CN1696742A - 一种计算井筒中地层产状的测井数据处理方法 - Google Patents

Abstract

一种计算井筒中地层产状的测井数据处理方法，属于测井技术数据处理领域，分类号：G01V 1/40。在测井时，对于求取井筒中的地层产状，按以下方法进行倾角、倾向的计算处理；<1>输入测井数据；<2>计算数据的空间位置；<3>根据数据的特征，提取参考数据；<4>对参考数据进行平面Hough变换，得到Hough域参考数据；<5>根据Hough域参考数据，计算地层产状参数及置信度；<6>将计算出的参数以成果图显示或打印出图；可得到井壁地层的倾角、倾斜方位、在井壁的位置和计算的置信度，处理范围包括裂缝、断层、薄层、冲刷面、层理、层界面，为区域构造地质勘察奠定基础；该方法思路明确，容易采用计算机编程实现，应用范围广泛，可扩展到其它倾角测井资料处理过程中。

Description

一种计算井筒中地层产状的测井数据处理方法

技术领域

本发明涉及一种计算井筒中地层产状的测井数据处理方法，属于测井技术数据处理领域；专利分类号：G01V1/40。

背景技术

在测井技术应用中，利用测井资料，可以分析研究地下地质构造的情况，例如，使用四臂倾角测井和六臂倾角测井，微电阻率扫描、井周声波测井等方法，可以得到裂缝、断层、薄层、冲刷面、层理、层界面的位置和产状。早期的处理方法是人工识别和相关对比法。人工识别工作量巨大，标准不一，容易错判，漏判。相关对比法开始用于四臂、六臂倾角测井资料处理，原理是对两条曲线中许多部分求相关系数，相关系数最大的两部分视为相同层，求取的目标是构造的产状，参数包括倾角，倾向和置信度。随着极板和测量纽扣的增多，测井数据反映的信息量大大增加，此算法应用起来变得复杂，编程不易实现，不能反映大量的地质信息。

发明内容

本发明的目的是提供一种计算井筒中地层产状的测井数据处理方法，对已经测量的测井数据，采用一种平面检测的方法，即对空间中可能存在的任何一种平面进行计算，判断其是否存在，从而检测井筒地层中，该地层的位置、倾角、倾向和此次判断的置信度。

本发明的一种计算井筒中地层产状的测井数据处理方法的技术方案是：一种计算井筒中地层产状的测井数据处理方法，使用测井仪测井并计算井筒中的地层产状，其特征在于，按以下方法进行地层倾角、倾向的计算处理；

<1>输入测井数据；

<2>计算数据的空间位置；

<3>根据数据的特征，提取特征参考数据；

<4>对特征参考数据进行平面Hough变换，得到Hough域参考数据；

<5>根据Hough域参考数据，计算地层产状参数及置信度；

<6>将计算出的参数及置信度以成果图显示在显示器上，或打印出图；

输入测井数据可以是4～40臂测井数据、电阻率扫描成像数据、井壁声波回波时间成像数据、井壁声波回波幅度成像数据。

提取特征参考数据，根据输入数据的数值，或数值之间的边缘差异。

平面Hough变换，采用的公式为：

ρ＝z·sin+x·cosθ·cos+y·sinθ·cos

其中，x，y，z为特征参考数据点的三维立体位置参数；ρ，θ，φ为Hough域参考数据的位置参数。

在对原始测井数据、特征参考数据、Hough域参考数据处理过程中，可选用平滑的数据处理方法。

通过上述计算井筒中地层产状数据的平面Hough变换方法，处理测井资料，得到了井壁地层的倾角，倾向。对于分析研究地下地质情况，区域构造地质勘察奠定了基础。相对其它方法来说，思路明确，简化了编程计算的实现过程，不会漏判任何可能存在的构造，容易扩展到可计算地层产状的测井系列中。

附图说明

图1是本发明一种计算井筒中地层产状的测井数据处理方法的处理流程图。

图2是某井段声波成象图，图中纵轴为深度，横轴为井周的展开，方位从左向右依次为北→东→南→西→北，像素的灰度正比于回波幅度。

图3是计算出图2所示的声波数据的三维位置示意图。

图4是根据数据的数值特征，提取的特征参考数据图。

图5是三维Hough变换的坐标系转化参考示意图。

图6是对声波数据进行处理，得到的Hough域参考数据图。

图7是根据Hough域参考数据得到的蝌蚪图。

图8是根据Hough域参考数据得到的三维平面图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明的一种计算井筒中地层产状的测井数据处理方法，进行详细描述。

