专利名称：自动确定地层中层面的方法
技术领域：
本发明是关于根据地层的井孔壁图像或岩芯样品显象(development)确定地层(特别是地质地层)中的层面(bedding)的方法。更具体地说，它关心的是产生能非常准确地代表该地层中层面以及该层面边界的图象。
在地质地层中井孔壁的电学图象，例如使用被参考文献称作FMI(Full-bore Formation Micro Imager，全井地层微观图象产生器)和/或FMS(Formation Micro Scanner，地层微观扫描仪)并已由SCHLUMBERGER公司开发出来的工具所得到的图象，对于石油工业有巨大好处，因为这些图象中包含了丰富的信息。这些图象几乎独一无二地被构造分析人员用于精细确定井孔中的层面和破裂面的几何特性。
FMS和FMI工具使其能从井壁局部电导率的测量获取电学图象，为做到这一点，FMS和FMI各有4个用铰链连接的臂，对于FMS工具，每个臂装备有一个极板(pad)，对于FMI工具，每个臂装备有一个极板和一个折板(flap)(伴随极板)。FMS工具的极板每个有16个电极，而FMI工具的极板和折板每个有24个电极。在整个获取电学图象的过程中使用一个机械系统把所述工具的极板和折板支撑在井壁上。
井孔壁的电学图象是井孔壁的一个视图，当把井孔打开从而把井展开成一个平面时，该电学图象有一水平轴x代表极板的电极的方位分布，还有一个垂直轴y，沿着这一垂直轴y确定了井孔中工具的深度(位置)。一个井孔中井壁的一个FMS或FMI电学图象是由4个或8个极板图象重新构成的。由于在FMS工具的每个极板上有16个电极，在FMI工具的每个极板和每个折板上有24个电极，所以一个极板(极板或折板)图象是由16或24列(每个电极一列)和几千行构成。图象的每个象素的大小约为2.5mm2。对于FMS或FMI工具，垂直采样间隔是2.5mm，而横向采样移动间隔对于FMS工具是3.8mm，对于FMI工具是2.5mm。更一般地说，在前述(x，y)座标系统中，每个极板图象可以被认为是p个采样列(p代表该极板的电极数)，它们中的每一个沿着y轴排列，其沿着x轴的间距是对应于横向取样移动间隔的距离，每一列中的采样彼此分开的距离对应于该工具的采样间隔。
对电学图象进行分析是为了找出面不均匀性和点不均匀性。而不均匀性包括层面以及插入层面的地质地层破裂面；电学图象的其余部分代表点不均匀性，也就是与石油物理参数(孔隙度)变化或沉积学参数(例如生物扰动作用)变化有关的那些变化。
利用图象分析，在电学图象上呈现的面不均匀性可按照它们相对于图象背景的电导率、它们的清晰度(灰度对比度)、它们的组织(孤立的或是按家族分组的)、它们的频率(根据方向和深度确定的高频或低频)以及它们的能见度(在所有极板图象上可以见到或是只有在其中的一些极板图象上可以见到)来进行分类。
有4种重要的平面类型能彼此区分，它们在电学图象上有特别的特征，这就是·由图象背景中的低频变化识别出来的平面，它们在所有的极板上可以见到，这些平面被认定为层面边界；·垂直的高频平面，一般具有低对比度，总是按家族来组织并在所有的极板上可以见到，这些平面代表处在分层(bed)之间的成层或平纹(lying)；·切断层面的平面，它们有很高的电导率，对比度很高，孤立的或按家族来组织的，这些平面的大部分可归因于以导电泥浆填充的张开的破裂面；以及·也是切断层面的平面，多多少少是孤立的，导电的或不导电的，往往对比度低，通常在所有极板上可以见到，这些平面被解释为被填充的破裂面，其电导率依赖于填充剂(胶结物)的性质。
当前述平面中的这个或那相平面与其轴线不与该平面垂直的圆柱状井孔壁交切时，在井孔壁图象上看到的交切线是由方程y＝d+Asin(x+φ)确定的正弦线，其中振幅A和相位φ分别对应于平面的倾角和方位角，而d是正弦线所在位置的深度。
“分层”的概念是野外地质学家或对地质地层岩芯样品进行工作的沉积学家为研究各沉积单元的沉积相所使用的基本概念之一。分层被定义为低频平面不均匀性。它们通常比成层(layering)有更高的对比度而且更厚，它们的厚度变化范围很大，例如几厘米到几米。分层的边界可以以灰度对比度来标记，显示出急剧的过渡或平滑的过渡；它们也可以简单地以组织结构的变化为其特征。
在井孔壁图象上人工拾取层面平面是一项基本技术，但这是很复杂和烦人的事。
