CN112462438A - 基于核磁共振测井定量评价地层流体的方法、装置及设备 - Google Patents
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Abstract
本说明书实施例提供了一种基于核磁共振测井定量评价地层流体的方法、装置及设备,包括:获取不同深度点的核磁共振谱组成的混合矩阵;利用独立成分分析法对混合矩阵进行分析,基于分析结果确定目标地层中流体类型的数量;基于流体类型的数量,利用非负矩阵分解算法对混合矩阵进行分解,获得不同流体类型在核磁共振谱的特征;对不同流体类型在核磁共振谱的特征进行区域划分,获得不同流体类型对应的信号区域;根据不同流体类型在核磁共振谱的特征和不同流体类型对应的信号区域,重构目标地层的核磁共振谱;基于重构后的核磁共振谱,确定目标地层不同深度点中不同流体类型的饱和度。利用本说明书实施例可以更加准确地确定不同流体类型饱和度。
Description
技术领域
本申请涉及油气勘探技术领域,特别涉及一种基于核磁共振测井定量评价地层流体的方法、装置及设备。
背景技术
核磁共振(Nuclear magnetic resonance,NMR)技术作为一种可以探测多孔介质结构和性质的工具而被广泛的应用,例如,在石油勘探与开发中,由于NMR测井可以得到不同流体类型的体积,确定储层质量参数(Reservoir Quality,RQ),被广泛地关注和应用。然而,在非常规储层中,地层孔隙度低、孔隙结构复杂以及赋存孔隙中的流体类型复杂等原因,可能会导致利用NMR测井对地层中流体进行定量评价仍存在一定的困难。
随着多维NMR技术的发展,现有技术中通常通过多维NMR测井技术对地层中流体进行定量评价,其在具体实现过程中可以将不同流体在一维NMR谱(T2谱)上的重叠进行分离,改善后续对地层中流体进行评价的效果。然而,非常规储层孔隙度低、井眼环境复杂,可能会导致现场测量的回波数据信噪比低、不同流体的特征在多维NMR谱上分辨率差,非常规储层中孔隙结构复杂以及赋存孔隙中的流体类型复杂等导致不同流体之间仍然存在重叠,尤其当孔隙中存在多种流体时,不同流体类型在NMR谱上的重叠情况复杂,根据简单的区域划分无法准确得到不同流体类型的NMR谱以及对应的流体饱和度,使得定量评价地层中流体变得困难。
因此,业内亟需一种可以解决上述技术问题的技术方案。
发明内容
本说明书实施例提供了一种基于核磁共振测井定量评价地层流体的方法、装置及设备,可以更加准确地确定不同流体类型饱和度,解决在非常规储层中,由于地层孔隙度低、孔隙结构复杂、赋存孔隙中的流体类型复杂等原因,导致利用NMR测井对地层中流体进行定量评价存在困难的问题。
本说明书提供的一种基于核磁共振测井定量评价地层流体的方法、装置及设备是包括以下方式实现的。
一种基于核磁共振测井定量评价地层流体的方法,包括:获取不同深度点的核磁共振谱组成的混合矩阵;所述不同深度点的核磁共振谱是基于目标地层不同深度点的核磁共振回波数据反演获得;利用独立成分分析法对所述混合矩阵进行分析,基于分析结果确定所述目标地层中流体类型的数量;基于所述流体类型的数量,利用非负矩阵分解算法对所述混合矩阵进行分解,获得不同流体类型在核磁共振谱的特征;对所述不同流体类型在核磁共振谱的特征进行区域划分,获得不同流体类型对应的信号区域;根据所述不同流体类型在核磁共振谱的特征和所述不同流体类型对应的信号区域,重构所述目标地层的核磁共振谱;基于重构后的目标地层的核磁共振谱,确定所述目标地层不同深度点中不同流体类型的饱和度。
一种基于核磁共振测井定量评价地层流体的装置,包括:获取模块,用于获取不同深度点的核磁共振谱组成的混合矩阵;所述不同深度点的核磁共振谱是基于目标地层不同深度点的核磁共振回波数据反演获得;确定模块,用于利用独立成分分析法对所述混合矩阵进行分析,基于分析结果确定所述目标地层中流体类型的数量;分解模块,用于基于所述流体类型的数量,利用非负矩阵分解算法对所述混合矩阵进行分解,获得不同流体类型在核磁共振谱的特征;划分模块,用于对所述不同流体类型在核磁共振谱的特征进行区域划分,获得不同流体类型对应的信号区域;重构模块,用于根据所述不同流体类型在核磁共振谱的特征和所述不同流体类型对应的信号区域,重构所述目标地层的核磁共振谱;饱和度确定模块,用于基于重构后的目标地层的核磁共振谱,确定所述目标地层不同深度点中不同流体类型的饱和度。
一种基于核磁共振测井定量评价地层流体的设备,包括处理器及用于存储可执行指令的存储器,所述处理器执行所述指令时实现本说明书实施例中任意一个方法实施例的步骤。
本说明书提供的一种基于核磁共振测井定量评价地层流体的方法、装置及设备。一些实施例中通过将不同深度点的多维核磁共振回波数据反演得到的NMR谱组合为混合矩阵,对混合矩阵进行独立成分分析、非负矩阵分解以及区域划分后重构,可以使得根据重构结果确定的不同流体类型饱和度的准确度更高,从而可以有效解决在非常规储层中,地层孔隙度低、孔隙结构复杂以及赋存孔隙中的流体类型复杂等原因导致利用NMR测井对地层中流体进行定量评价仍存在一定困难的问题。采用本说明书提供的实施方案,可以更加准确地确定不同流体类型饱和度。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本说明书的进一步理解,构成本说明书的一部分,并不构成对本说明书的限定。在附图中:
图1为本说明书实施例提供的一种基于核磁共振测井定量评价地层流体的方法的流程示意图;
图2为本说明书实施例提供的T2-D测井中4个流体类型在NMR谱上的特征;
图3为本说明书实施例提供的T2-D测井中4个流体类型在100个地层点的饱和度信息;
图4为本说明书实施例提供的T2-D测井中4个地层点的T2-D地层模型以及对应的反演NMR谱;
图5为本说明书实施例提供的T2-D测井中利用FastICA算法求取的独立成分;