在测井技术中，利用测井资料分析研究地下地质构造的情况，例如采用四臂倾角测井和六臂倾角测井，微电阻率扫描、井周声波测井等方法。四臂倾角测井原理是在测井仪器上安装四个极板臂，测得井壁四条电阻率曲线，来判断地层的产状，包括倾角、倾向等参数。采用本发明的计算方法(如图1所示)，可方便地实现求取地层产状参数，其方法是，

1.输入测井数据

将测得的测井数据输入给几计算机存储器；输入测井数据可以是4～40臂测井数据、电阻率扫描成像数据、井壁声波回波时间成像数据、井壁声波回波幅度成像数据。四臂、六臂等倾角测井数据、电阻率扫描成像数据，是测量井周不同方位的电阻率或电导率，反映了井周岩石的电性特征。井壁声波回波时间成像数据是井周不同方位的回波时间数据，井壁声波回波幅度是井周不同方位的回波幅度，反映了井周的声学特征。因为这些数据具有方位的参数，因此可以进行构造研究。本实施例中，输入的是声波回波幅度数据。具体在计算机中是一个二维的数据矩阵，单位为mv(转化单位)。图2是声波回波幅度成像图，图中纵轴为深度，横轴为井周的展开，方位从左向右依次为北→东→南→西→北，像素的灰度正比于回波幅度。

2.计算数据的空间位置

测井数据在计算机中是以矩阵形式存放的，即每个数据都有一个横坐标，有一个纵坐标，显示在平面如图2所示。但实际情况是测量井周立体结构上的数据，再转化为立体位置如图3所示。此时，每个数据都有三个方向坐标参数：x，y，z。其中z轴为纵向，y轴为垂直于纸面的方向，x轴为横向，如图5所示，此坐标系与大地坐标系的关系为y轴为大地正北方向，x轴为大地正东方向。

3.根据数据的特征，提取特征参考数据

本例中，是根据数据值的大小，提取特征参考数据。采取的阈值为2000mv。对于输入测井数据大于2000mv的为255(白色部分)，小于等于2000mv的为0(黑色部分)。假设a[10][10][10]为空间中z＝10，y＝10，x＝10点的测井数据值，b[10][10][10]为特征参考数据点数据值。即：

b[10][10][10]＝255 if a[10][10][11]＞2000      (1)

b[10][10][10]＝0   if a[10][10][11]＜＝2000    (2)

根据数据的边缘特征是指数据之间的差异。假设a[10][10][10]为空间z＝10，y＝10，x＝10点的测井数据值。a[10][10][11]是z＝10，y＝10，x＝11点测井数据值，特征参考数据点则可以根据数据的边缘差异值的绝对值大小来确定，小于100mv的差异的特征参考数据点值为255，大于等于100mv的差异的特征参考数据点值为0。即：

b[10][10][10]＝255 if |a[10][10][11]-a[10][10][10]|＜100     (3)

b[10][10][10]＝0   if |a[10][10][11]-a[10][10][10]|＞＝100   (4)

也可以采用更多的数据点做为参考，采用类似差异的算法，提取特征参考数据。

实际应用表明，数值特征多适用于裂缝、薄层等地质构造等的识别，边缘特征多适用于断层、冲刷面、层理、层界面等地质构造等的识别。

4.对特征参考数据进行平面Hough变换，得到Hough域参考数据。

对于特征参考数据为0的部分，代入平面Hough变换公式，叠加到Hough数据中，得到Hough域参考数据。

平面Hough变换，采用的公式为：

ρ＝z·sin+x·cosθ·cos+y·sinθ·cos    (5)

其中，x，y，z为特征参考数据点的三维立体位置参数，具体为特征参考数据中值为0的点的坐标；ρ，θ，φ为Hough域参考数据的参数。意义如下：

假设在x，y，z坐标系中有一个平面，如图5中的阴影面，面上每个点的坐标为(x，y，z)。原点到平面的垂心为P，距离为ρ，P到面xoy的垂心为Q，∠POQ＝φ，∠QOA＝θ。假设该面的大地坐标下倾角为α，倾向为β。则：

α＝|φ-90°|                                   (6)

β＝θ                  ifφ＞＝90°  &φ＜＝180°                      (7)

β＝θ+180°      ifφ＞＝0°   &φ＜90°                              (8)

