法。人工識別工作量巨大，標準不一，容易錯判，漏判。相關(guān)對比法開始用于四臂、六臂傾角測井資料處理，原理是對兩條曲線中許多部分求相關(guān)系數(shù)，相關(guān)系數(shù)最大的兩部分視為相同層，求取的目標是構(gòu)造的產(chǎn)狀，參數(shù)包括傾角，傾向和置信度。隨著極板和測量紐扣的增多，測井?dāng)?shù)據(jù)反映的信息量大大增加，此算法應(yīng)用起來變得復(fù)雜，編程不易實現(xiàn)，不能反映大量的地質(zhì)信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種計算井筒中地層產(chǎn)狀的測井?dāng)?shù)據(jù)處理方法，對已經(jīng)測量的測井?dāng)?shù)據(jù)，采用一種平面檢測的方法，即對空間中可能存在的任何一種平面進行計算，判斷其是否存在，從而檢測井筒地層中，該地層的位置、傾角、傾向和此次判斷的置信度。
本發(fā)明的一種計算井筒中地層產(chǎn)狀的測井?dāng)?shù)據(jù)處理方法的技術(shù)方案是一種計算井筒中地層產(chǎn)狀的測井?dāng)?shù)據(jù)處理方法，使用測井儀測井并計算井筒中的地層產(chǎn)狀，其特征在于，按以下方法進行地層傾角、傾向的計算處理；<1>輸入測井?dāng)?shù)據(jù)；<2>計算數(shù)據(jù)的空間位置；<3>根據(jù)數(shù)據(jù)的特征，提取特征參考數(shù)據(jù)；
<4>對特征參考數(shù)據(jù)進行平面Hough變換，得到Hough域參考數(shù)據(jù)；<5>根據(jù)Hough域參考數(shù)據(jù)，計算地層產(chǎn)狀參數(shù)及置信度；<6>將計算出的參數(shù)及置信度以成果圖顯示在顯示器上，或打印出圖；輸入測井?dāng)?shù)據(jù)可以是4～40臂測井?dāng)?shù)據(jù)、電阻率掃描成像數(shù)據(jù)、井壁聲波回波時間成像數(shù)據(jù)、井壁聲波回波幅度成像數(shù)據(jù)。
提取特征參考數(shù)據(jù)，根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的數(shù)值，或數(shù)值之間的邊緣差異。
平面Hough變換，采用的公式為ρ＝z·sin+x·cosθ·cos+y·sinθ·cos其中，x，y，z為特征參考數(shù)據(jù)點的三維立體位置參數(shù)；ρ，θ，φ為Hough域參考數(shù)據(jù)的位置參數(shù)。
在對原始測井?dāng)?shù)據(jù)、特征參考數(shù)據(jù)、Hough域參考數(shù)據(jù)處理過程中，可選用平滑的數(shù)據(jù)處理方法。
通過上述計算井筒中地層產(chǎn)狀數(shù)據(jù)的平面Hough變換方法，處理測井資料，得到了井壁地層的傾角，傾向。對于分析研究地下地質(zhì)情況，區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)勘察奠定了基礎(chǔ)。相對其它方法來說，思路明確，簡化了編程計算的實現(xiàn)過程，不會漏判任何可能存在的構(gòu)造，容易擴展到可計算地層產(chǎn)狀的測井系列中。


圖1是本發(fā)明一種計算井筒中地層產(chǎn)狀的測井?dāng)?shù)據(jù)處理方法的處理流程圖。
圖2是某井段聲波成象圖，圖中縱軸為深度，橫軸為井周的展開，方位從左向右依次為北→東→南→西→北，像素的灰度正比于回波幅度。
圖3是計算出圖2所示的聲波數(shù)據(jù)的三維位置示意圖。
圖4是根據(jù)數(shù)據(jù)的數(shù)值特征，提取的特征參考數(shù)據(jù)圖。
圖5是三維Hough變換的坐標系轉(zhuǎn)化參考示意圖。
圖6是對聲波數(shù)據(jù)進行處理，得到的Hough域參考數(shù)據(jù)圖。
圖7是根據(jù)Hough域參考數(shù)據(jù)得到的蝌蚪圖。
圖8是根據(jù)Hough域參考數(shù)據(jù)得到的三維平面圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的一種計算井筒中地層產(chǎn)狀的測井?dāng)?shù)據(jù)處理方法，進行詳細描述。