由井孔壁电学图象自动识别平面也包含很大困难，这一方面是由于图象覆盖因子低(把一幅图象分割成4或8个极板图象，这对应于40％到80％的覆盖因子)，另一方面是由于各地质不均匀性之间的相互干扰。如果图象覆盖因子为100％，则识别描述平面与井孔壁交切的正弦线的问题便会简化为从图象中提取连续线的简单问题。然而，对于如前所述的低图象覆盖因子，这个问题变成了根据若干线段识别正弦线的问题，而这个问题要复杂得多，而且还有一些与各极板图象之间的垂直间距相联系的附加限制。
已经描述过两种根据所述井孔壁图象自动确定与地质地层中钻井交切的平面的倾角和方位角的方法，一种方法是在电学图象的情况下进行流线(等值线)之间的匹配(J.N.ANTOINE和J.P.DELHOMME“从井孔图象中分层边界获取倾角的方法”，论文SPE20 540Ω(1990)，第121至130页，也是美国专利5299128号)，另一种方法借助HOUGH变换(美国专利3069654号)去处理声波图象(D.TORRES，R.STRICKLAND及M.GIANZERO“用井孔壁图象确定倾角和走向的一种新途径”，SPWLA，第31次年度测井研讨会，1990年6月24-27)。
然而，还没有方法能满意地解决根据在地层中做成的进孔壁图象或等效地根据该地层岩芯样品侧表面的图象来确定所述地层特别是地质地层中层面的问题。
本发明是关于一种能有效解决前述问题的方法，所述方法能容易地确定层面边界，并能识别所述分层，不论它们的类型和尺度如何。
根据本发明的方法是根据地层中井孔图象或岩芯样品显象图象自动确定该地层(特别是地质地层)中层面的一种方法，这些图象中的每个图象代表井孔或岩芯样品侧壁的一个切片(slice)，该切片的深度参照垂直轴y，方位参照水平轴x，并由一组迹线(trace)或列(column)来确定；每一个迹线或列的方向是由沿x轴分离的点沿着y轴方向延伸的，并代表与所述侧壁特性相关联的参数值，其值是作为深度的函数测定的；井孔或岩芯样品的侧壁是由N个壁图象组合重建的。
根据本发明的方法的特点在于它的组成是—把用于重建井孔侧壁或岩芯样品侧壁图象的N个壁图象中的每一个图象进行分割，构成第一组连接部分(connected component)，每个连续部分由一个均匀点带(zone)构成，这个均匀点带是按下述方式把迹线点分组得到的按照与图象特性相关联的判据(例如与图象特性相关联的一个参数，特别是振幅)取各点间的值差，在所述均匀点带内的任何两个相邻点的值差低于一个阈值；—对一给定的连续部分中的全部象素赋予一个唯一的系数，所述系数是与分组到该连续部分中的迹线点的图象特性相关联的参数(特别是振幅)的平均值；—把所述第一个连续部分集合转换成只由接触图象左、右两个边缘的各个连续部分(称作连续区域(connected region))组成的第二集合，所述连续区域包括已包含在第一集合中的构成连续区域的连续部分，还包括第一集中中那些不同时接触图象左、右两个边缘的连续部分(称作连续带(connected zone))构成的连续区域，作法是把一个给定的连续带与最邻近的连续带合并到一起，逐步地进行这种合并，在使用其余的连续带(包括所述新造成的连续带)进行新的合并之前，对所造成的连续带赋予一个新的系数，—对于每对相继的连续区域，产生一个平滑的等值线，用以标志出所述一对区域的两个连续区域的边界，作法是使用等值线追踪对所述边界找出上包络等值线和下包络等值线，把这两个包络等值线中能给出垂直移动水平较低变化的那个包络等值线保留下来作为平滑的等值线；以及—在(x，y)座标系中产生一个图象，它由具有被保留的平滑等值线的连续区域构成，该图象称作与受到分割处理的壁图象相关联的分层图象，而在这个分层图象上存在的各连续区域之间的等值线称作层面/等值线，每个等值线代表一个层面平面与井孔或岩芯样品侧壁的交切线的一段。
再一个可选项是把具有平滑等值线的、其组成点数低于一阈值的每个连续区域与具有平滑等值线的最接近的相邻连续区域(例如具有最接近的参数平均值的那个)集合在一起。
当赋予每个连续部分的系数是与组合到所述连接部分中的迹线点的图象特性相关联的参数(特别是振幅)的平均值时，前述连续带的合并具体地说是这样进行的把具有给定的参数平均值的一个连续带与具有次大参数平均值的相邻连续带组合在一起，逐渐地进行合并，从具有最高参数平均值的连续带开始，按照赋予每个连续带的参数平均值的下降次序进行合并，而且在每次把两个连续带合并之后，计算所造成的连续带的参数平均值，然后再用剩下来的连续带(包括所述新造成的连续带)进行新的合并。
