CN108804848A - 一种测井曲线盒维数的计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种测井曲线盒维数的计算方法，包括：S1，对目标井测井资料进行预处理并确定需要计算盒维数的曲线名称；S2,读入测井曲线资料并确定需要计算盒维数的测井曲线及深度段;S3，设置分析窗口的长度；S4，根据目标井的目标曲线资料的最值范围设置每次划分的尺寸值；S5，对分析窗口内测井曲线段进行网格划分并统计测井曲线段穿过的格子数目;S6，根据划分尺寸及对应的测井曲线穿过的格子数目作出关系曲线，对关系曲线进行处理得到分析窗口内测井曲线段的盒维数，并将其作为分析窗口内中间深度点的盒维数值。采用本发明的测井曲线盒维数的计算方法能够建立有效的适用于结构复杂储层岩石力学参数的测井预测模型，其准确率达到95%以上。

Description

一种测井曲线盒维数的计算方法

技术领域

本发明涉及油气资源勘探开发领域，特别是一种测井曲线盒维数的计算方法。

背景技术

以岩石力学实验结果为基础，利用测井信息构建岩石力学参数剖面是目前对已钻井井周地层进行岩石力学特性连续、精细评价最为有效的手段。长期以来，国内外工程界围绕岩石力学参数的评价及预测问题开展了大量基础性研究工作，建立了大量的经验关系。随着油气资源开发向更复杂的地层迈进，岩石结构复杂，各向异性极强，非均质性突出，采用当前评价技术得到的岩石力学结果较为离散，且呈现出显著的尺寸效应，难以建立适用于具体研究工区的岩石力学参数经验关系。对于岩石结构复杂的储层，建立较为普适的基于测井信息的岩石力学参数计算模型是油气资源领域亟待解决的问题。近年来，分形和混沌理论取得了一系列有意义的进展，分数维(或分形维)已成为描述非线性系统特征及复杂性的有力工具，部分油气资源从业者已经将分形维引入本行业开展了大量的研究并取得了一定的成果。研究表明，利用测井曲线分形维数所表征的储层岩石结构复杂程度能够用于建立适应于结构复杂储层的岩石力学参数预测模型，但是当前的测井曲线盒维数计算方法存在或多或少的问题，如对具有物理意义的物理量加以区分，对不同测井细节信息展示程度不同，或者对没有考虑测井曲线在纵向上的伸缩变化特征等，导致应用效果不佳。因此，如何综合考虑测井曲线的多项特征以获取更加准确的测井曲线的盒维数的计算方法的问题亟待解决。

发明内容

为了解决现有技术的问题本发明提供一种测井曲线盒维数的计算方法，包括：一种测井曲线盒维数的计算方法，其特征在于包括：S1，对目标井测井资料进行预处理并确定需要计算盒维数的曲线名称；S2,读入测井曲线资料并确定需要计算盒维数的测井曲线及深度段；S3，设置分析窗口的长度；S4，根据目标井的目标曲线资料的最值范围设置每次划分的尺寸值；S5，对分析窗口内测井曲线段进行网格划分并统计测井曲线段穿过的格子数目；S6，根据划分尺寸及对应的测井曲线穿过的格子数目作出关系曲线，对关系曲线进行分析得到该分析窗口内测井曲线段的盒维数，并将其作为分析窗口内中间深度点的盒维数值。

在一较佳实施例中，所述S1还包括,保证测井曲线的采样间隔为0.125m。

在一较佳实施例中，所述分析窗口长度为1m-2m之间，分析窗口长度值为偶数倍采样间隔；且从计算深度段顶端读取分析窗口内测井曲线段的数据。

在一较佳实施例中，所述S4具体为，先确定横向x上每次划分的尺寸ε_xi,找出目标曲线测井值分布范围v_min及v_max，确定横向x上当划分尺寸最大时，即ε_xi＝ε_xmax时，其中i为不同尺寸编号，将测井值划分的份数n_min，然后按公式1：ε_xmax＝(v_xmax-v_xmin)/n_min，计算得到ε_xmax的值，按照公式2：

依次得到多个不同的ε_xi尺寸。

在一较佳实施例中，所述S4还包括，找出纵向y上每次划分的尺寸ε_yi，按公式3:s＝ε_ymax/ε_xmax计算得到划分网格后所得“盒子”的纵横比；纵向上除ε_ymax以外划分尺寸按公式4：