在測井技術(shù)中，利用測井資料分析研究地下地質(zhì)構(gòu)造的情況，例如采用四臂傾角測井和六臂傾角測井，微電阻率掃描、井周聲波測井等方法。四臂傾角測井原理是在測井儀器上安裝四個極板臂，測得井壁四條電阻率曲線，來判斷地層的產(chǎn)狀，包括傾角、傾向等參數(shù)。采用本發(fā)明的計算方法(如圖1所示)，可方便地實現(xiàn)求取地層產(chǎn)狀參數(shù)，其方法是，1.輸入測井?dāng)?shù)據(jù)將測得的測井?dāng)?shù)據(jù)輸入給幾計算機存儲器；輸入測井?dāng)?shù)據(jù)可以是4～40臂測井?dāng)?shù)據(jù)、電阻率掃描成像數(shù)據(jù)、井壁聲波回波時間成像數(shù)據(jù)、井壁聲波回波幅度成像數(shù)據(jù)。四臂、六臂等傾角測井?dāng)?shù)據(jù)、電阻率掃描成像數(shù)據(jù)，是測量井周不同方位的電阻率或電導(dǎo)率，反映了井周巖石的電性特征。井壁聲波回波時間成像數(shù)據(jù)是井周不同方位的回波時間數(shù)據(jù)，井壁聲波回波幅度是井周不同方位的回波幅度，反映了井周的聲學(xué)特征。因為這些數(shù)據(jù)具有方位的參數(shù)，因此可以進行構(gòu)造研究。本實施例中，輸入的是聲波回波幅度數(shù)據(jù)。具體在計算機中是一個二維的數(shù)據(jù)矩陣，單位為mv(轉(zhuǎn)化單位)。圖2是聲波回波幅度成像圖，圖中縱軸為深度，橫軸為井周的展開，方位從左向右依次為北→東→南→西→北，像素的灰度正比于回波幅度。
2.計算數(shù)據(jù)的空間位置測井?dāng)?shù)據(jù)在計算機中是以矩陣形式存放的，即每個數(shù)據(jù)都有一個橫坐標，有一個縱坐標，顯示在平面如圖2所示。但實際情況是測量井周立體結(jié)構(gòu)上的數(shù)據(jù)，再轉(zhuǎn)化為立體位置如圖3所示。此時，每個數(shù)據(jù)都有三個方向坐標參數(shù)x，y，z。其中z軸為縱向，y軸為垂直于紙面的方向，x軸為橫向，如圖5所示，此坐標系與大地坐標系的關(guān)系為y軸為大地正北方向，x軸為大地正東方向。
3.根據(jù)數(shù)據(jù)的特征，提取特征參考數(shù)據(jù)本例中，是根據(jù)數(shù)據(jù)值的大小，提取特征參考數(shù)據(jù)。采取的閾值為2000mv。對于輸入測井?dāng)?shù)據(jù)大于2000mv的為255(白色部分)，小于等于2000mv的為0(黑色部分)。假設(shè)a[10][10][10]為空間中z＝10，y＝10，x＝10點的測井?dāng)?shù)據(jù)值，b[10][10][10]為特征參考數(shù)據(jù)點數(shù)據(jù)值。即b[10][10][10]＝255 if a[10][10][11]＞2000 (1)b[10][10][10]＝0 if a[10][10][11]＜＝2000(2)根據(jù)數(shù)據(jù)的邊緣特征是指數(shù)據(jù)之間的差異。假設(shè)a[10][10][10]為空間z＝10，y＝10，x＝10點的測井?dāng)?shù)據(jù)值。a[10][10][11]是z＝10，y＝10，x＝11點測井?dāng)?shù)據(jù)值，特征參考數(shù)據(jù)點則可以根據(jù)數(shù)據(jù)的邊緣差異值的絕對值大小來確定，小于100mv的差異的特征參考數(shù)據(jù)點值為255，大于等于100mv的差異的特征參考數(shù)據(jù)點值為0。即b[10][10][10]＝255 if |a[10][10][11]-a[10][10][10]|＜100 (3)b[10][10][10]＝0 if |a[10][10][11]-a[10][10][10]|＞＝100 (4)也可以采用更多的數(shù)據(jù)點做為參考，采用類似差異的算法，提取特征參考數(shù)據(jù)。
實際應(yīng)用表明，數(shù)值特征多適用于裂縫、薄層等地質(zhì)構(gòu)造等的識別，邊緣特征多適用于斷層、沖刷面、層理、層界面等地質(zhì)構(gòu)造等的識別。
4.對特征參考數(shù)據(jù)進行平面Hough變換，得到Hough域參考數(shù)據(jù)。