根据本发明的方法当中的下一步，是利用N个分层图象(这些图象每个都是从用于重建井孔或岩芯样品侧壁的N个壁图象之一取得的)，使所述N个分层图象中彼此对应的具有相同极性的层面等值线匹配起来，以便构成代表层面边界的正弦线。
通过一系列操作，有利地实现了构成代表层面边界的正弦线这一步骤，这一步骤以已经确定了一个分层边界正弦线Sk这一情况作为起始点，该步骤的组成是a)从N个分层图象中存在的低于正弦线Sk的层面等值线(下文中称作等值线)中选择第一参考等值线，它是从最接近于Sk的等值线和在Sk之后首先遇到的等值线二者当中选取的；b)在不包含该第一参考等值线的那些分层图象中确定对应于所述第一参考等值线和代表N-1个初级(primary)等值线的那些具有相同极性的等值线；c)构成每个都包含第一参考等值线并把范围从1到N-1中若干所述初级等值线联合在一起的所有正弦线，并把所述正弦中那个具有大于阈值Qs的最大值Q1的正弦线保留下来作为最佳正弦线S01，这里的Q1是代表层面平面质量的预先定义的判据Q的最大值；d)在含有第一参考等值线的分层图象上选择第二参考等值线，它是与第一参考等值线有相同极性而且紧跟随第一参考等值线的等值线；e)在不包含第二参考等值线的那些分层图象中，确定对应于第二参考等值线和定义N-1个次级等值线的那些具有相同极性的等值线；f)构成每个都包含第二参考等值线并把从所有初级和次级等值线集合中选出的从1到N-1个等值线联合起来的所有正弦线(对这种选择而言，每个图象有一个等值线)，并保留其具有质量判据Q的最高值Q2(大于阈值Qs)的那个所述正弦线作为最佳正弦线S02；g)比较最佳正弦线S01和S02，i)如果正弦线S02平行于S01或者如果它与S01相交叉且质量判据值Q2低于Q1，则正弦线S01作为分层边界Sk+1有效，并在N个分层图象上把属于有效正弦线S01的等值线标注为层面边界Sk+1；或者(ii)如果最佳正弦线S02与正弦线S01相交叉而且质量判据值Q2大于值Q1，则拒绝最佳正弦线S01并去掉第一参考等值线；以及h)只要在N个分层图象上还存在要匹配的最后的等值线，就重复a)到g)的操作系列，在根据g(i)进行操作的情况中使用N个分层图象上存在的位于正弦线Sk+1以下的等值线，在根据g(ii)进行操作的情况中使用N个分层图象上存在的位于正弦线Sk以下的等值线。
为了得到第一分层边界正弦线S1，要进行的操作系列的组成是—在N个分层图象的每一个上选择第一层面等值线(以下简称等值线)—从所述被选定的第一等值线中挑选出有最小深度的那条等值线作为参考等值线，—在不包含参考等值线的那些分层图象中确定对应于参考等值线并定义N-1个初级等值线的具有相同极性的等值线，以及—或者(i)通过检出操作，或者(ii)应用根据上述c)至g)各点的处理，来构成最佳正弦线S1。
用根据本发明的方法所处理的壁图象可以是各种地层的井孔图象或岩芯样品的显象，更具体地说，是由地质地层中钻井壁图象或所述地质地层岩芯样品侧壁图象构成，特别是电学图象，诸如FMS或FMI。
在把壁图象分割成连续部分之前，如果需要的话，可以对它们进行滤波以去掉开放破裂型平面不均匀性，从而使其更容易检测出层面。为做到这一点的可能步骤的一个实例是使用阈值在由壁图象产生的相应拉普拉斯(Laplacian)图象上检测出代表所述破裂的局部极大值，然后在拉普拉斯图象上找出与这些局部极大值相邻的局部极小值(基值)，然后用周围值在对应于局部极大值的图象点处完成内差。具体地说，可以利用沿深度轴y进行单向DERICHE滤波来产生拉普拉斯图象(R.DERICHE“低水平观察的快速算法”，关于模式分析和机器智能的IEEE会议文集，IEEE Trans.PAMI-12 No.1(1990)，第78至87页)。
在把用于重建井孔或岩芯样品侧壁图象的N个壁图象中的每一个分割成一组连续部分的过程中，可以用能达到目的的任何方法来把壁图象的迹线点组合为构成连续部分的均匀带。特别是，一种可能的步骤是在所述均匀带中任何两个相邻点处与图象特性相关联的参数(例如所述特性的振幅)所取之值的差值低于一阈值S，而且在所述组合过程中在要被组合的新点处该参数值与已经被组合的各点所述参数值的平均值之差还低于一阈值Sm。最好是按下述方式进行所述组合在所述带中沿x轴任何两个相邻点处与图象特性相关联的参数取值之差低于一阈值Sx，在所述带中沿y轴两个相邻点处与图象特性相关联的参数取值之差低于阈值Sy，以及在要被组合的新点处该参数值与已被组合各点处所述参数值的平均值之差值还低于一阈值Sm。
