一种识别地层产状的方法和地层参数的反演方法与流程
本发明涉及油气资源地球物理勘查技术领域，特别涉及一种识别地层产状的方法和地层参数的反演方法。
背景技术：
为了有效探测油气层，在油气田勘探开发的过程中，测井资料数字处理成为广大测井解释人员的主要任务之一，现有的商业软件中的地层产状计算都是基于固定窗长的相关对比法，这种方法的优点是计算速度快，但是缺点是无法识别出层界面，计算出的地层产状是窗长范围内所有层界面倾角的综合均值，这种产状信息可以反映出窗长范围内层界面的大致趋势，但是无法反映出每个层界面的精确倾角与倾向，无法应用于精细沉积分析。为此，测井解释人员通常的做法是选择手工方式，通过软件的人机交互功能逐一拾取层界面并计算地层产状，这种做法需要付出很大的工作量，且效率不高。
此外，目前电成像测井与双侧向测井是油气勘探的两项重要技术手段，电成像测井的探测深度约为2厘米，因此，电成像测井仅能获取井壁很浅的地层视电阻率信息，对井壁地层特征进行评价；双侧向测井的深探测深度和浅探测深度分别约为110厘米和20厘米，因此，双侧向测井能够获取距离井壁20厘米之外的视电阻率信息，对渗透性较好的地层进行判别。
但是，通过电成像测井与双侧向测井，均无法获取介于探测深度2至20厘米之间区域的地层电阻率信息，因而很难对该区域内的泥浆侵入特性进行精细评价。因此考虑如何通过电成像与双侧向测井信息来进行联合反演，进而精确获取全井段地层的泥浆侵入信息，对地层的渗透性评价与储层判别具有重要意义。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种识别地层产状的方法和地层参数的反演方法，能够精确获取全井段地层的泥浆侵入信息。
为了达到本发明目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供了一种识别地层产状的方法，包括：
获取电成像仪器每个极板上的合成测井曲线；
对每条合成测井曲线进行预分层，得到每条合成测井曲线的预分层界面位置；
依次选取包含预分层界面位置的深度段作为参考段，对其它极板上的合成测井曲线进行相关对比，得到各个合成测井曲线的有效层界面；
对所有极板上的合成测井曲线的有效层界面按深度进行排序，获得地层界面并计算地层产状信息。
进一步地，所述获取电成像仪器每块极板上的合成测井曲线，具体包括：
对所述每个极板内若干个纽扣电极的测井曲线进行深度对齐；
对所述每个极板内每个采样点上若干个钮扣电极的测井数据求取平均值，将所述平均值作为所述采样点的测量值，从而得到所述每个极板上的合成测井曲线。
进一步地，所述获取电成像仪器每块极板上的合成测井曲线之前，所述方法还包括：
对所述每个极板内每个采样点上所有钮扣电极的测井数据进行升序或降序排序，按照预设的第一剔除比例值剔除较大测井数据，以及第二剔除比例值剔除较小测井数据。
进一步地，所述对每条合成测井曲线进行预分层，得到每条合成测井曲线的预分层界面位置的步骤，具体包括：
对每条所述合成测井曲线进行平滑滤波处理；
获取每条所述合成测井曲线对应的活度曲线和对比度曲线；
求取每条活度曲线的极大值点，并当极大值点在预设的窗长阈值范围内与其余采样点的对比度值大于预设的对比度阈值时，将所述极大值点的深度作为所述合成测井曲线的预分层界面位置。
进一步地，所述依次选取包含预分层界面位置的深度段作为参考段，对其它的合成测井曲线进行相关对比，得到各个合成测井曲线的有效层界面的步骤，具体包括：
对所述每个极板上的合成测井曲线执行如下步骤：
选取每个极板上的所述合成测井曲线作为参考曲线，将其它极板上的所述合成测井曲线作为对比曲线；
在参考曲线上，按照深度顺序依次选取三个所述预分层界面的深度段数据作为参考段，第一个深度点与第三个深度点之间的深度差为本次对比窗长；
