一種用于識別儲層流體的核體俘獲法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用以識別儲層流體的核體俘獲法，綜合利用多個測井參數(shù)數(shù)據(jù)進 行流體識別，以提升復(fù)雜儲層流體識別精度的測井技術(shù)，屬于石油與地質(zhì)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 儲層流體識別是測井解釋工作的重要環(huán)節(jié)，對于儲層評價和產(chǎn)能預(yù)測具有重要意 義。目前，對于儲層的探索，已經(jīng)從埋藏淺、物性良好、均質(zhì)性強、巖性和流體分布較規(guī)律的 儲層，如簡單碎肩巖儲層，延伸到了埋藏深、物性差、非均質(zhì)性強、巖性和流體分布復(fù)雜多變 的復(fù)雜儲層，如致密碎肩巖儲層、碳酸鹽巖儲層、火山巖儲層、泥頁巖儲層等。最近幾年在我 國四川、渤海灣及塔里木等盆地相繼發(fā)現(xiàn)的一批大型或特大型碳酸鹽巖油氣藏和頁巖氣藏 也證明了復(fù)雜儲層的評價將成為地質(zhì)工作者科技攻關(guān)的重要議題，也為測井解釋人員提出 了新的挑戰(zhàn)。
[0003] 石油工業(yè)中，往往根據(jù)各項流體所占的比例將儲層的流體儲集空間劃分油層、低 產(chǎn)油層、油水同層、含油水層、可能油層、氣層、低產(chǎn)氣層、氣水同層、含氣水層、可能氣層、水 淹層、水層、干層等13個儲集類型。在現(xiàn)有試油工藝及技術(shù)條件下，一般將純水層稱為水 層，將含水〈5%的具有工業(yè)價值的純油層稱為油層，將含水〈5%的具有工業(yè)價值的純氣層 或帶凝析油者稱為氣層，將經(jīng)措施后在一定條件和方法下求得的日產(chǎn)量與測井處理孔隙 度、滲透率、含氣飽和度均低于一定規(guī)定值者稱為干層，將含水在5%~90%之間、能計量 出氣日產(chǎn)量的油（氣）水同出層稱為油（氣）水同層，將日產(chǎn)油（氣）量在工業(yè)油流標準 以下、干層以上者稱為低產(chǎn)油（氣）層，將以產(chǎn)水為主帶油花（天然氣）、不能計量出日產(chǎn) 油（氣）量的水層稱為含油（氣）水層，將根據(jù)測井等資料認為可能產(chǎn)油（氣）者稱為可 能油（氣）層，而將已經(jīng)水淹、可進行相應(yīng)的分級別評價者稱為水淹層。
[0004] 在上述流體儲集類型中，油層、氣層和水層所儲集的均為單相流體，其測井響應(yīng)特 征呈現(xiàn)出明顯的規(guī)律性，識別難度較??；干層中包含的流體量很少，且孔隙度和滲透率均較 低，測井曲線響應(yīng)特征亦存在規(guī)律，亦易于識別；而其他儲層，尤其是油（氣）水同層和低 產(chǎn)油（氣）層，其所含流體不止一相，由于其中各相流體的影響，其響應(yīng)特征和單相流體儲 集類型存在一定差異，且數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)亦相對復(fù)雜，在實際工作中很難對其加以準確解釋，而油 (氣）水同層和低產(chǎn)油（氣）層具有較大的產(chǎn)油（氣）潛力，多地區(qū)的研宄均表明，經(jīng)過一 定的措施，此類儲層往往能夠轉(zhuǎn)化為產(chǎn)層，其中部分儲層產(chǎn)量達到優(yōu)質(zhì)儲層水平。因此，此 類儲集類型的精確識別對地層精細評價進而指導(dǎo)油田生產(chǎn)具有重要意義。
[0005] 傳統(tǒng)的測井流體識別方法主要是利用交會圖法和測井曲線重疊法進行人工解釋。 這些方法是上世紀中葉最主要的測井解釋手段，由于當時工程技術(shù)和認識水平的限制，勘 探開發(fā)的焦點集中在淺層簡單碎肩巖地層，傳統(tǒng)方法在此類地層中有較好的適用性。隨著 人們對于計算科學(xué)的研宄逐步深入，許多數(shù)學(xué)、數(shù)理統(tǒng)計以及數(shù)據(jù)挖掘方法被引入地質(zhì)勘 探領(lǐng)域并取得了較好的識別效果，如多元回歸Fisher判別法、模糊概率分析法、決策樹算 法、樸素貝葉斯網(wǎng)絡(luò)等。近年來，隨著石油工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，國民工業(yè)對于油氣資源需求量 不斷攀升，油田勘探開發(fā)普遍將目光轉(zhuǎn)向埋藏深、物性差、非均質(zhì)性強的復(fù)雜儲層。這些儲 層的測井數(shù)據(jù)特征復(fù)雜，數(shù)據(jù)量較大，而上述方法中，傳統(tǒng)方法過于依賴個人經(jīng)驗，上述機 器學(xué)習方法易產(chǎn)生過擬合且計算速度較慢，且均難以有效識別具有工業(yè)價值的油（氣）水 同層和低產(chǎn)油（氣）層。因此，這些方法并未達到預(yù)期的效果。