所述阈值Sx和Sy可以有完全相同的值，例如当要分割的壁图象是均匀的时候；或者反之有不同的值，取决于在获取臂图象过程中所可能遇到的异常。特别是，由于垂直向的人为作用使各个壁图象上迹线之间的均匀性差时，阈值Sx之值大于Sy。类似地，为了不产生太小的连续部分，最好是使阈值Sm之值大于Sx。
这些阈值可以用统计学方法借助柱状图自动地固定，这些柱状图与x和y方向的梯度图象相关联并被与掩码掩码[1，1]和[-1，1]T卷积。在实验的基础上，申请本专利的公司已发现最好是这样选择阈值Sx，Sy和SmSx＝γGxm，Sy＝γGym和Sm＝γGx’m，在这些公式中Gxm和Gym分别表示沿x和y轴方向壁图象梯度平均值，Gx’m代表沿x方向梯度大于Gxm部分的平均值，而γ是一个阈值系数，在大多数情况下γ值选为1。
如前面指出的那样，在构建分层边界正弦线过程中，形成了包含N条等值线的等值线组，其中每一条等值线取自N个分层图象中的一个，所述这些等值线包括一个参考等值线和N-1个与参考等值线有相同极性并与所述等值线对应的相关等值线。术语“等值线的极性”是要用来表示沿等值线各点处图象的垂直梯度(沿y轴)的符号。
为了确定N个分层图象中彼此对应的所述的具有相同极性的等值线，考虑这样的事实，即对于给定的分层，其N个分层图象中该分层的厚度差值ΔTb应该是小的，因而固定一个阈值，所述差值应在此阈值之下。特别是，以这样一种方式来实现参考等值线和与该参考等值线有相同极性的N-1个等值线之间的对应关系当从含有参考等值线的图象过渡到其他图象中的任何一个时，由所述等值线在其顶部限定的分层的厚度变化低于一个阈值。
表征分层层面的质量判据Q是用于从所有正弦线中找出一个最佳正弦线，这些正弦线的每一个包含参考等值线并包含伴随该参考等值线的其他等值线(从1到N-1)。该质量判据Q是一个包含多个因子的组合判据，特别是考虑了平面的平缓性或尖锐性、由图象平均垂直梯度测量的分层均匀性、分层组织结构、等等。
例如，对于由Qm等值线匹配而成的一个正弦线，根据本发明，可使用由下列方程定义的质量判据QQ＝λQagd×Qbct×Qccr×Qddy×Qem其中·λ代表归一化常数；·a，b，c，d及e代表相关判据的权重，最好是对于a，b，c，d的情况取值1，对于e的情况取值2；·Qgd代表梯被图象上的局部对比度，所述局部对比度是考虑各分层之间的对比度，由公式Qgd＝Mgd∶Vgd表示，这里Mgd是在被属于沿y方向一维梯度Gy的滤波器滤波后的N个壁图象上估计的沿正弦线梯度平均值，Vgd是梯度图象的标准偏差，它是在全部N个壁图象上计算出来的。
·Qct代表平面总体对比度，所述总体对比度考虑沿正弦线的低频对比度，并表示为从N个差值Δ系列中取出的N/2个具有最低绝对值的差值Δ的平均值；这N个差值Δ系列中的每个差值对应于N个图象中的一个，并代表上分层和下分层中振幅平均值之间的差值，这个上分层振幅平均值和下分层振幅平均值是在恰在图象中要弄清楚的平面的上方和下方的两个沿该正弦线的窗口中计算出来的；·Qcr代表N个图象的总体相关性，所述相关性考虑围绕该正弦线的组织结构的均匀性，由下式定义Qcr=1Max(Vup,Vlo,VΔ)]]>
这里Vup和Vlo分别代表振幅的标准偏差，其中一个与上分层相关联，一个与下分层相关联，该标准偏差是在N个图象上在为求Qct所用的相同窗口中计算的，VΔ是如前面所定义的N个差值Δ的标准偏差；·Qdy代表该平面的平整性或粗糙度，用式
表示，这里ΔEy度量最佳匹配正弦上各点与对构成所述正弦线有贡献的对应点之间垂直差值的平均值；以及·Qm代表为匹配正弦线所保留的图象的数目。
通过阅读对根据本发明的方法的一个实施例的如下描述，将看到其他特点和优点，如下描述所参考的附图是·
图1给出在地质地层中所钻井孔壁的FMS电学图象系列，本图是对于第一深度间隔给出的；·图2示意性说明把图1中的图象分段成连续的部分；·图3示意性表示出两个连续区域之间的边界和相应的包络等值线；·图4代表与图1中电学图象相关联的分层图象；·图5示意性表示出对在分层图象上出现的等值线进行匹配以给出一条边界正弦线的一种方式；·图6a和6b表示在FMS壁图象上标出的分层边界正弦线(图6a)，以及代表该层面的相关连续区域的图象(图6b)，这是对第二深度间隔给出的。