在各对比曲线上，使用相关对比法在预设的探索长度内依次计算出最大相关系数时的对比段中点深度；
计算满足最大相关系数大于预设的相关系数阈值的对比曲线条数，检测所述对比曲线条数是否大于或等于预设的对比曲线条数阈值，如果大于或等于预设的对比曲线条数阈值，将参考曲线中的所述预分层界面作为有效层界面，将所述获得最大相关系数时的对比段中点深度，作为与参考曲线中目标层界面相同层的层界面深度；
对参考曲线上的所有预分层界面进行相关对比，得到该极板上的合成测井曲线的所有有效层界面。
进一步地，所述在各对比曲线上，使用相关对比法在预设的探索长度内依次计算出最大相关系数时的对比段中点深度的步骤，具体包括：
在各对比曲线上，在预设的探索长度范围内依次选取与本次对比窗长长度相等的对比段，计算各对比段与参考段的合成测井曲线的相关系数，记录每次探索长度范围内的最大相关系数和获得最大相关系数时的对比段中点深度。
进一步地：所述方法还包括：
当相邻两个所述有效层界面的深度差小于预设的深度阈值时，或者当所述相邻两个所述有效层界面存在交叉时，在所述获得的地层界面中，去除所述相邻两个有效层界面中相关系数小的有效层界面。
本发明实施例还提供了一种地层参数的反演方法，包括：
获取电成像仪器每个极板上的合成测井曲线；
对每条合成测井曲线进行预分层，得到每条合成测井曲线的预分层界面位置；
依次选取包含预分层界面位置的深度段作为参考段，对其它极板上的合成测井曲线进行相关对比，得到各个合成测井曲线的有效层界面；
对所有极板上的合成测井曲线的有效层界面按深度进行排序，获得地层界面；
基于电成像测井数据，提取各地层界面对应的地层倾角、地层倾向，提取冲洗带视电阻率信息；
根据获得的地层界面、提取的地层倾角与冲洗带视电阻率信息，创建初始正演模型，进行地层仿真，将仿真获取的测井响应值与实际测井数据进行对比，判断是否满足终止迭代条件，如果不满足终止迭代条件，修正地层参数，重新进行仿真；如果满足终止迭代条件，提取全井段地层的泥浆侵入信息。
进一步地，在所述根据获得的地层界面、提取的地层倾角与冲洗带视电阻率信息，创建初始正演模型，进行地层仿真的步骤中，当所述地层倾角小于预设的角度阈值时，通过二维模型进行仿真；当所述地层倾角大于预设的角度阈值时，通过三维模型进行仿真。
进一步地，所述终止迭代条件包括以下任意一个：
将所述双侧向测井响应值与双侧向实测值进行比较，响应值与实测值之间的差值小于预先设置的第一差值阈值；
迭代步数大于预先设置的最大迭代步数；
将相邻两次仿真得到的双侧向测井响应值与双侧向实测值的差值进行比较，所述差值的变化小于预先设置的第二差值阈值充电器测量自身的振动数据。
本发明的技术方案，具有如下有益效果：
由于电成像图像上的层界面本质是不同岩性的地层电阻率不一致引起的图像颜色跳变，在电扣曲线上表现为极值点或者突变值点，本发明提供的识别地层产状的方法是在检测这些极值点或突变点的基础上，识别出地层界面，然后计算出层界面产状信息，所以提取的层界面与图像特征吻合较好，计算出的地层产状与真实状态很接近，通过本发明计算地层产状快速高效，准确度高，基本可以取代目前的人工拾取方法；
进一步地，本发明提供的地层参数的反演方法，通过电成像与双侧向测井信息进行联合反演，可以计算出泥浆侵入深度、侵入带地层电阻率与原状地层电阻率，进而获取到全井段地层的泥浆侵入信息，反演结果更加接近地层的真实状况。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例的一种识别地层产状的方法的流程示意图；
图2为本发明实施例的一种地层参数的反演方法的流程示意图；
图3为基于电成像测井数据，获取的地层界面和地层倾角示意图；