图6为本说明书实施例提供的T2-D测井中利用FastICA算法求取独立成分时混合矩阵中的剩余信息量;
图7为本说明书实施例提供的T2-D测井中利用NMF算法求取的不同流体类型在NMR谱上的特征;
图8为本说明书实施例提供的T2-D测井中基于NMF算法求取的4个流体类型在100个地层点的饱和度信息;
图9为本说明书实施例提供的T2-D测井中基于NMF算法结果获得的不同流体类型对应的信号区域;
图10为本说明书实施例提供的T2-D测井中强信号重叠区域归属结果和弱信号区域的归属结果;
图11为本说明书实施例提供的T2-D测井中4个地层点的T2-D地层模型、对应的反演NMR谱以及重构后的NMR谱;
图12为本说明书实施例提供的T2-D测井中根据重构后NMR谱求取的4个流体类型在100个地层点的饱和度信息;
图13为本发明实施例提供的T2-D测井中根据地层模型、反演NMR谱以及重构后的NMR谱分别求取的地层渗透率信息;
图14为本说明书实施例提供的T1-T2测井中4个流体类型在NMR谱上的特征;
图15为本说明书实施例提供的T1-T2测井中4个流体类型在100个地层点的饱和度信息;
图16为本说明书实施例提供的T1-T2测井中4个地层点的T1-T2地层模型以及对应的反演NMR谱;
图17为本说明书实施例提供的T1-T2测井中利用FastICA算法求取的独立成分;
图18为本说明书实施例提供的T1-T2测井中利用FastICA算法求取独立成分时混合矩阵中的剩余信息量;
图19为本说明书实施例提供的T1-T2测井中利用NMF算法求取的不同流体类型在NMR谱上的特征;
图20为本说明书实施例提供的T1-T2测井中基于NMF算法求取的4个流体类型在100个地层点的饱和度信息;
图21为本说明书实施例提供的T1-T2测井中基于NMF算法结果获得的不同流体类型对应的信号区域;
图22为本说明书实施例提供的T1-T2测井中强信号重叠区域归属结果和弱信号区域的归属结果;
图23为本说明书实施例提供的T1-T2测井中4个地层点的T1-T2地层模型、对应的反演NMR谱以及重构后的NMR谱;
图24为本说明书实施例提供的T1-T2测井中根据重构后NMR谱求取的4个流体类型在100个地层点的饱和度信息;
图25为本说明书实施例提供的一种基于核磁共振测井定量评价地层流体的装置的模块结构示意图
图26为本说明书实施例提供的一种基于核磁共振测井定量评价地层流体的服务器的硬件结构框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案,下面将结合本说明书实施例中的附图,对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本说明书中的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本说明书中的一个或多个实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本说明书实施例保护的范围。
下面以一个具体的应用场景为例对本说明书实施方案进行说明。具体的,图1为本说明书实施例提供的一种基于核磁共振测井定量评价地层流体的方法的流程示意图。虽然本说明书提供了如下述实施例或附图所示的方法操作步骤或装置结构,但基于常规或者无需创造性的劳动在所述方法或装置中可以包括更多或者部分合并后更少的操作步骤或模块单元。
本说明书提供的一种实施方案可以应用到客户端、服务器等中。所述客户端可以包括终端设备,如智能手机、平板电脑等。所述服务器可以包括单台计算机设备,也可以包括多个服务器组成的服务器集群,或者分布式系统的服务器结构等。
需要说明的是,下述实施例描述并不对基于本说明书的其他可扩展到的应用场景中的技术方案构成限制。具体的一种实施例如图1所示,本说明书提供的一种基于核磁共振测井定量评价地层流体的方法的一种实施例中,所述方法可以包括以下步骤。
S0:获取不同深度点的核磁共振谱组成的混合矩阵;所述不同深度点的核磁共振谱是基于目标地层不同深度点的核磁共振回波数据反演获得。
本说明书一些实施例中,可以先获取不同深度点的多维核磁共振回波数据,然后将不同深度点的多维核磁共振回波数据进行反演得到不同深度点的核磁共振谱(以下记为NMR谱)。其中,回波数据可以包括NMR测井采集的数据和实验室中NMR仪器测量的数据。
一些实施例中,每个深度点的NMR谱大小可以表示为n1×n2的矩阵形式,其中n1、n2为NMR谱中两个坐标的布点个数。例如,T1-T2测井中,n1为T1的布点个数,n2为T2布点个数。
一些实施例中,在获得不同深度点的NMR谱后,可以将不同深度点的NMR谱组合为一个混合矩阵。例如一些实施场景中,可以将每个深度点的NMR谱对应的n1×n2矩阵转换为1×n的矩阵,然后将每个深度点对应的1×n矩阵组合为m×n的混合矩阵,其中,n为n1与n2的乘积,m为地层深度点个数,m×n表示混合矩阵的大小。
本说明书实施例中,通过将不同深度点的核磁共振谱组合成混合矩阵,可以为后续确定地层中流体类型的数量、获得不同流体类型在核磁共振谱上的特征提供基础。
S2:利用独立成分分析法对所述混合矩阵进行分析,基于分析结果确定所述目标地层中流体类型的数量。
其中,独立成分分析法是一种从混合数据中提取出原始独立信号的方法。本说明书实施例中,独立成分分析法可以为ICA(Independent Component CorrelationAlgorithm,独立成分分析)、FastICA(Fast Independent Component CorrelationAlgorithm,快速独立成分分析)等。优选的,本说明书实施例中独立成分分析法为FastICA。独立成分分析法是针对盲源分离问题所提出的一个算法。盲源分离的主要任务是从观测数据中恢复出感兴趣的源信号。
本说明书实施例中,流体类型可以包括天然气模型、束缚水模型、可动水模型、轻质油模型、沥青、黏土束缚水、oil in OP、water in IP等。其中,oil in OP表示有机孔中油,water in IP表示无机孔中水。