测量电导率的工具，例如如前面描述的装有4个测量极板(每个测量极板提供测量电导率的若干电极)的FMS型工具，是通过地质地层中钻成的井孔向下放置，用于产生一部分井孔壁的电学图象。这项技术对于精通本门技术的人们是公知的，故不再描述其细节，该工具的每个测量极板提供垂直切片形式的电学图象，其中包括一组迹线或列(每个测量极板上有多少个电极便有多少条迹线或列)，这些迹线或列沿垂直轴延伸按深度分度，并沿水平轴x分开间隔按方位分度，每条迹线有一振幅代表代表由相关电极测量的井孔壁电导率并作为深度的函数被记录下来。如图1中所表示的那样，这提供了4个图象I1至I4，用于重建井孔壁。这些图象显示出多个带，例如B1和B2，它们代表地质地层中的分层，并由等值线(例如F12)分开，这些等值线的每一个代表追踪一个分层平面与测量井孔侧壁交切的正弦线，它把相继出现的分层分开。
在(x，y)座标系统中，每个电学图象I1至I4可被看作是坐标为(xi，yi)的点Mij的矩阵，xi代表产生迹线Ti的电极i的方位，yi代表电极进行测量的深度，所述各点沿y方向彼此分开的距离等于该测量工具的采样间隔，沿x方向它们的间距代表两个相继迹线之间的方位差(横向采样移动距离)。每个点Mij被赋予一个值，该值代表在井孔壁上坐标为(xi，yj)点处测量的电导率，所述值是在点Mij处迹线Ti的振幅。
在第一阶段，每个电学图象被分割成连续的部分。为了这样做，要固定一个阈值Sx，例如等于沿着要分割图象x轴的平均梯度Gxm，要固定一个阈值Sy，例如等于沿着要分割图象y轴的平均梯度Gym，还要固定一个阈值Sm，例如等于沿着要被分割图象x轴梯度大于Gxm部分的平均值。如图2中示意性表示的那样，一个称作连续部分的单个带用于把要被分割的图象的各迹线的不同点组合在一起，例如I3，在所述连续部分中沿x方向彼此相邻的任何两点(例如M11和M21)被赋予的振幅值之差小于Sx，在所述连续部分中沿y方向彼此相邻的任何两点(例如M11和M12)被赋予的振幅值之差小于Sy；而且当所述点被组合时，任何新的作为该组合候选点的邻近点(例如M22)被赋予的振幅和已经被分到该组合的点(例如M11，M12，M21)被赋予的振幅平均值之间的差值低于阈值Sm。在给定连续部分内的所有象素被赋予一个振幅值，它等于被组合到该连续部分内的各点相应振幅值的平均值。图2示意性地显示出6个连续部分C(12)，C(11)，C(10)、C(9)、C(8)和C(7)，括号内的数指出赋予该连续部分的平均振幅值。如所述图2中所示，连续部分可能会接触图象的左、右两个边缘，如连续部分C(8)的情况，于是这些部分被称作连续区域；或者是另一种情况，它们只接触图象的左或右一个边缘，如连续部分C(7)、C(9)、C(10)和C(11)的情况，或者可能和所述边缘的任何一个都不接触，如连续部分C(12)的情况，在这些情况中，这些连续部分被称作连续带。
在第二阶段，由图象分割造成的连续部分所提供的集合被转换成只由连续区域组成的第二集合，就是说，如前文指出的那样，这些连续部分每个都接触图象的左、右两个边缘；所述第二集合包括构成连续区域而且已经包含在第一集合中的全部连续部分，而且还包括这样一些连续区域，它们是由第一集合中那些没有各接触图象左、右两个边缘的连续部分，即称作连续带的部分形成的。从连续带到由它们导出的连续区域的转变是这样进行的把给定平均振幅值的一个连续带与具有次大平均振幅值的相邻连续带合并，这种合并是从具有最大平均振幅值的连续带开始，按赋予每个连续带的平均振幅值的减小顺序逐步进行的；在计算出由两个相邻连续带合并造成的连续带的平均振幅值之后，利用其余的连续带(包括所述新造成的连续带)进行新的合并。这样，参考图2，连续带C(12)先与连续带C(11)合并，由这次合并造成的连续带(它的平均振幅等于11.25)与连续带C(10)合并。现在，三个被合并的连续带C(12)、C(11)和C(10)一起接触该图象的左、右两个边缘并构成一个连续区域。然后，两个相邻连续带C(9)和C(7)合并构成另一个连续区域。在对所有连续带进行的合并结束时，便得到了只由连续区域构成的第二集合(图象)。