[0006] 隨著大量復(fù)雜儲層的勘探和開發(fā)，對流體識別精度的要求將越來越高。因此，一種 能夠準確識別油（氣）水同層和低產(chǎn)油（氣）層、運算速度快的高精度識別算法的研發(fā)將 一直成為測井解釋人員研宄的重點和難點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對目前常用的儲層流體識別方法中 存在的過于依賴個人經(jīng)驗、計算速度慢、識別精度低、易產(chǎn)生過擬合等問題，提出了一種用 以識別儲層流體的核體俘獲法，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的模式識別。算法根據(jù)測井數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)，提取 出若干個點作為"核心"，以核心附近的點與核心距離的遠近作為核心對該點引力大小的度 量，距核較近的點為核心所俘獲，形成"核體"，被俘獲的點稱為"核粒"。隨著核心俘獲的核 粒數(shù)量的增加，核體逐漸疏松，當達到某一閾值時，核心無法維持對更多的核粒的吸引，核 體達到平衡穩(wěn)定態(tài)，稱為"穩(wěn)定核體"。該方法將待測樣本集轉(zhuǎn)化為若干個具有相似特征的 樣本點構(gòu)成的核體，只需識別每個核心的類別，即可得到所有待測樣本的類別。本發(fā)明將點 的分類問題轉(zhuǎn)化為核體的模式識別問題，從而實現(xiàn)儲層流體識別問題的簡化，加快運算速 度，提高復(fù)雜儲層的測井評價水平。
[0008] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0009] 本發(fā)明為一種用以識別儲層流體的核體俘獲法，將待測樣本集轉(zhuǎn)化為若干個具有 相似特征的樣本點構(gòu)成的核體，只需識別每個核心的類別，即可得到所有待測樣本的類別。 其方法包括以下步驟：
[0010] ①選取識別因子
[0011] 結(jié)合測井、錄井和地質(zhì)資料，確定目標儲集類型，并據(jù)此選擇若干個能夠表征這些 儲集類型的測井參數(shù)及其衍生參數(shù)作為流體識別因子；
[0012] ②數(shù)據(jù)預(yù)處理
[0013] 從已知樣本中提取最能體現(xiàn)儲層特征的數(shù)據(jù)點建立參考樣本集，利用未知樣本建 立待測樣本集。由于測井參數(shù)范圍往往相差不止一個數(shù)量級，為了消除識別因子量綱差異 造成的誤差，需對樣本集進行標準化處理；
[0014] ③構(gòu)建核體
[0015] 對待測樣本集中所有的點，計算其兩兩之間的歐式距離，并對數(shù)據(jù)集中每個元素 依次檢索出與其距離最短的N個點，并計算此N個距離的平均值7。選擇其中7最小的點作 為核心CORE，并俘獲上述與其距離最短的N個點，構(gòu)成初始核體S。根據(jù)參考樣本選定一個 合理的閾值λ，對初始核體進行擴展至平衡穩(wěn)定態(tài)，得到穩(wěn)定核體。將目標核體數(shù)據(jù)提取出 來，并對剩余數(shù)據(jù)點重復(fù)進行本步驟，直到剩下的點無法為任何核心所俘獲為止。將剩余的 點作為僅由核心構(gòu)成的穩(wěn)定核體來看待；
[0016] 初始核體的擴展方法如下：首先計算核心CORE在S中的俘獲度CAP，觀察其CAP是 否滿足條件CAP (CORE)多λ。若不滿足該條件，則將與CORE距離最遠的核粒剔除出核體， 直到滿足條件為止；若滿足該條件，則將在S之外與CORE距離最小的點俘獲入S成為核粒， 直到不滿足條件為止。此時得到的核體即為穩(wěn)定核體。其中CORE在S中的俘獲度的計算 公式為：
【主權(quán)項】