本说明书一些实施例中,所述利用独立成分分析法对所述混合矩阵进行分析,基于分析结果确定所述目标地层中流体类型的数量,可以包括:利用负熵最大的快速独立成分分析算法从所述混合矩阵中提取独立成分;在所述混合矩阵中剩余信息量小于等于预设提取阈值时,停止从所述混合矩阵中提取独立成分;统计提取出的独立成分的数量,将统计结果作为所述目标地层中流体类型的数量。
一些实施场景中,利用负熵最大的FastICA算法从混合矩阵中提取独立成分具体可以包括以下步骤:
第一步,对混合矩阵X进行去均值化和白化处理;
第二步,令迭代次数j=0,初始化权值向量w(0),其中,w(0)是Wnum_f×m的一个行向量,m为地层深度点个数,num_f为地层中的流体类型数量,Wnum_f×m为解混矩阵,j为迭代次数;
第三步,令j=j+1,依据以下公式对w进行调整:
w(j+1)=E{XG'(wT(j)X)}-E{G”(wT(j)X)}w(j)
其中,G是一个非平方的非线性函数,G'和G”是G的一阶导数和二阶导数,X是混合矩阵,E是单位矩阵;
第四步,依据以下公式对第三步获得的结果进行归一化处理:
第五步,判断算法是否收敛,若不收敛,则转到第三步继续执行;否则,根据第四步结果按照y1×n=w1×m×Xm×n求取一个独立成分。
由于基于负熵最大的FastICA算法一次只可以提取一个独立成分,而不是所有的成分,所以可以根据剩余信息量来判断停止提取条件,从而解决源个数未知的问题。
一些实施场景中,可以通过下述公式计算所述混合矩阵中剩余信息量:
其中,RM表示剩余信息量,Xm×n表示混合矩阵,w1,w2…wnum_f分别表示独立成分,其分别为一个列向量,num_f表示独立成分的个数,norm表示计算矩阵的二范数,其中(w1,w2…wnum_f)T代表矩阵(w1,w2…wnum_f)的转置。
一些实施场景中,在混合矩阵中剩余信息量小于等于预设提取阈值时,停止从混合矩阵中提取独立成分。其中,预设提取阈值可以根据实际场景进行设定,本说明书对此不作限定,例如,信噪比高时预设提取阈值为0.1,信噪比低时预设提取阈值为0.2。需要说明的是,通常由于不同信噪比回波数据的反演结果中,存在的干扰信息量不同,所以预设提取阈值随信噪比降低而变大。
一些实施场景中,在停止从混合矩阵中提取独立成分后,可以统计提取出的独立成分的数量,然后将统计结果作为目标地层中流体类型的数量。地层中的流体类型数量为独立成分的个数。
本说明书实施例中,通过利用独立成分分析法对混合矩阵进行分析,基于分析结果确定目标地层中流体类型的数量,可以为后续利用非负矩阵分解算法对混合矩阵进行分解,获得不同流体类型在核磁共振谱的特征提供基础。
S4:基于所述流体类型的数量,利用非负矩阵分解算法对所述混合矩阵进行分解,获得不同流体类型在核磁共振谱的特征。
本说明书实施例中,在确定目标地层中流体类型的数量后,可以基于流体类型的数量,利用非负矩阵分解算法对混合矩阵进行分解,获得不同流体类型在核磁共振谱上的特征。其中,非负矩阵分解(Nonnegative Matrix Factorization,NMF)可以用于解决盲源分离问题。NMF由于具有非负性的约束、其分离的结果具有更好的可解释性而受到广泛的应用。通常,对于任意给定的一个非负矩阵Xm×n,NMF算法能够寻找到一个非负矩阵U和一个非负矩阵V,使得满足Xm×n=Um×r×Vr×n,从而实现将一个非负的矩阵分解为左右两个非负矩阵的乘积。其中,U的列数r和V的行数r通过FastICA确定,r表示独立成分的个数,即流体类型的数量。
一些实施场景中,可以使用基于极大似然的NMF算法获得不同流体类型的核磁共振谱。具体算法如下:
输入:混合矩阵X,
输出:特征矩阵U和投影系数矩阵V。
具体的,第一步,随机初始化矩阵U0和V0,使矩阵中的元素为正值,对矩阵U0的列向量进行归一化处理,初始化迭代次数t=0;
第二步,根据下述公式迭代U;
第三步,根据下述公式对U的列向量进行归一化;
第四步,根据下述公式迭代V;
第五步,更新迭代次数t=t+1,并判断U、V是否收敛,未收敛则转到第二步继续执行,收敛则获得特征矩阵U和投影系数矩阵V。本实施例中,收敛时,r=num_f,即Xm×n=Um×num_f×Vnum_f×n。其中,投影系数矩阵V的每一行表示不同流体类型在NMR谱上的特征。
S6:对所述不同流体类型在核磁共振谱的特征进行区域划分,获得不同流体类型对应的信号区域。
本说明书实施例中,在获得的不同流体类型在核磁共振谱上的特征后,可以对不同流体类型在核磁共振谱上的特征进行区域划分,获得不同流体类型对应的信号区域。其中,不同流体类型对应的信号区域可以包括强信号区域和弱信号区域。
本说明书一些实施例中,所述对所述不同流体类型在核磁共振谱的特征进行区域划分,获得不同流体类型对应的信号区域,可以包括:根据预设信号阈值,将所述不同流体类型的核磁共振谱分为强信号区域和弱信号区域;统计强信号区域所属流体类型的数量,将所述强信号区域所属流体类型的数量大于1的区域记为强信号重叠区域;根据所述强信号重叠区域中信号位置与所述不同流体类型的核磁共振谱峰值位置的距离,确定所述强信号重叠区域中信号所属流体类型;根据所采用核磁共振测井方法选择对应的弱信号归属方式确定所述弱信号区域所属流体类型。其中,可以将不同流体类型的核磁共振谱中信号大于等于预设信号阈值的区域分为强信号区域,不同流体类型的核磁共振谱中信号小于预设信号阈值的区域分为弱信号区域。
一些实施场景中,预设信号阈值可以根据实际场景进行设定,例如,可以为不同流体类型在NMR谱上特征的峰值的1/4,这样,可以将每种流体类型的核磁共振谱中高于不同流体类型在NMR谱上特征的峰值的1/4的区域划分为强信号区域,小于不同流体类型在NMR谱上特征的峰值的1/4的区域划分弱信号区域。一些实施场景中,将不同流体类型的核磁共振谱分为强信号区域和弱信号区域后,可以将每种流体类型对应的强信号区域标记为1,将每种流体类型对应的弱信号区域标记为0。