基于这个连续区域集合，对每一对相邻的连续区域产生一条平滑的等值线，该等值线标记出所述一对连续区域中两个连续区域之间的边界。这是这样完成的利用等值线追踪对所述边界找出一个上包络等值线和一个下包络等值线，并把这两个包络等值线中给出较低的垂直移动(沿y)程度变化的那条包络等值线保留下来作为平滑等值线。参考图3，两个相邻的(相继的)连续区域RS和RI有边界F。使用等值线追踪技术，那些图象迹线上在边界F上方最靠近边界的点(如ES1、ES2、…、ESi、…ESp)和在边界下方的点(如EI1、EI2、…、EIi、EIp)被确定。把点ES1、ES2、…ESi、…、ESp联结起来形成上包络等值线，把点EI1、EI2、…、EIi、…、EIp联结起来形成下包络等值线，并把这两个包络等值线中那个“最直”的等值线保留下来作为平滑的边界等值线。所谓“最直”的等值线就是得到下式的较低值的那条等值线Σi=1i=p-1|yi-yi+1|]]>这里yi放yi+1是待定的等值线上任何两个相继点的深度坐标(沿y轴)，p是图象中的迹线数目。
如果需要的话，可以把组成点数低于一阈值的带有平滑等值线的每个连续区域与具有最接近的平均振幅值的带平滑等值线的相邻连续区域结合在一起。
被保留下来的具有平滑等值线的连续区域被赋予它们的平均振幅值，这些连续区域可以在(x，y)座标系统中表示出来构成一个图象，称作“分层图象”，它与被分割的壁图象相关联。在连续区域之间存在的并出现在这个分层图象上的等值线称作“层面等值线”，每个代表层面平面与测量井孔侧壁的交切线的一部分。
图4代表(x，y)座标系统中的分层图象IB1、IB2、IB3和IB4，它们分别对应于图1所示的电学图象I1、I2、I3和I4，这些分层图象被用于重建测量井孔壁的图象。
利用4个分层图象IB1、IB2、IB3和IB4，把在所述图象中具有相同极性并彼此对应的等值线(层面等值线)进行匹配，于是构成了代表理论层面边界的正弦线。
参考图5，构成所述层面边界正弦线的这一步骤是按如下操作进行的，这里取已经确定了一个分层边界正弦线Sk的情况作为下述操作的起始点。
在4个分层图象IB1至IB4上存在的而且位于正弦线Sk下方的层面等值线(此后称“等值线”)当中选择第一参考等值线，这是从最接近于Sk的那条等值线和在Sk之后首先遇到的等值线二者当中选取，该等值线是位于图象IB3上的等值线CR31。然后，在不包含参考等值线CR31的分层图象IB1、IB2和IB4中，确定与所述第一参考等值线对应的具有相同极性的等值线，以构成3条初级等值线，这3条等值线是图象IB1中的等值线CP11、图象IB2中的等值线CP21及图象IB4中的等位线CP41。
然后构成所有的正弦线，它们的每一个包含第一参考等值线CR31并包含初级等值线CP11、CP21和CP41的1至3个，而在按这种方式构成的正弦线中保留一个作为最佳正弦线S01，它具有代表层面平面质量的判据Q的最大值Q1，而且Q1大于一阈值Qs。所述判据是例如前述把5个因子组合在一起的那个判据。
然后，在含有第一参考等值线CR31的分层图象IB3上选择第二参考等值线，它是与第一参考等值线有相同极性而且紧跟随它的CR32。在不包含第二参考等值线CR32的分层图象IB1、IB2和IB4中，确定与第二参考等值线对应并定义3条次级等值线的具有相同极性的等值线，这3条等值线是图象IB1情况中的等值线CS12、图象IB2情况中的等值线CS22及图象IB4情况中的等值线CS22。
然后构成所有的正弦线，它们的每一个包含第二参考等值线CR32并包含从次级等值线CS12、CS22和CS42以及初级等值线CP11、CP21和CP41中选出的1至3个等值线，这种选择使每个图象中有一条等值线，而在所述正弦线中保留一个作为最佳正弦线S02，它具有质量判据Q的最大值Q2，而且Q2大于阈值Qs。
比较最佳正弦线S01和S02，如果正弦线S02平行于正弦线S01或者如果它与S01相交叉且质量判据值Q2低于值Q1，则正弦线S01作为分层边界Sk+1有效。如果最佳正弦线S01是有效的，则把这一正弦线的等值线标注在4个分层图象IB1、IB2、IB3和IB4上，和/或标注在4个相应的壁图象I1、I2、I3和I4上，作为分层边界Sk+1。
然而，如果最佳正弦线S02与最佳正弦线S01交叉而且质量判据值Q2大于值Q1，则最佳正弦线S01被拒绝，而且参考等值线CR31被去掉。
然后，利用4个分层图象上存在的位于分层边界正弦线Sk+1之下的等值线(如果正弦线S01已被认为有效的话)或分层边界正弦线Sk之下的等值线(如果正弦线S01已被认为无效的话)，重复进行匹配等值线的这一系列操作，直至对4个分层图象IB1、IB2、IB3和IB4上存在的最后一些要被匹配的等值线重复这一系列操作为止。