图4为根据本发明的反演方法，获取的侵入带与原状地层电阻率、泥浆侵入深度结果示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
参照图1，根据本发明实施例的一种识别地层产状的方法，包括如下步骤：
步骤101：获取电成像仪器每个极板上的合成测井曲线；
需要说明的是，由于电成像仪器有多个极板，每个极板上有多个纽扣电极，因此，需要对每个极板上多个钮扣电极的数据进行合成。
进一步地，，所述步骤101具体包括：
步骤1011：对每个极板内若干个纽扣电极的测井曲线进行深度对齐。
具体地，由于每个极板上的纽扣电极分上下两排排列，不同排的纽扣电极在极板上的垂直位置不同，使电极响应存在深度差，数据处理时应进行深度对齐。在本发明一实施例中，对上排纽扣电极的测井曲线进行深度平移，使其深度与下排纽扣电极的测井曲线保持一致。
步骤1012：通过求取每个极板内每个采样点的多个钮扣电极的测井数据的平均值，得到所述每个极板上的合成测井曲线。
进一步地，在获取电成像仪器每块极板上的合成测井曲线之前，所述方法还包括：对每个采样点上所有钮扣电极的测井数据进行升序或降序排序，按照预设的第一剔除比例值剔除较大测井数据和/或第二剔除比例值剔除较小测井数据。
具体地，在电成像测井过程中，某一个或某几个电极可能临时性工作不正常，或者当出现裂缝、孔洞、砾岩等地质现象时，电极的测量数据不反映地层电导率的变化，因此，通过预先设置第一剔除比例值和/或第二剔除比例值剔除异常测量数据。例如，预先设置第一剔除比例值为10％，第二剔除比例值为10％，将按大小排序后的测井数据中的较大值的10％和较小值的10％全部剔除，保留中间主体数据。
步骤102：对每条合成测井曲线进行预分层，得到每条合成测井曲线的预分层界面位置；
在本发明一实施例中，通过活度分层法对每条合成测井曲线进行预分层。与现有的其它分层方法相比，活度分层法具有运算简单、计算量小、分层速度快等特点。
进一步地，所述步骤102包括如下步骤：
步骤1021：对每条合成测井曲线进行平滑滤波处理；
进一步地，通过钟形函数平滑滤波或均值滤波对每条合成测井曲线进行平滑滤波处理。
在本发明一实施例中，通过钟形函数平滑滤波处理时，假设相邻采样点之间满足二次函数变化关系，则可以用如下的二次函数曲线zt对采样点进行拟合：
zt＝a0+a1t+a2t2(1)
采用相邻5个采样点做平滑计算，ti+t为测井曲线第i+t个采样点值，t为[-2，2]之间的整数，残差q的计算公式为：
当残差q取最小值时，ti+t与zt的偏差最小，此时，通过对残差q分别对参数a0，a1与a2求偏导数得到参数a0，a1与a2，即通过
通过最小二乘法导出滑动平均值
步骤1022：获取每条合成测井曲线对应的活度曲线和对比度曲线；
每条合成测井曲线的活度曲线计算公式为：
式中，e(d)表示d点的活度函数值；x(t)表示合成测井曲线的测井值；
d点对应的对比度值定义为：
contrast_ratio＝max/min(5)
式中contrast_ratio表示对比度值，max与min分别表示计算活度函数值时所取窗长内测井值的最大与最小值；
步骤1023：求取每条活度曲线的极大值点，并当极大值点在预设的窗长阈值范围内与其余采样点的对比度值大于预设的对比度阈值时，将所述极大值点的深度作为所述合成测井曲线的预分层界面位置；
需要说明的是，对于测井曲线的地层界面，在活度曲线上出现峰值，这表明在界面处测井曲线的变化最为激烈。如果能在测井曲线对应的活度曲线上找到活度峰值点，那么该点所对应的位置就为可能的地层界面。
步骤103：依次选取包含预分层界面位置的深度段作为参考段，对其它极板上的合成测井曲线进行相关对比，得到各个合成测井曲线的有效层界面；