一些实施场景中,根据预设信号阈值,将不同流体类型的核磁共振谱分为强信号区域和弱信号区域后,可以将不同流体类型在核磁共振谱上的特征进行重合,由于不同流体类型对应的核磁共振谱的大小相同,只是强弱信号分布不同,所以在将不同流体类型在核磁共振谱上的特征重合后,可以根据重合后核磁共振谱中相同位置所属流体类型的数量,确定强信号区域所属流体类型的数量,若强信号区域所属流体类型的数量大于1,则可以标记该区域为强信号重叠区域。
当然,上述只是进行示例性说明,本说明书实施例不限于上述举例,所属领域技术人员在本申请技术精髓的启示下,还可能做出其它变更,但只要其实现的功能和效果与本申请相同或相似,均应涵盖于本申请保护范围内。
一些实施场景中,在确定强信号重叠区域后,可以根据预设方式将强信号重叠区域、弱信号区域归属到不同流体类型,这样,就可以获得每种流体类型对应的强信号区域和弱信号区域。
一些实施场景中,可以根据强信号重叠区域中信号位置与不同流体类型的核磁共振谱峰值位置的距离,确定强信号重叠区域中信号所属流体类型。
一些实施场景中,在确定每种流体类型对应的强信号区域后,可以将其对应的核磁共振谱记为该目标地层对应的强信号区域划分模板,以便后续根据该模板获得不同流体类型对应的饱和度等信息。一些实施场景中,在获得强信号区域划分模板后,可以将其进行存储,例如可以存储在数据库中,也可以存储在相应的平台中,本说明书对此不作限定。
一些实施场景中,根据所采用的核磁共振测井方法的不同,对弱信号区域归属的方式可能不同。其中,核磁共振测井方法可以包括T2-D核磁共振测井、T1-T2核磁共振测井等。其中,T1、T2、D分别表示三种属性,D表示扩散系数,T2表示横向弛豫时间,T1表示纵向弛豫时间。通常,一些实施场景中,T2-D核磁共振测井适用于致密砂岩,T1-T2核磁共振测井适用于页岩。
一些实施场景中,当所采用核磁共振测井方法为T2-D核磁共振测井时,所述根据所采用核磁共振测井方法选择对应的弱信号归属方式确定所述弱信号区域所属流体类型,可以包括:根据所述弱信号区域中信号位置与所述不同流体类型的核磁共振谱峰值位置的距离,确定所述弱信号区域所属流体类型。
一些实施场景中,当所采用核磁共振测井方法为T1-T2核磁共振测井时,所述根据所采用核磁共振测井方法选择对应的弱信号归属方式确定所述弱信号区域所属流体类型,可以包括:根据T1与T2比值、所述弱信号区域中信号位置与所述不同流体类型的核磁共振谱峰值位置的距离,确定所述弱信号区域所属流体类型。
一些实施场景中,所述根据T1与T2比值、所述弱信号区域中信号位置与所述不同流体类型的核磁共振谱峰值位置的距离,确定所述弱信号区域所属流体类型,可以包括:
当T1与T2比值大于1时,根据下述公式确定所述弱信号区域所属流体类型:
min{F(i)=[(||loc-peaki||2)+α(||loc_r-peak_ri||2)]}
当T1与T2比值小于等于1时,根据下述公式确定所述弱信号区域所属流体类型:
min{F(i)=(||loc-peaki||2)}
其中,loc为弱信号区域中信号位置坐标,peaki为第i个流体类型的核磁共振谱峰值位置坐标,loc_r为弱信号区域中信号的T1/T2,peak_ri为第i个流体类型的核磁共振谱峰值的T1/T2,α为T1/T2的影响因子,F(i)取最小值时对应的i为loc位置所属流体类型。
本说明书实施例,通过对不同流体类型在核磁共振谱上的特征进行区域划分,获得不同流体类型对应的信号区域,可以为后续方便准确的确定不同流体类型饱和度提供保证。
S8:根据所述不同流体类型在核磁共振谱的特征和所述不同流体类型对应的信号区域,重构所述目标地层的核磁共振谱。
本说明书实施例中,在获得不同流体类型对应的信号区域后,可以根据不同流体类型在核磁共振谱的特征和不同流体类型对应的信号区域,重构目标地层的核磁共振谱。
本说明书一些实施例中,所述根据所述不同流体类型对应在核磁共振谱的特征和所述不同流体类型对应的信号区域,重构所述目标地层的核磁共振谱,可以包括:根据不同流体类型对应的弱信号区域中每个信号的强度,确定不同流体类型的弱信号强度;根据所述不同流体类型对应在核磁共振谱上的特征,确定不同流体类型对应的峰值;根据不同流体类型对应的强信号区域,确定不同流体类型对应的方差;根据所述不同流体类型的弱信号强度、所述不同流体类型对应的峰值以及所述不同流体类型对应的方差,获得不同流体类型的弱信号在强信号区域的高斯峰;将所述不同流体类型的弱信号在强信号区域的高斯峰和对应的所述强信号区域中信号相加,获得重构后的目标地层的核磁共振谱。
一些实施场景中,在获得不同流体类型的弱信号强度、不同流体类型对应的峰值以及不同流体类型对应的方差后,可以获得不同流体类型的弱信号在强信号区域的高斯峰,进而可以将不同流体类型的弱信号在强信号区域的高斯峰和对应的强信号区域中信号相加,获得重构后的目标地层的核磁共振谱。
S10:基于重构后的目标地层的核磁共振谱,确定所述目标地层不同深度点中不同流体类型的饱和度。
本说明书实施例中,在获得重构后的目标地层的核磁共振谱后,可以基于重构后的目标地层的核磁共振谱,确定不同流体类型的饱和度。
本说明书一些实施例中,所述基于重构后的目标地层的核磁共振谱,确定所述目标地层不同深度点中不同流体类型的饱和度,可以包括:统计所述重构后的目标地层的核磁共振谱中不同流体类型对应的强信号区域中的信号强度,获得不同深度点中不同流体类型的孔隙度;统计所述重构后的目标地层的核磁共振谱中信号强度,获得不同深度点的总孔隙度;将同一深度点中不同流体类型的孔隙度分别和所述同一深度点的总孔隙度作比值,获得不同深度点中不同流体类型的饱和度。