ε_yi＝ε_xi×s计算，从而得出横向上与纵向上的划分尺寸ε_xi、ε_yi。在一较佳实施例中，所述S5具体为，横向x上，找到比v_min小且与v_min差值最小的能被ε_xmax整除的数v_girdmin，找到比v_max大且与v_max差值最小的能被ε_xmax整除的数v_girdmax；则横向上划分以v_girdmin为最小值，以ε_xmax为间隔，以v_girdmax为最大值作出分隔线；纵向上，假设分析窗口内深度值的最大、最小值分别为h_max、h_min，找到比h_min小且与h_min差值最小的能被ε_ymax整除的数h_girdmin，找到比h_max大且与h_max差值最小的能被ε_ymax整除的数h_girdmax；则纵向上划分以h_girdmin为最小值，以ε_ymax为间隔，以h_girdmax为最大值作出分隔线；则横向与纵向分隔线已确定，按照逻辑判断统计得到分析窗口内测井段在该划分尺寸下穿过的格子数目N；取不同的划分尺寸ε_xi、ε_yi重复划分并统计测井段在该划分尺寸下穿过的格子数目N_i，则得到K组数据(ε_xi，ε_yi，N_i)。

在一较佳实施例中，所述S6具体为，根据划分尺寸及对应的测井曲线穿过的格子数目作出LN(N_i)-LN(ε_xi)或者LN(N_i)-LN(ε_yi)的关系曲线，对LN(N_i)-LN(ε_xi)或者LN(N_i)-LN(ε_yi)的关系曲线进行线性拟合所得关系式的斜率的负值即为该窗口内测井曲线段的盒维数，并将其作为该窗口内中间深度点的盒维数值。

在一较佳实施例中，所述S6后还包括S7，所述S7具体为，依次沿深度每次一个采样深度点向下滑动得到新的分析窗口内的测井曲线段，重复S5、S6的计算直至分析窗口移动到计算深度末端，最终作图得到整个计算深度内的盒维数曲线。

采用本发明的测井曲线盒维数的计算方法能够建立有效的适用于结构复杂储层岩石力学参数的测井预测模型，其准确率达到95％以上，利用该方法所建立的复杂结构储层岩石力学参数预测模型完善了国内外在岩石力学参数测井预测方面的研究，对提高油气资源的开采效率有及其重要的意义。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请测井曲线盒维数的计算方法S5步骤中网格划分的原理图。

图2为本申请测井曲线盒维数的计算方法S6步骤中对应分析窗口内测井曲线段的盒维数计算图。

图3-图5为使用本申请测井曲线盒维数的计算方法计算整个井段得到的盒维数曲线图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

本发明具体包括如下步骤：

S1，对目标井测井资料进行预处理并确定需要计算盒维数的曲线名称，保证测井曲线的采样间隔为0.125m；

S2，读入测井曲线资料并确定需要计算盒维数的测井曲线及深度段；

读入目标井的井数据后，需要给出此次需要计算的某条曲线的名称并同时给出计算深度段。

S3，设置分析窗口长度；

设置的分析窗口长度深度上一般在1m-2m之间，且值为偶数倍采样间隔。从计算深度段顶端读取分析窗口内测井曲线段的数据。

S4，根据目标曲线资料的最值范围设置每次划分的尺寸值；

首先需要确定横向上(下文中以x方向表示)每次划分的尺寸ε_xi(注意：ε_xi具有与测井值相同的量纲)。找出目标曲线测井值分布较为范围v_min及v_max，首先确定横向上当划分尺寸最大时(ε_xi＝ε_xmax，i为不同尺寸编号)，将测井值划分的份数n_xmin，要求n_xmin一般在50左右，然后参考公式1取得合适的ε_xmax值，按照公式2依次得到K(一般取15-25)个横向上不同的尺寸ε_xi(i为不同尺寸编号，i＝1,2,…K)。

ε_xmax＝(v_xmax-v_xmin)/n_min(公式1)

然后需要找出纵向上(下文中以y方向表示)每次划分的尺寸ε_yi(注意：ε_yi具有与测井深度值相同的量纲，m)。目标测井曲线的采样间隔为0.125m，则纵向上划分尺寸的最大值ε_ymax＝0.125m，按公式3计算得到划分网格后所得“盒子”的纵横比

s＝ε_ymax/ε_xmax(公式3)

则纵向上除ε_ymax以外划分尺寸按公式4计算

ε_yi＝ε_xi×s(公式4)