對于特征參考數(shù)據(jù)為0的部分，代入平面Hough變換公式，疊加到Hough數(shù)據(jù)中，得到Hough域參考數(shù)據(jù)。
平面Hough變換，采用的公式為ρ＝z·sin+x·cosθ·cos+y·sinθ·cos(5)其中，x，y，z為特征參考數(shù)據(jù)點的三維立體位置參數(shù)，具體為特征參考數(shù)據(jù)中值為0的點的坐標；ρ，θ，φ為Hough域參考數(shù)據(jù)的參數(shù)。意義如下假設(shè)在x，y，z坐標系中有一個平面，如圖5中的陰影面，面上每個點的坐標為(x，y，z)。原點到平面的垂心為P，距離為ρ，P到面xoy的垂心為Q，∠POQ＝φ，∠QOA＝θ。假設(shè)該面的大地坐標下傾角為α，傾向為β。則α＝|φ-90°| (6)β＝θ ifφ＞＝90° &φ＜＝180° (7)β＝θ+180° ifφ＞＝0° &φ＜90° (8)公式(5)中，對任何一點(x，y，z)，當(dāng)θ處于(0～360°)變化，φ處于(0～360°)變化時侯，可以得到許多ρ，因此是一個ρ～f(θ，φ)曲面。對所有特征參考數(shù)據(jù)變換，得到許許多多ρ～f(θ，φ)曲面，這些曲面相交于許多點。從另一個角度說，(ρ，θ，φ)空間一點可能被許許多多面經(jīng)過。因此，生成(ρ，θ，φ)坐標空間，此空間每點的數(shù)值為過該點的曲面?zhèn)€數(shù)。
因為當(dāng)θ處于(0～180°)，φ處于(0～180°)，ρ(-d/2～d/2)變化時，Hough域參考數(shù)據(jù)可代表全部可能存在的平面，d為距離最大的兩個變換空間點的距離。因此本例中，取ρ，θ，φ的范圍及坐標空間如圖6所示。
5.根據(jù)Hough域參考數(shù)據(jù)，計算地層產(chǎn)狀參數(shù)及置信度根據(jù)Hough域參考數(shù)據(jù)，當(dāng)某處疊加次數(shù)大于某個閾值，計算出相應(yīng)的深度，傾角、傾向，疊加值可用來作為置信度的參考數(shù)據(jù)。
該面的傾角、傾向根據(jù)公式(6)(7)(8)求取。
假設(shè)該面深度為d，即該面與井軸中心交點的深度(圖5中線段OC的長度)，則d＝ρ/cos(α)(9)置信度則正比于Hough域參考數(shù)據(jù)的值，即疊加次數(shù)。圖6中每點的灰度反比于置信度。
若采用平滑的處理方法，假設(shè)三點Hough域參考數(shù)據(jù)為h[8][8][9]、h[8][8][8]、h[8][8][7]，第一個下標為ρ，第二個下標為θ，第三個下標為φ。平滑后ρ＝8，θ＝8，φ＝8值為h’[8][8][8]，h’[8][8][8]＝(h[8][8][9]+h[8][8][8]+h[8][8][7])/3 (10)處理后以平滑后數(shù)據(jù)做為Hough域參考數(shù)據(jù)。
也可以采用更多的點進行類似平滑處理，得到Hough域參考數(shù)據(jù)。
6.將計算出的參數(shù)及置信度以成果圖形式顯示在顯示器上，或打印出圖。
圖7為蝌蚪圖，圖中每個蝌蚪的縱坐標為深度，橫坐標為傾角，蝌蚪尾巴的指向為傾向。圖8為所求的平面在井周的三維顯示效果圖。
經(jīng)過與相關(guān)對比法和手工拾取的結(jié)果比較，本方法與手工拾取的吻合性很好，在準確性方面優(yōu)于相關(guān)對比法。
在實際生產(chǎn)中，傾角測井?dāng)?shù)據(jù)處理是研究地下地質(zhì)構(gòu)造的主要手段之一。采用相關(guān)對比法處理一口井傾角資料費用約1萬美金，一套傾角測井?dāng)?shù)據(jù)處理程序費用約5萬美金，源代碼更貴。而隨著測井?dāng)?shù)據(jù)量的增大，手工拾取、相關(guān)對比等處理方法，不能滿足準確、快速，應(yīng)用范圍廣的要求。而采用本發(fā)明的處理方法，不僅程序思路明確、過程實現(xiàn)簡單，而且計算結(jié)果準確；另外應(yīng)用廣泛，可以處理電阻率掃描成像測井?dāng)?shù)據(jù)，井周聲波成像測井?dāng)?shù)據(jù)，而用相關(guān)對比法，卻很難實現(xiàn)這些資料處理。
綜上所述，本發(fā)明要解決的計算井筒中地層產(chǎn)狀的方法，取得包括深度、傾角、傾向和置信度地層產(chǎn)狀參數(shù)，采用了對特征參考數(shù)據(jù)進行平面Hough變換，分析處理Hough域參考數(shù)據(jù)的技術(shù)手段，獲得了包括上述程序在內(nèi)的測井?dāng)?shù)據(jù)計算處理方法；因此，本發(fā)明屬于專利申請保護的客體。