一些实施场景中,可以根据目标地层对应的强信号区域划分模板,统计重构后的目标地层的核磁共振谱中不同流体类型对应的强信号区域中的信号强度,进而将不同流体类型对应的强信号区域中的信号强度分别和重构后的目标地层的核磁共振谱中所有信号强度和(即孔隙度)作比值,获得不同流体类型的饱和度。其中,强信号区域划分模板可以用于确定核磁共振谱中不同流体类型对应的强信号区域。需要说明的是,目标地层可以包括多个深度点,不同深度点可以包括不同流体类型,这样,上述实施例中,获得不同流体类型的饱和度可以理解为是目标地层中每个深度点对应的不同流体类型的饱和度。
一些实施场景中,还可以根据重构后的目标地层的核磁共振谱确定相应的渗透率信息。
本说明书实施例中,通过对测量获得的不同深度点核磁共振谱组成的混合矩阵进行独立成发分析、非负矩阵分解以及区域划分后重构,可以使根据重构结果确定的不同流体类型饱和度的准确度更高,从而可以有效解决在非常规储层中,由于地层孔隙度低、孔隙结构复杂、赋存孔隙中的流体类型复杂等原因,导致利用NMR测井对地层中流体进行定量评价存在困难的问题。
基于上述描述可知,本说明书实施例不仅可以智能地判断地层中流体类型个数,使分离得到不同流体类型的NMR谱连续、非负,而且由于考虑了T1T2比相近的属于同一种流体类型,可以使存在一个纯流体地层时,即流体饱和度分布范围小时,对不同流体类型定量评价的效果更好。
当然,上述只是进行示例性说明,本说明书实施例不限于上述举例,所属领域技术人员在本申请技术精髓的启示下,还可能做出其它变更,但只要其实现的功能和效果与本申请相同或相似,均应涵盖于本申请保护范围内。
下面结合具体实施例对上述方法进行说明,然而,值得注意的是,为了更好地说明本申请,下述具体实施例以T2-D测井和T1-T2测井为例进行说明,其并不构成对本申请的不当限定,例如其仍适用于所有多维NMR测井,如T1-T2-D测井等。其中,图2-图13中核磁共振测井方法为T2-D核磁共振测井(简称“T2-D测井”),图14-图24中核磁共振测井方法为T1-T2核磁共振测井(简称“T1-T2测井”)。
具体的,图2为本说明书实施例提供的T2-D测井中4个流体类型在NMR谱上的特征,其中,按照从上到下、从左到右的顺序依次表示天然气流体类型在NMR谱上的特征、束缚水流体类型在NMR谱上的特征、可动水流体类型在NMR谱上的特征、轻质油流体类型在NMR谱上的特征,横坐标T2表示横向弛豫时间,纵坐标Diffusion表示扩散系数。图3为本说明书实施例提供的T2-D测井中4个流体类型在100个地层点的饱和度信息,横坐标表示深度,纵坐标表示不同流体类型对应的饱和度,如天然气饱和度、束缚水饱和度、可动水饱和度、轻质油饱和度。图4为本说明书实施例提供的T2-D测井中4个地层点的T2-D地层模型以及对应的反演NMR谱,其中,每一行左图表示T2-D地层模型,右面图表示对应的反演NMR谱,横坐标T2表示横向弛豫时间,纵坐标Diffusion表示扩散系数。其中,地层点也可以称为深度点,本说明书实施例中,可以将多个地层点的反演NMR谱组成混合矩阵。图5为本说明书实施例提供的T2-D测井中利用FastICA算法求取的独立成分,横坐标T2表示横向弛豫时间,纵坐标Diffusion表示扩散系数。图6为本说明书实施例提供的T2-D测井中利用FastICA算法求取独立成分时混合矩阵中的剩余信息量,横坐标表示独立成分数量,纵坐标表示剩余信息量。图7为本说明书实施例提供的T2-D测井中利用NMF算法求取的不同流体类型在NMR谱上的特征,横坐标T2表示横向弛豫时间,纵坐标Diffusion表示扩散系数。图8为本说明书实施例提供的T2-D测井中基于NMF算法求取的4个流体类型在100个地层点的饱和度信息,横坐标表示深度,纵坐标表示饱和度。图9为本说明书实施例提供的T2-D测井中基于NMF算法结果获得的不同流体类型对应的信号区域,其中,右侧条形不同颜色深度的数值表示区域所属流体类型的数量,数值为0的区域表示弱信号区域,其他区域表示强信号区域,数值1表示其区域仅属于一种流体类型,横坐标T2表示横向弛豫时间,纵坐标Diffusion表示扩散系数。根据图9可以发现,强信号区域中存在很多区域属于2种流体类型,并且出现个别区域属于3种流体类型,此时,将对应多种流体类型的区域称为强信号重叠区域,例如,图9中(1)、(2)分别所指区域。图10为本说明书实施例提供的T2-D测井中强信号重叠区域归属结果和弱信号区域的归属结果,横坐标T2表示横向弛豫时间,纵坐标Diffusion表示扩散系数。其中,对强信号重叠区域和弱信号区域进行归属后,可以获得不同流体类型对应的强信号区域和弱信号区域,如图10左图中(1)、(2)、(3)、(4)分别表示天然气流体类型、束缚水流体类型、可动水流体类型、轻质油流体类型对应的强信号区域,右图中(1)、(2)、(3)、(4)分别表示天然气流体类型、束缚水流体类型、可动水流体类型、轻质油流体类型对应的弱信号区域。图10中第一幅图可以记为是强信号区域划分模板。图11为本说明书实施例提供的T2-D测井中4个地层点的T2-D地层模型、对应的反演NMR谱以及重构后的NMR谱,其中,每一行从左到右依次表示一个地层点的T2-D地层模型、对应的反演NMR谱以及重构后的NMR谱,横坐标T2表示横向弛豫时间,纵坐标Diffusion表示扩散系数。图12为本说明书实施例提供的T2-D测井中根据重构后NMR谱求取的4个流体类型在100个地层点的饱和度信息,横坐标表示深度,纵坐标表示饱和度。在根据重构后NMR谱求取的4个流体类型在100个地层点的饱和度信息后,可以将其与图3、图8中对应地层点的饱和度进行比较,从而验证本说明书实施例的可行性和有效性。图13为本发明实施例提供的T2-D测井中根据地层模型、反演NMR谱以及重构后的NMR谱分别求取的地层渗透率信息,其中,横坐标表示深度,纵坐标表示渗透率,模型渗透率表示根据地层模型求取的渗透率,未重构渗透率表示根据反演NMR谱求取的渗透率,重构后渗透率表示根据重构后的NMR谱求取的渗透率。可见,通过重构后的NMR谱确定的渗透率比通过反演NMR谱确定的渗透率更加准确。