至此，横向上与纵向上的划分尺寸ε_xi、ε_yi已全部得出。

S5，对分析窗口内测井曲线段进行网格划分并统计测井曲线段穿过的格子数目。

横向x上，找到比v_min小且与v_min差值最小的能被ε_xmax整除的数v_girdmin，找到比v_max大且与v_max差值最小的能被ε_xmax整除的数v_girdmax；则横向上划分以v_girdmin为最小值，以ε_xmax为间隔，以v_girdmax为最大值作出分隔线；纵向上，假设分析窗口内深度值的最大、最小值分别为h_max、h_min，找到比h_min小且与h_min差值最小的能被ε_ymax整除的数h_girdmin，找到比h_max大且与h_max差值最小的能被ε_ymax整除的数h_girdmax；则纵向上划分以h_girdmin为最小值，以ε_ymax为间隔，以h_girdmax为最大值作出分隔线；则横向与纵向分隔线已确定，按照逻辑判断统计得到分析窗口内测井段在该划分尺寸下穿过的格子数目N；取不同的划分尺寸ε_xi、ε_yi重复划分并统计测井段在该划分尺寸下穿过的格子数目N_i，则得到K组数据(ε_xi，ε_yi，N_i)。

S6，根据划分尺寸及对应的测井曲线穿过的格子数目作出LN(N_i)-LN(ε_xi)或者LN(N_i)-LN(ε_yi)的关系曲线，对LN(N_i)-LN(ε_xi)或者LN(N_i)-LN(ε_yi)的关系曲线进行线性拟合所得关系式的斜率的负值即为该窗口内测井曲线段的盒维数，并将其作为该窗口内中间深度点的盒维数值。

S7，依次沿深度每次一个采样深度点向下滑动得到新的分析窗口内的测井曲线段，重复S5、S6的计算直至窗口移动到计算深度末端，最终作图得到整个计算深度内的盒维数曲线。

以下以目标井宁201井为实例具体说明本发明的测井曲线盒维数的计算方法，具体包括如下步骤：

S1，对目标井测井资料宁201井测井资料进行预处理，确定需要计算盒维数的曲线名称Rt曲线,宁201井测井曲线的采样间隔为0.125m；

S2，将Rt曲线读入内存，确定需要计算盒维数的测井曲线及深度段2150m-2550m；

S3，设置分析窗口长度为12*0.125m＝1.5m,从目标深度段顶端开始读取分析窗口内测井曲线段的数据。

S4，根据目标曲线资料的最值范围设置每次划分的尺寸值；4.821-1041.129。首先需要确定横向上(下文中以x方向表示)每次划分的尺寸ε_xi(注意：ε_xi具有与测井值相同的量纲，Ω·m)。找出目标曲线测井值分布较为范围v_min＝4.821Ω·m及v_max＝1041.129Ω·m，首先确定横向上当划分尺寸最大时(ε_xi＝ε_xmax，i为不同尺寸编号)，将测井值划分的份数n_xmin，要求n_xmin一般在50左右，然后参考公式1取ε_xmax＝20Ω·m，按照公式2依次得到24个横向上不同的尺寸ε_xi(i为不同尺寸编号，i＝1,2,…24)。

ε_xmax＝(v_xmax-v_xmin)/n_min(公式1)

ε_xi＝[0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,12,14,16,18,20](i＝1，2，···，24)

然后需要找出纵向上(下文中以y方向表示)每次划分的尺寸ε_yi(注意：ε_yi具有与测井深度值相同的量纲，m)。目标测井曲线的采样间隔为0.125m，则纵向上划分尺寸的最大值ε_ymax＝0.125m，按公式3计算得到划分网格后所得“盒子”的纵横比s＝0.00625Ω。

s＝ε_ymax/ε_xmax(公式3)

则纵向上除ε_ymax＝0.125m以外划分尺寸按公式4计算

ε_yi＝ε_xi×s(公式4)

ε_yi＝[0.00625,0.0125,0.01875,0.025,0.03125,0.0375,0.04375,0.05,0.05625,0.0625,0.06875,0.075,0.08125,0.0875,0.09375,0.1,0.10625,0.1125,0.11875,0.125]

至此，横向上与纵向上的划分尺寸ε_xi、ε_yi已全部得出。

S5，对分析窗口内测井曲线段进行网格划分并统计测井曲线段穿过的格子数目。编程统计得到分析窗口内测井曲线段在不同划分尺寸时测井曲线穿过网格的格子数目N_i。N_i的值分别为：953、478、322、243、196、163、139、125、111、101、54、38、30、25、20、20、17、16、12、12、9、9、8、7。

S6，根据划分尺寸及对应的测井曲线穿过的格子数目作出LN(N_i)-LN(ε_xi)或者LN(N_i)-LN(ε_yi)的关系曲线，对LN(N_i)-LN(ε_xi)或者LN(N_i)-LN(ε_yi)的关系曲线进行线性拟合所得关系式的斜率的负值即为该窗口内测井曲线段的盒维数(如图1所示)，即，该窗口(从上至下的第一个窗口)内测井曲线的盒维数为0.8932，并将其作为该窗口内中间深度点的盒维数值。