具体地，以某个极板为例，所述步骤103包括如下步骤：
步骤1031：选取所述极板上的合成测井曲线作为参考曲线，将其它极板上的合成测井曲线作为对比曲线；
步骤1032：在参考曲线上，按照深度顺序依次选取三个预分层界面的深度段数据作为参考段，第一个深度点与第三个深度点之间的深度差为本次对比窗长；
步骤1033：在各对比曲线上，使用相关对比法在预设的探索长度内依次计算出最大相关系数时的对比段中点深度；
具体地，所述步骤1033具体包括：在各对比曲线上，在预设的探索长度范围内依次选取与本次对比窗长长度相等的对比段，计算各对比段与参考段的合成测井曲线的相关系数，记录每次探索长度范围内的最大相关系数和获得最大相关系数时的对比段中点深度。
步骤1034：计算满足最大相关系数大于预设的相关系数阈值的对比曲线条数，检测所述对比曲线条数是否大于或等于预设的对比曲线条数阈值，如果大于或等于预设的对比曲线条数阈值，将参考曲线中的所述预分层界面作为有效层界面，将所述获得最大相关系数时的对比段中点深度，作为与参考曲线中目标层界面相同层的层界面深度；
步骤1035：对参考曲线上的所有预分层界面循环执行步骤1032-1034，得到该极板上的合成测井曲线的所有有效层界面。
对其它极板上的合成测井曲线，依次执行步骤1031-1035，得到所有极板上的合成测井曲线的所有有效层界面。
步骤104：对所有极板上的合成测井曲线的有效层界面按深度进行排序，获得地层界面并计算地层产状信息。
在本发明一实施例中，所述步骤104还包括：在获得的地层界面中，去除不合理的有效层界面。
进一步地，所述去除不合理的层界面，具体为：当相邻两个有效层界面的深度差小于预设的深度阈值时，在获得的地层界面中，去除所述相邻两个有效层界面中相关系数小的有效层界面。
进一步地，所述去除不合理的层界面，具体为：当所述相邻两个有效层界面存在交叉时，在获得的地层界面中，去除所述相邻两个有效层界面中相关系数小的有效层界面。
进一步地，所述识别地层产状的方法还包含：根据双侧向测井数据提取地层界面，对双侧向测井数据提取的地层界面，和基于电成像测井数据获得的地层界面进行合并。
由于电成像图像上的层界面本质是不同岩性的地层电阻率不一致引起的图像颜色跳变，在电扣曲线上表现为极值点或者突变值点，本发明提供的识别地层产状的方法是在检测这些极值点或突变点的基础上，识别出地层界面，然后计算出层界面产状信息，所以提取的层界面与产状信息与图像特征吻合较好，与地层的真实状态很接近，且通过本发明计算地层产状快速高效，准确度高，基本可以取代目前的人工拾取方法。
参照图2，根据本发明实施例的一种地层参数的反演方法，包括如下步骤：
步骤201：获取电成像仪器每个极板上的合成测井曲线；
具体地，步骤201中的获取电成像仪器每个极板上的合成测井曲线的方法同前述步骤101，此处不再赘述。
步骤202：对每条合成测井曲线进行预分层，得到每条合成测井曲线的预分层界面位置；
具体地，步骤202中的对每条合成测井曲线进行预分层，得到每条合成测井曲线的预分层界面位置的方法同前述步骤102，此处不再赘述。
步骤203：依次选取包含预分层界面位置的深度段作为参考段，对其它极板上的合成测井曲线进行相关对比，得到各个合成测井曲线的有效层界面；
具体地，步骤203中的对其它极板上的合成测井曲线进行相关对比，得到各个合成测井曲线的有效层界面的方法同前述步骤103，此处不再赘述。
步骤204：对所有极板上的合成测井曲线的有效层界面按深度进行排序，获得地层界面；
具体地，步骤204中的对所有极板上的合成测井曲线的有效层界面按深度进行排序，获得地层界面的方法同前述步骤104，此处不再赘述。
步骤205：基于电成像测井数据，提取各地层界面对应的地层倾角、地层倾向；