进一步,图14为本说明书实施例提供的T1-T2测井中4个流体类型在NMR谱上的特征,其中,按照从上到下、从左到右的顺序依次表示沥青流体类型在NMR谱的特征、黏土束缚水流体类型在NMR谱的特征、oil in OP流体类型在NMR谱的特征、water in IP流体类型在NMR谱的特征,横坐标T2表示横向弛豫时间,纵坐标T1表示纵向弛豫时间,每幅图中斜线表示T1和T2的比值,按照从左往右的顺序,每幅图中三条斜线对应的T1/T2分别为16、1.5、1。图15为本说明书实施例提供的T1-T2测井中4个流体类型在100个地层点的饱和度信息,如沥青饱和度、黏土束缚水饱和度、有机孔中油饱和度、无机孔中水饱和度,横坐标表示深度,纵坐标表示饱和度。图16为本说明书实施例提供的T1-T2测井中4个地层点的T1-T2地层模型以及对应的反演NMR谱,其中,每一行左图表示T1-T2地层模型,右面图表示对应的反演NMR谱,横坐标T2表示横向弛豫时间,纵坐标T1表示纵向弛豫时间,每行右图中斜线对应的T1/T2为1。图17为本说明书实施例提供的T1-T2测井中利用FastICA算法求取的独立成分,横坐标T2表示横向弛豫时间,纵坐标T1表示纵向弛豫时间。图18为本说明书实施例提供的T1-T2测井中利用FastICA算法求取独立成分时混合矩阵中的剩余信息量,横坐标表示独立成分数量,纵坐标表示剩余信息量。图19为本说明书实施例提供的T1-T2测井中利用NMF算法求取的不同流体类型在NMR谱上的特征,横坐标T2表示横向弛豫时间,纵坐标T1表示纵向弛豫时间,每幅图中斜线表示T1和T2的比值,按照从左往右的顺序,每幅图中三条斜线对应的T1/T2分别为16、1.5、1。图20为本说明书实施例提供的T1-T2测井中基于NMF算法求取的4个流体类型在100个地层点的饱和度信息,横坐标表示深度,纵坐标表示饱和度。图21为本说明书实施例提供的T1-T2测井中基于NMF算法结果获得的不同流体类型对应的信号区域,其中,右侧条形不同颜色深度的数值表示区域所属流体类型的数量,数值为0的区域表示弱信号区域,其他区域表示强信号区域,数值1表示其区域仅属于一种流体类型,横坐标T2表示横向弛豫时间,纵坐标T1表示纵向弛豫时间。根据图21可以发现,强信号区域中存在很多区域属于2种流体类型,并且出现个别区域属于3种流体类型,此时,将对应多种流体类型的区域称为强信号重叠区域,例如,图21中(1)、(2)分别所指区域。图22为本说明书实施例提供的T1-T2测井中强信号重叠区域归属结果和弱信号区域的归属结果,横坐标T2表示横向弛豫时间,纵坐标T1表示纵向弛豫时间。其中,对强信号重叠区域和弱信号区域进行归属后,可以获得不同流体类型对应的强信号区域和弱信号区域,如图22左图中(1)、(2)、(3)、(4)分别表示沥青流体类型、黏土束缚水流体类型、oil in OP流体类型、water in IP流体类型对应的强信号区域,右图中(1)、(2)、(3)、(4)分别表示沥青流体类型、黏土束缚水流体类型、oil in OP流体类型、water in IP流体类型对应的弱信号区域。图22中第一幅图可以记为是强信号区域划分模板。图23为本说明书实施例提供的T1-T2测井中4个地层点的T1-T2地层模型、对应的反演NMR谱以及重构后的NMR谱,其中,每一行从左到右依次表示一个地层点的T1-T2地层模型、对应的反演NMR谱以及重构后的NMR谱,横坐标T2表示横向弛豫时间,纵坐标T1表示纵向弛豫时间。图24为本说明书实施例提供的T1-T2测井中根据重构后NMR谱求取的4个流体类型在100个地层点的饱和度信息,横坐标表示深度,纵坐标表示饱和度。在根据重构后NMR谱求取的4个流体类型在100个地层点的饱和度信息后,可以将其与图15、图20中对应地层点的饱和度进行比较,从而说明本说明书实施例的可行性和有效性。
从以上的描述中,可以看出,本申请实施例可以实现如下技术效果:通过将不同深度点的多维核磁共振回波数据反演得到的NMR谱组合为混合矩阵,对混合矩阵进行独立成发分析、非负矩阵分解以及区域划分后重构,可以使得根据重构结果确定的不同流体类型饱和度的准确度更高,从而可以有效解决在非常规储层中,地层孔隙度低、孔隙结构复杂以及赋存孔隙中的流体类型复杂等原因导致利用NMR测井对地层中流体进行定量评价仍存在一定困难的问题。
本说明书中上述方法的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参加即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
基于上述所述一种基于核磁共振测井定量评价地层流体的方法,本说明书一个或多个实施例还提供一种基于核磁共振测井定量评价地层流体的装置。所述的装置可以包括使用了本说明书实施例所述方法的系统(包括分布式系统)、软件(应用)、模块、组件、服务器、客户端等并结合必要的实施硬件的装置。基于同一创新构思,本说明书实施例提供的一个或多个实施例中的装置如下面的实施例所述。由于装置解决问题的实现方案与方法相似,因此本说明书实施例具体的装置的实施可以参见前述方法的实施,重复之处不再赘述。以下所使用的,术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现,但是硬件,或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
具体地,图25为本说明书实施例提供的一种基于核磁共振测井定量评价地层流体的装置的模块结构示意图,如图25所示,本说明书提供的一种基于核磁共振测井定量评价地层流体的装置可以包括:获取模块120,确定模块122,分解模块124,划分模块126,重构模块128,饱和度确定模块130。
获取模块120,可以用于获取不同深度点的核磁共振谱组成的混合矩阵;所述不同深度点的核磁共振谱是基于目标地层不同深度点的核磁共振回波数据反演获得;