凡與本發(fā)明構(gòu)思相同的技術(shù)方案，都在本權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種計算井筒中地層產(chǎn)狀的測井?dāng)?shù)據(jù)處理方法使用測井儀測井并計算井筒中的地層產(chǎn)狀，其特征在于，按以下方法進行地層傾角、傾向的計算處理；<1>輸入測井?dāng)?shù)據(jù)；<2>計算數(shù)據(jù)的空間位置；<3>根據(jù)數(shù)據(jù)的特征，提取特征參考數(shù)據(jù)；<4>對特征參考數(shù)據(jù)進行平面Hough變換，得到Hough域參考數(shù)據(jù)；<5>根據(jù)Hough域參考數(shù)據(jù)，計算地層產(chǎn)狀參數(shù)及置信度；<6>將計算出的參數(shù)及置信度以成果圖顯示在顯示器上，或打印出圖。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種計算井筒中地層產(chǎn)狀的測井?dāng)?shù)據(jù)處理方法，其特征在于，輸入測井?dāng)?shù)據(jù)可以是4～40臂測井?dāng)?shù)據(jù)、電阻率掃描成像數(shù)據(jù)、井壁聲波回波時間成像數(shù)據(jù)、井壁聲波回波幅度成像數(shù)據(jù)。
3.按照權(quán)利要求2所述的一種計算井筒中地層產(chǎn)狀的測井?dāng)?shù)據(jù)處理方法，其特征在于，提取特征參考數(shù)據(jù)，根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的數(shù)值，或數(shù)值之間的邊緣差異。
4.按照權(quán)利要求3所述的一種計算井筒中地層產(chǎn)狀的測井?dāng)?shù)據(jù)處理方法，其特征在于，平面Hough變換，采用的公式為ρ＝z·sin+x·cosθ·cos+y·sinθ·cos其中，x，y，z為特征參考數(shù)據(jù)點的三維立體位置參數(shù)；ρ，θ，φ為Hough域參考數(shù)據(jù)的位置參數(shù)。
5.按照權(quán)利要求4所述的一種計算井筒中地層產(chǎn)狀的測井?dāng)?shù)據(jù)處理方法，其特征在于，在對原始測井?dāng)?shù)據(jù)、特征參考數(shù)據(jù)、Hough域參考數(shù)據(jù)處理過程中，可選用平滑的數(shù)據(jù)處理方法。
全文摘要
一種計算井筒中地層產(chǎn)狀的測井?dāng)?shù)據(jù)處理方法，屬于測井技術(shù)數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，分類號G01V 1/40。在測井時，對于求取井筒中的地層產(chǎn)狀，按以下方法進行傾角、傾向的計算處理；<1>輸入測井?dāng)?shù)據(jù)；<2>計算數(shù)據(jù)的空間位置；<3>根據(jù)數(shù)據(jù)的特征，提取參考數(shù)據(jù)；<4>對參考數(shù)據(jù)進行平面Hough變換，得到Hough域參考數(shù)據(jù)；<5>根據(jù)Hough域參考數(shù)據(jù)，計算地層產(chǎn)狀參數(shù)及置信度；<6>將計算出的參數(shù)以成果圖顯示或打印出圖；可得到井壁地層的傾角、傾斜方位、在井壁的位置和計算的置信度，處理范圍包括裂縫、斷層、薄層、沖刷面、層理、層界面，為區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)勘察奠定基礎(chǔ)；該方法思路明確，容易采用計算機編程實現(xiàn)，應(yīng)用范圍廣泛，可擴展到其它傾角測井資料處理過程中。
文檔編號G01V1/40GK1696742SQ200510076818
公開日2005年11月16日 申請日期2005年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月17日
發(fā)明者康曉泉, 杜旭東, 高慶忠, 倪國輝, 黃登峰 申請人:中油測井技術(shù)服務(wù)有限責(zé)任公司