1. 一種用以識別儲層流體的核體俘獲法，其特征在于，將待測樣本集轉(zhuǎn)化為若干個具 有相似特征的樣本點構(gòu)成的核體，只需識別每個核心的類別，即可得到所有待測樣本的類 另Ij ;其方法包括以下步驟： ① 選取識別因子 結(jié)合測井、錄井和地質(zhì)資料，確定目標儲集類型，并據(jù)此選擇若干個能夠表征這些儲集 類型的測井參數(shù)及其衍生參數(shù)作為流體識別因子； ② 數(shù)據(jù)預(yù)處理 從已知樣本中提取最能體現(xiàn)儲層特征的數(shù)據(jù)點建立參考樣本集，利用未知樣本建立待 測樣本集。由于測井參數(shù)范圍往往相差不止一個數(shù)量級，為了消除識別因子量綱差異造成 的誤差，需對樣本集進行標準化處理； ③ 構(gòu)建核體 對待測樣本集中所有的點，計算其兩兩之間的歐式距離，并對數(shù)據(jù)集中每個元素依次 檢索出與其距離最短的N個點，并計算此N個距離的平均值7。選擇其中7最小的點作為核 心CORE，并俘獲上述與其距離最短的N個點，構(gòu)成初始核體S。根據(jù)參考樣本選定一個合理 的閾值λ，對初始核體進行擴展至平衡穩(wěn)定態(tài)，得到穩(wěn)定核體。將目標核體數(shù)據(jù)提取出來， 并對剩余數(shù)據(jù)點重復(fù)進行本步驟，直到剩下的點無法為任何核心所俘獲為止。將剩余的點 作為僅由核心構(gòu)成的穩(wěn)定核體來看待； 初始核體的擴展方法如下：首先計算核心CORE在S中的俘獲度CAP，觀察其CAP是否 滿足條件CAP (CORE)多λ。若不滿足該條件，則將與CORE距離最遠的核粒剔除出核體，直 到滿足條件為止；若滿足該條件，則將在S之外與CORE距離最小的點俘獲入S成為核粒，直 到不滿足條件為止。此時得到的核體即為穩(wěn)定核體。其中CORE在S中的俘獲度的計算公 式為
N值選取方法如下：選擇一個較小的初值，從參考樣本集中隨機抽取部分數(shù)據(jù)作為訓(xùn) 練集而將剩余數(shù)據(jù)作為測試集，根據(jù)訓(xùn)練集元素的類別和分布確定初始N值，在測試集中 進行驗證，并根據(jù)需要對其進行適當修改，多次重復(fù)該過程，以得到最優(yōu)N值。為了保證后 續(xù)步驟中核心的分類識別結(jié)果不會出現(xiàn)"平票"的情況，應(yīng)保證N為奇數(shù)； 閾值λ為一個不大于1的無量綱常數(shù)，其選擇需根據(jù)樣本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)而定。一般方法 是首先選擇一個接近于1的初始值，利用已知從屬類別的參考樣本對該初始值進行反復(fù)驗 證，直到達到預(yù)期為止。λ的取值影響的是核體的體積和數(shù)量，取值過小會造成誤判，但取 值過大僅僅會造成運算量的增大，對判別結(jié)果影響不大。因此λ的選擇應(yīng)秉承"寧大勿小" 的原則； ④ 識別核體類別 對得到的各個核體的核心，在參考樣本集中考察距離其最近的N個點所屬儲集類型， 將核心歸類于其中占優(yōu)勢的類別，并將核體中的核粒歸類于其核心所屬類別； ⑤ 儲集層段流體識別 為了便于顯示，對定性地識別結(jié)果進行定量處理，為干層、油層、油水同層、水層分別賦 值為1、2、3、4,根據(jù)待測樣本集中所有元素的識別結(jié)果，繪制一條流體指示曲線，并加以平 滑，根據(jù)每個層段曲線數(shù)值的整體趨勢特征，確定目標地層中目的層位的流體類別。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用以識別儲層流體的核體俘獲法，綜合利用多個測井參數(shù)數(shù)據(jù)進行流體識別，屬于石油與地質(zhì)領(lǐng)域。將待測樣本集轉(zhuǎn)化為若干個具有相似特征的樣本點構(gòu)成的核體，只需識別每個核心的類別，即可得到所有待測樣本的類別。其方法包括以下步驟：①選取識別因子；②數(shù)據(jù)預(yù)處理；③構(gòu)建核體；④識別核體類別；⑤儲集層段流體識別。利用上述方法即可實現(xiàn)對復(fù)雜儲層的流體識別。本發(fā)明算法操作簡單，準確度高，實用性較強，且有較好的推廣應(yīng)用價值。
【IPC分類】G06K9-62
【公開號】CN104834934
【申請?zhí)枴緾N201510146079
【發(fā)明人】趙軍, 盧一凡, 楊陽, 張東川, 陳輝
【申請人】西南石油大學(xué)
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年3月31日