确定模块122,可以用于利用独立成分分析法对所述混合矩阵进行分析,基于分析结果确定所述目标地层中流体类型的数量;
分解模块124,可以用于基于所述流体类型的数量,利用非负矩阵分解算法对所述混合矩阵进行分解,获得不同流体类型在核磁共振谱的特征;
划分模块126,可以用于对所述不同流体类型在核磁共振谱的特征进行区域划分,获得不同流体类型对应的信号区域;
重构模块128,可以用于根据所述不同流体类型在核磁共振谱的特征和所述不同流体类型对应的信号区域,重构所述目标地层的核磁共振谱;
饱和度确定模块130,可以用于基于重构后的目标地层的核磁共振谱,确定所述目标地层不同深度点中不同流体类型的饱和度。
需要说明的,上述所述的装置根据方法实施例的描述还可以包括其他的实施方式,具体的实现方式可以参照相关方法实施例的描述,在此不作一一赘述。
本说明书还提供一种基于核磁共振测井定量评价地层流体的设备的实施例,包括处理器及用于存储处理器可执行指令的存储器,所述处理器执行所述指令时可以实现上述任意一项方法实施例。例如,所述指令被所述处理器执行时实现包括以下步骤:获取不同深度点的核磁共振谱组成的混合矩阵;所述不同深度点的核磁共振谱是基于目标地层不同深度点的核磁共振回波数据反演获得;利用独立成分分析法对所述混合矩阵进行分析,基于分析结果确定所述目标地层中流体类型的数量;基于所述流体类型的数量,利用非负矩阵分解算法对所述混合矩阵进行分解,获得不同流体类型在核磁共振谱的特征;对所述不同流体类型在核磁共振谱的特征进行区域划分,获得不同流体类型对应的信号区域;根据所述不同流体类型在核磁共振谱的特征和所述不同流体类型对应的信号区域,重构所述目标地层的核磁共振谱;基于重构后的目标地层的核磁共振谱,确定所述目标地层不同深度点中不同流体类型的饱和度。
需要说明的,上述所述的设备根据方法或装置实施例的描述还可以包括其他的实施方式。具体的实现方式可以参照相关方法实施例的描述,在此不作一一赘述。
本说明书所提供的方法实施例可以在移动终端、计算机终端、服务器或者类似的运算装置中执行。以运行在服务器上为例,图26为本说明书实施例提供的一种基于核磁共振测井定量评价地层流体的服务器的硬件结构框图,该服务器可以是上述实施例中的基于核磁共振测井定量评价地层流体的装置或基于核磁共振测井定量评价地层流体的系统。如图26所示,服务器10可以包括一个或多个(图中仅示出一个)处理器100(处理器100可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)、用于存储数据的存储器200、以及用于通信功能的传输模块300。本领域普通技术人员可以理解,图26所示的结构仅为示意,其并不对上述电子装置的结构造成限定。例如,服务器10还可包括比图26中所示更多或者更少的组件,例如还可以包括其他的处理硬件,如数据库或多级缓存、GPU,或者具有与图26所示不同的配置。
存储器200可用于存储应用软件的软件程序以及模块,如本说明书实施例中的基于核磁共振测井定量评价地层流体的方法对应的程序指令/模块,处理器100通过运行存储在存储器200内的软件程序以及模块,从而执行各种功能应用以及数据处理。存储器200可包括高速随机存储器,还可包括非易失性存储器,如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中,存储器200可进一步包括相对于处理器100远程设置的存储器,这些远程存储器可以通过网络连接至计算机终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
传输模块300用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括计算机终端的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中,传输模块300包括一个网络适配器(Network Interface Controller,NIC),其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中,传输模块300可以为射频(Radio Frequency,RF)模块,其用于通过无线方式与互联网进行通讯。
上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下,在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外,在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。
本申请中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于硬件+程序类实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。本领域技术人员应明白,本说明书一个或多个实施例可提供为方法、装置或设备。因此,本说明书一个或多个实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。
以上所述仅为本说明书一个或多个实施例的实施例而已,并不用于限制本本说明书一个或多个实施例。对于本领域技术人员来说,本说明书一个或多个实施例可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种基于核磁共振测井定量评价地层流体的方法,其特征在于,包括:
获取不同深度点的核磁共振谱组成的混合矩阵;所述不同深度点的核磁共振谱是基于目标地层不同深度点的核磁共振回波数据反演获得;
利用独立成分分析法对所述混合矩阵进行分析,基于分析结果确定所述目标地层中流体类型的数量;
基于所述流体类型的数量,利用非负矩阵分解算法对所述混合矩阵进行分解,获得不同流体类型在核磁共振谱的特征;