进一步地，步骤205包含以下步骤：
步骤2051：求取地层视倾角和视倾向；
进一步地，步骤2051包括：通过最小二乘算法求取各个地层界面的幅度a、初始相位
具体地，同一地层界面在不同极板合成曲线上的深度满足以下正弦关系：
式中，i表示极板序号，yi是第i个极板对应的深度，xi是第i个极板所在方位，a为幅度值也即高程差值的一半，
地层视倾角和视倾向计算公式如下：
dip＝tan-1(2*a/del)(7)
式中dip为地层视倾角，azi为地层视倾向，del为预先设置的电直径值。
步骤2052：将地层视倾角和视倾向转化为地层真倾角和真倾向；
具体地，地层真倾角和真倾向可以由井眼倾角、井斜方位角和视倾角、视倾向经过坐标旋转变换得到。图3为基于电成像测井数据，获取的地层界面和地层倾角示意图，参照图3，从左起第一道为电成像原始测量信号成像和提取到的层界面指示曲线道，其中“n-e-s-w-n”指“北-东-南-西-北”，第二道为深度道，第三道为地层倾角蝌蚪图。
步骤206：基于电成像测井数据，提取冲洗带视电阻率信息；
进一步地，步骤206包含以下步骤：
步骤2061：求取冲洗带视电阻率值；
具体地，将多条合成测井曲线上对应采样深度的测井值加权平均后作为对应深度点的冲洗带电导率值，使用仪器发射电压除以该冲洗带电导率并乘以预先设置的仪器系数，得到冲洗带视电阻率值；
步骤2062：对冲洗带视电阻率进行重采样，获得与双侧向测井采样深度相匹配的冲洗带视电阻率。
步骤207：根据电成像、双侧向测井数据进行联合反演，得到泥浆侵入深度、侵入带地层电阻率与原状地层电阻率。
进一步地，步骤207包含以下步骤：
步骤2071：根据预先设置的泥浆侵入深度初值、原状地层电阻率初值，以及所述提取的地层界面、地层倾角、冲洗带视电阻率等地层信息创建初始正演模型；
步骤2072：进行地层仿真，得到深浅两种探测模式下的双侧向测井响应值；
进一步地，步骤2072中，当地层倾角小于预设的角度阈值时，通过二维模型进行仿真；当地层倾角大于预设的角度阈值时，通过三维模型进行仿真。
步骤2073：判断是否满足终止迭代条件，当满足终止迭代条件时，终止迭代并提取模型中的泥浆侵入深度、侵入带电阻率与原状地层电阻率信息；当不满足终止迭代条件时，修正泥浆侵入深度与原状地层电阻率参数，重复步骤2071至2073，直至满足终止迭代条件为止。
进一步地，步骤2073中，所述终止迭代条件为以下任意一个：将所述双侧向测井响应值与双侧向实测值进行比较，响应值与实测值之间的差值小于预先设置的第一差值阈值；迭代步数大于预先设置的最大迭代步数；将相邻两次仿真得到的双侧向测井响应值与双侧向实测值的差值进行比较，所述差值的变化小于预先设置的第二差值阈值。
图4为根据本发明的反演方法，获取的侵入带与原状地层电阻率、泥浆侵入深度结果示意图，参照图4，从左起第一道为电成像图像道，第二道为双侧向电阻率曲线道，其中“n-e-s-w-n”指“北-东-南-西-北”，第三道为深度道，第四道为反演出的侵入带与原状地层电阻率道，第五道为反演出的泥浆侵入深度道。从图4可以看出，本发明提供的地层参数的反演方法，所提取的地层界面及产状信息与测井图像吻合较好，解决了复杂背景干扰下地层产状难以提取的问题；本发明分辨率高，充分利用地层产状信息，反演结果更加接近地层的真实状况，计算结果更为准确。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现，相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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