得到第一分层边界正弦线S1的过程如下在4个分层图象IB1至IB4的每一个上选择第一等值线，并在所述被选的各第一等值线中选定具有最小深度的等值线，在本例中是图象IB3上的等值线CR30，作为参考等值线。然后，在不包含该参考等值线的分层图象IB1、IB2和IB4中，确定与参考等值线对应并定义3条初级等值线的具有相同极性的等值线，即在图象IB1上的等值线C10、在图象IB2上的等值线C20和在图象IB4上的等值线C40。利用所述初级等值线C10、C20和C40以及参考等值线C30，分层边界正弦线S1被构成，其做法是或者(i)通过检出操作，如果所述4个等值线被清楚标出并允许进行这种检出操作的话；或者(ii)应用上文描述的确定正弦线Sk+1的处理过程。
对于其深度间隔不同于图1至图5所示深度间隔的情况，图象6a和6b给出在FMS壁图象上标出的分层边界正弦线(图6a)，以及代表该层面的相关在连续区域的图象(图6b)。
权利要求
1.根据地层中井孔图象或岩芯样品显象自动确定该地层中层面的方法，每个图象代表井孔侧壁或岩芯样品侧壁的一个切片，该切片的深度参照垂直轴y，方位参照水平轴x，并由一组迹线或列来确定；每一个迹线或列的方向是由沿x轴分离的点沿着y轴方向延伸的，并代表与所述侧壁特性相关联的参数值，其值是作为深度的函数测定的；井孔或岩芯样品的侧壁是由N个壁图象组合重建的，所述方法的特点在于它由以下步骤组成—把用于重建井孔侧壁或岩芯样品侧壁图象的N个壁图象中的每一个图象进行分割，构成第一组连续部分，每个连续部分由一个均匀点带构成，这个均匀点带是按下述方式把迹线点分组得到的按照与图象特性相关联的判据所取的在所述带中任何两个相邻点的值差低于一个阈值，—对于给定的连续部分中的全部象素赋予一个唯一的系数，—把第一个连续部分集合转换成只由接触图象左、右两个边缘的各个连续部分，称作连续区域，构成的第二集合，所述连续区域包括构成已包含在第一集合中的连续区域的所有连续部分，还有由第一集合中那些不接触图象左、右两个边缘的连续部分，称作连续带，构成的连续区域，作法是把一个给定的连续带与最邻近的连续带合并到一起，逐渐地进行这种合并，在使用其余的连续带，包括所述新造成的连续带，进行新的合并之前，对所造成的连续带赋予一个新的系数，—对于每对相继的连续区域，产生一个平滑的等值线，用以标志出所述一对区域的两个连续区域的边界，作法是使用等值线追踪对所述边界找出上包络等值线和下包络等值线，把这两个包络等值线中能给出垂直移动水平较低变化的那个包络等值线保留下来作为平滑的等值线；以及—在(x，y)坐标系统中产生一个图象，它由具有被保留的平滑等值线的连续区域构成，该图象称作与受到分割处理的壁图象相关联的分层图象，而在这个分层图象上存在的各连续区域之间的等值线称作层面等值线，每个等值线代表一个层面平面与井孔或岩芯样品侧壁的交切线的一段。
2.根据权利要求1的方法，其特点在于与图象特性相关联的判据是一个与所述特性相关联的参数，特别是振幅。
3.根据权利要求2的方法，其特点在于赋予给定连续部分的所有象素的唯一系数是与组合到所述连续部分中的迹线点的图象特性相关联的参数，特别是振幅参数，的平均值。
4.根据权利要求3的方法，其特点在于把连续带进行合并，作法是把具有一给定参数平均值的连续带与具有次大参数平均值的相邻连续带组合到一起，逐渐地进行合并，从具有最高参数平均值的连续带开始，按照赋予每个连续带的参数平均值的下降顺序进行合并，而且在每次把两个连续带合并之后，计算所造成的连续带的参数平均值，然后再用剩下来的连续带，包括所述新造成的连续带，进行新的合并。
5.根据权利要求1至4之一的方法，其特点在于把具有平滑等值线的、其组成点数低于一阈值的每个连续区域与具有平滑等值线的最接近的相邻连续区域，例如具有最接近的参数平均值的那个，集合在一起。
6.根据权利要求1至5之一的方法，其特点在于它还包括这样一个步骤，其组成是利用N个分层图象，使所述N个分层图象中级此对应的具有相同极性的层面等值线匹配起来，以便构成代表层而边界的正弦线，这些N个分层图象每个都是从用于重建井孔或岩芯样品侧壁的N个壁图象之一取得的