对所述不同流体类型在核磁共振谱的特征进行区域划分,获得不同流体类型对应的信号区域;
根据所述不同流体类型在核磁共振谱的特征和所述不同流体类型对应的信号区域,重构所述目标地层的核磁共振谱;
基于重构后的目标地层的核磁共振谱,确定所述目标地层不同深度点中不同流体类型的饱和度。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述利用独立成分分析法对所述混合矩阵进行分析,基于分析结果确定所述目标地层中流体类型的数量,包括:
利用负熵最大的快速独立成分分析算法从所述混合矩阵中提取独立成分;
在所述混合矩阵中剩余信息量小于等于预设提取阈值时,停止从所述混合矩阵中提取独立成分;
统计提取出的独立成分的数量,将统计结果作为所述目标地层中流体类型的数量。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述对所述不同流体类型在核磁共振谱的特征进行区域划分,获得不同流体类型对应的信号区域,包括:
根据预设信号阈值,将所述不同流体类型的核磁共振谱分为强信号区域和弱信号区域;
统计强信号区域所属流体类型的数量,将所述强信号区域所属流体类型的数量大于1的区域记为强信号重叠区域;
根据所述强信号重叠区域中信号位置与所述不同流体类型的核磁共振谱峰值位置的距离,确定所述强信号重叠区域中信号所属流体类型;
根据所采用核磁共振测井方法选择对应的弱信号归属方式确定所述弱信号区域所属流体类型。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述根据所采用核磁共振测井方法选择对应的弱信号归属方式确定所述弱信号区域所属流体类型,包括:
当所采用核磁共振测井方法为T2-D核磁共振测井时,根据所述弱信号区域中信号位置与所述不同流体类型的核磁共振谱峰值位置的距离,确定所述弱信号区域所属流体类型;
当所采用核磁共振测井方法为T1-T2核磁共振测井时,根据T1与T2比值、所述弱信号区域中信号位置与所述不同流体类型的核磁共振谱峰值位置的距离,确定所述弱信号区域所属流体类型。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述根据T1与T2比值、所述弱信号区域中信号位置与所述不同流体类型的核磁共振谱峰值位置的距离,确定所述弱信号区域所属流体类型,包括:
当T1与T2比值大于1时,根据下述公式确定所述弱信号区域所属流体类型:
min{F(i)=[(||loc-peaki||2)+α(||loc_r-peak_ri||2)]};
当T1与T2比值小于等于1时,根据下述公式确定所述弱信号区域所属流体类型:
min{F(i)=(||loc-peaki||2)}
其中,loc为弱信号区域中信号位置坐标,peaki为第i个流体类型的核磁共振谱峰值位置坐标,loc_r为弱信号区域中信号的T1/T2,peak_ri为第i个流体类型的核磁共振谱峰值的T1/T2,α为T1/T2的影响因子,F(i)取最小值时对应的i为loc位置所属流体类型。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述不同流体类型对应的信号区域包括强信号区域和弱信号区域;
所述根据所述不同流体类型对应在核磁共振谱的特征和所述不同流体类型对应的信号区域,重构所述目标地层的核磁共振谱,包括:
根据不同流体类型对应的弱信号区域中每个信号的强度,确定不同流体类型的弱信号强度;
根据所述不同流体类型对应在核磁共振谱上的特征,确定不同流体类型对应的峰值;
根据不同流体类型对应的强信号区域,确定不同流体类型对应的方差;
根据所述不同流体类型的弱信号强度、所述不同流体类型对应的峰值以及所述不同流体类型对应的方差,获得不同流体类型的弱信号在强信号区域的高斯峰;
将所述不同流体类型的弱信号在强信号区域的高斯峰和对应的所述强信号区域中信号相加,获得重构后的目标地层的核磁共振谱。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于重构后的目标地层的核磁共振谱,确定所述目标地层不同深度点中不同流体类型的饱和度,包括:
统计所述重构后的目标地层的核磁共振谱中不同流体类型对应的强信号区域中的信号强度,获得不同深度点中不同流体类型的孔隙度;
统计所述重构后的目标地层的核磁共振谱中信号强度,获得不同深度点的总孔隙度;
将同一深度点中不同流体类型的孔隙度分别和所述同一深度点的总孔隙度作比值,获得不同深度点中不同流体类型的饱和度。
9.一种基于核磁共振测井定量评价地层流体的装置,其特征在于,包括:
获取模块,用于获取不同深度点的核磁共振谱组成的混合矩阵;所述不同深度点的核磁共振谱是基于目标地层不同深度点的核磁共振回波数据反演获得;
确定模块,用于利用独立成分分析法对所述混合矩阵进行分析,基于分析结果确定所述目标地层中流体类型的数量;
分解模块,用于基于所述流体类型的数量,利用非负矩阵分解算法对所述混合矩阵进行分解,获得不同流体类型在核磁共振谱的特征;
划分模块,用于对所述不同流体类型在核磁共振谱的特征进行区域划分,获得不同流体类型对应的信号区域;
重构模块,用于根据所述不同流体类型在核磁共振谱的特征和所述不同流体类型对应的信号区域,重构所述目标地层的核磁共振谱;
饱和度确定模块,用于基于重构后的目标地层的核磁共振谱,确定所述目标地层不同深度点中不同流体类型的饱和度。
10.一种基于核磁共振测井定量评价地层流体的设备,其特征在于,包括处理器及用于存储处理器可执行指令的存储器,所述处理器执行所述指令时实现权利要求1-8中任意一项所述方法的步骤。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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