S7，依次沿深度每次一个采样深度点向下滑动得到新的分析窗口内的测井曲线段，重复S5及S6的计算直至窗口移动到计算深度末端，最终得到整个计算深度内的盒维数曲线如表1，由于整个计算井段数据量太大，下表中只列出2150.059m-2172.766m深度段内的盒维数数值。整个计算井段的盒维数如图2-4所示。

表1：2150.059m-2172.766m深度段内的盒维数数值

注：由于将每个窗口内小测井曲线段所计算出来的盒维数值作为小测井曲线段内中间深度点的盒维数值，导致第一个窗口内前5个深度点没有盒维数值，用“-1111”替代。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即。

专业人员还以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (8)

1.一种测井曲线盒维数的计算方法，其特征在于包括：S1，对目标井测井资料进行预处理并确定需要计算盒维数的曲线名称；S2,读入测井曲线资料并确定需要计算盒维数的测井曲线及深度段；S3，设置分析窗口的长度；S4，根据目标井的目标曲线资料的最值范围设置每次划分的尺寸值；S5，对分析窗口内测井曲线段进行网格划分并统计测井曲线段穿过的格子数目；S6，根据划分尺寸及对应的测井曲线穿过的格子数目作出关系曲线，对关系曲线进行分析得到该分析窗口内测井曲线段的盒维数，并将其作为分析窗口内中间深度点的盒维数值。

2.根据权利要求1所述的测井曲线盒维数的计算方法，其特征在于：所述S1还包括,保证测井曲线的采样间隔为0.125m。

3.根据权利要求2所述的测井曲线盒维数的计算方法，其特征在于：所述分析窗口长度为1m-2m之间，分析窗口长度值为偶数倍采样间隔；且从计算深度段顶端读取分析窗口内测井曲线段的数据。

4.根据权利要求3所述的测井曲线盒维数的计算方法，其特征在于：所述S4具体为，先确定横向x上每次划分的尺寸ε_xi,找出目标曲线测井值分布范围v_min及v_max，确定横向x上当划分尺寸最大时，即ε_xi＝ε_xmax时，其中i为不同尺寸编号，将测井值划分的份数n_min，然后按公式1：ε_xmax＝(v_xmax-v_xmin)/n_min，计算得到ε_xmax的值，按照公式2：

依次得到多个不同的ε_xi尺寸。

5.根据权利要求4所述的测井曲线盒维数的计算方法，其特征在于：所述S4还包括，找出纵向y上每次划分的尺寸ε_yi，按公式3:s＝ε_ymax/ε_xmax计算得到划分网格后所得“盒子”的纵横比；纵向上除ε_ymax以外划分尺寸按公式4：ε_yi＝ε_xi×s计算，从而得出横向上与纵向上的划分尺寸ε_xi、ε_yi。

6.根据权利要求5所述的测井曲线盒维数的计算方法，其特征在于：所述S5具体为，横向x上，找到比v_min小且与v_min差值最小的能被ε_xmax整除的数v_girdmin，找到比v_max大且与v_max差值最小的能被ε_xmax整除的数v_girdmax；则横向上划分以v_girdmin为最小值，以ε_xmax为间隔，以v_girdmax为最大值作出分隔线；纵向上，假设分析窗口内深度值的最大、最小值分别为h_max、h_min，找到比h_min小且与h_min差值最小的能被ε_ymax整除的数h_girdmin，找到比h_max大且与h_max差值最小的能被ε_ymax整除的数h_girdmax；则纵向上划分以h_girdmin为最小值，以ε_ymax为间隔，以h_girdmax为最大值作出分隔线；则横向与纵向分隔线已确定，按照逻辑判断统计得到分析窗口内测井段在该划分尺寸下穿过的格子数目N；取不同的划分尺寸ε_xi、ε_yi重复划分并统计测井段在该划分尺寸下穿过的格子数目N_i，则得到K组数据(ε_xi，ε_yi，N_i)。

7.根据权利要求6所述的测井曲线盒维数的计算方法，其特征在于：所述S6具体为，根据划分尺寸及对应的测井曲线穿过的格子数目作出LN(N_i)-LN(ε_xi)或者LN(N_i)-LN(ε_yi)的关系曲线，对LN(N_i)-LN(ε_xi)或者LN(N_i)-LN(ε_yi)的关系曲线进行线性拟合所得关系式的斜率的负值即为该窗口内测井曲线段的盒维数，并将其作为该窗口内中间深度点的盒维数值。

8.根据权利要求7所述的测井曲线盒维数的计算方法，其特征在于：所述S6后还包括S7，所述S7具体为，依次沿深度每次一个采样深度点向下滑动得到新的分析窗口内的测井曲线段，重复S5、S6的计算直至分析窗口移动到计算深度末端，最终作图得到整个计算深度内的盒维数曲线。