7.根据权利要求6的方法，其特点在于通过进行一系列操作实现了匹配层面等值线，以下称等值线，以构成层面边界正弦线的步骤，这一步骤以已经确定了一个分层界面正弦线Sk的情况作为起始点，该步骤的组成是a)从N个分层图象中存在的低于正弦线Sk的等值线中选择第一参考等值线，它是从最接近于Sk的等值线和在Sk之后首先遇到的等值线二者当中选取的；b)在不包含该第一参考等值线的那些分层图象中确定对应于所述第一参考等值线和代表N-1初级等值线的那些具有相同极性的等值线；c)构成每个都包含第一参考等值线并把范围从1到N-1个若干所述初级等值线联合在一起的所有正弦线，并把所述正弦线中那个具有大于阈值Qs的最大值Q1的正弦线保留下来作为最佳正弦线S01，这里的Q1是代表层面平面质量的预先定义的判据Q的最大值，d)在含有第一参考等值一的分层图象上选择第二参考等值线，它是与第一参考等值线有相同极性而且紧跟随第一参考等值线的等值线；e)在不包含第二参考等值线的那些分层图象中，确定对应于第二参考等值线和定义N-1个次级等值线的那些具有相同极性的等值线；f)构成每个都包含第二参考等值线并把从所有初级和次级等值线集合中选出的从1到N-1个等值线联合起来的所有正弦线，对这种选择而定，每个图象有一个等值线；并保留其具有质量判据Q的最高值Q2，大于阈值Qs，的那个所述正弦线作为最佳正弦线S02；g)比较最佳正弦线S01和S02，(i)如果正弦线S02平行于S01或者如果它与S01相交叉且质量判据值Q2低于Q1，则正弦线S01作为分层边界Sk+1有效，并在N个分层图象上把属于有效正弦线S01的等值线标注为层面边界Sk+1；或者(ii)如果最佳正弦线S02与正弦线S01相交叉而且质量判据值Q2大于值Q1，则拒绝最佳正弦线S01并去掉第一参考等值线；以及h)只要在N个分层图象上还存在要匹配的最后的等值线，就重复a)到g)的操作系列，在根据g(i)进行操作的情况中使用N个分层图象上存在的位于正弦线Sk+1以下的等值线，在根据g(ii)进行操作的情况中使用N个分层图象上存在的位于正弦线Sk以下的等值线。
8.根据权利要求7的方法，其特点在于通过完成一系列操作来得到第一分层边界正弦线S1，该操作系列的组成是—在N个分层图象的每一个上选择第一等值线，—从所述被选定的第一等值线中挑选出有最小深度的那条等值线作为参考等值线，—在不包含参考等值线的那些分层图象中确定对应于参考等值线并定义N-1个初级等值线的具有相同极性的等值线，以及—或者(α)通过检出操作，或者(β)应用根据c)至g)各点的处理，来构成最佳正弦线S1。
9.根据权利要求1至8之一的方法，其特点在于在把每个壁图象分割成连续部分的过程中，为把壁图象的迹线点组合成构成一个连续部分的均匀带所采用的方法是在所述带中任何两个相邻点处与图象特性相关联的参数，特别是所述特性的振幅，所取之值的差值低于一阈值S，而且在所述组合过程中在要被组合的新点处该参数值与已经被组合的各点所述参数值的平均值之差还低于一阈值Sm。
10.根据权利要求1至8之一的方法，其特点在于在把每个壁图象分割成连续部分的过程中，为把壁图象的迹线点组合成构成一个连续部分的均匀带所采用的方法是在所述带中沿x轴任何两个相邻点与图象特性相关联的参数，例如所述特性的振幅，取值之差低于一阈值Sx，在所述带中沿y轴任何两个相邻点所述特性的取值之差低于一阈值Sy，而且在要被组合的新点处该参数值与已被组合各点处所述参数的平均值之差低于一阈值Sm。
11.根据权利要求10的方法，其特点在于阈值Sx之值大于阈值Sy。
12.根据权利要求10或11的方法，其特点在于阈值Sm之值大于阈值Sx。
13.根据权利要求1至12之一的方法，其特点在于在壁图象被分割成连续部分之前，这些壁图象受到滤波以去掉开放破裂型平面不均匀性。
14.根据权利要求7至13之一的方法，其特点在于参考等值线和与其具有相同极性的N-1个等值线之间的对应性是这样实现的当从含有参考等值线的图象过渡到其他图象的任何一个时，由所述等值线在其顶部限定的分层的厚度的变化低于一阈值。
15.根据权利要求1至14之一的方法，其特点在于其壁图象是由在地质地层中钻成的井孔的壁图象，特别是其井孔壁的电学图象，构成。
16.根据权利要求1至14之一的方法，其特点在于其壁图象是由地质地层中取出的岩芯样品的显象构成。
全文摘要
用于恢复井孔或岩芯样品表面图象的N个表面图象的每一个被分割成连续部分(C(12),C(11),…),它们又被分组为连续区域(C(18)),连续区域与图象的左、右两个边缘都接触,在平滑处理其等值线之后,连续区域表现为称作分层图象的形式,代表层面分层。将出现在N个分层图象上的等值线匹配,以构造分层边界正弦曲线。本发明在确定地质测点的分层中尤其有用。
文档编号G01V3/38GK1198217SQ9719098
公开日1998年11月4日 申请日期1997年5月27日 优先权日1996年5月31日
发明者南曼·克斯科丝, 西居·耶, 菲利普·拉比勒 申请人:埃勒夫勘探产品公司