公式(5)中，对任何一点(x，y，z)，当θ处于(0～360°)变化，φ处于(0～360°)变化时侯，可以得到许多ρ，因此是一个ρ～f(θ，φ)曲面。对所有特征参考数据变换，得到许许多多ρ～f(θ，φ)曲面，这些曲面相交于许多点。从另一个角度说，(ρ，θ，φ)空间一点可能被许许多多面经过。因此，生成(ρ，θ，φ)坐标空间，此空间每点的数值为过该点的曲面个数。

因为当θ处于(0～180°)，φ处于(0～180°)，ρ(-d/2～d/2)变化时，Hough域参考数据可代表全部可能存在的平面，d为距离最大的两个变换空间点的距离。因此本例中，取ρ，θ，φ的范围及坐标空间如图6所示。

5.根据Hough域参考数据，计算地层产状参数及置信度

根据Hough域参考数据，当某处叠加次数大于某个阈值，计算出相应的深度，倾角、倾向，叠加值可用来作为置信度的参考数据。

该面的倾角、倾向根据公式(6)(7)(8)求取。

假设该面深度为d，即该面与井轴中心交点的深度(图5中线段OC的长度)，则

d＝ρ/cos(α)                                (9)

置信度则正比于Hough域参考数据的值，即叠加次数。图6中每点的灰度反比于置信度。

若采用平滑的处理方法，假设三点Hough域参考数据为h[8][8][9]、h[8][8][8]、h[8][8][7]，第一个下标为ρ，第二个下标为θ，第三个下标为φ。平滑后ρ＝8，θ＝8，φ＝8值为h’[8][8][8]，h’[8][8][8]＝(h[8][8][9]+h[8][8][8]+h[8][8][7])/3      (10)

处理后以平滑后数据做为Hough域参考数据。

也可以采用更多的点进行类似平滑处理，得到Hough域参考数据。

6.将计算出的参数及置信度以成果图形式显示在显示器上，或打印出图。

图7为蝌蚪图，图中每个蝌蚪的纵坐标为深度，横坐标为倾角，蝌蚪尾巴的指向为倾向。图8为所求的平面在井周的三维显示效果图。

经过与相关对比法和手工拾取的结果比较，本方法与手工拾取的吻合性很好，在准确性方面优于相关对比法。

在实际生产中，倾角测井数据处理是研究地下地质构造的主要手段之一。采用相关对比法处理一口井倾角资料费用约1万美金，一套倾角测井数据处理程序费用约5万美金，源代码更贵。而随着测井数据量的增大，手工拾取、相关对比等处理方法，不能满足准确、快速，应用范围广的要求。而采用本发明的处理方法，不仅程序思路明确、过程实现简单，而且计算结果准确；另外应用广泛，可以处理电阻率扫描成像测井数据，井周声波成像测井数据，而用相关对比法，却很难实现这些资料处理。

综上所述，本发明要解决的计算井筒中地层产状的方法，取得包括深度、倾角、倾向和置信度地层产状参数，采用了对特征参考数据进行平面Hough变换，分析处理Hough域参考数据的技术手段，获得了包括上述程序在内的测井数据计算处理方法；因此，本发明属于专利申请保护的客体。

凡与本发明构思相同的技术方案，都在本权利要求保护范围之内。

Claims (5)

1.一种计算井筒中地层产状的测井数据处理方法：

使用测井仪测井并计算井筒中的地层产状，其特征在于，按以下方法进行地层倾角、倾向的计算处理；

<1>输入测井数据；

<2>计算数据的空间位置；

<3>根据数据的特征，提取特征参考数据；

<4>对特征参考数据进行平面Hough变换，得到Hough域参考数据；

<5>根据Hough域参考数据，计算地层产状参数及置信度；

<6>将计算出的参数及置信度以成果图显示在显示器上，或打印出图。

2.按照权利要求1所述的一种计算井筒中地层产状的测井数据处理方法，其特征在于，输入测井数据可以是4～40臂测井数据、电阻率扫描成像数据、井壁声波回波时间成像数据、井壁声波回波幅度成像数据。

3.按照权利要求2所述的一种计算井筒中地层产状的测井数据处理方法，其特征在于，提取特征参考数据，根据输入数据的数值，或数值之间的边缘差异。

4.按照权利要求3所述的一种计算井筒中地层产状的测井数据处理方法，其特征在于，平面Hough变换，采用的公式为：

ρ＝z·sin+x·cosθ·cos+y·sinθ·cos

其中，x，y，z为特征参考数据点的三维立体位置参数；ρ，θ，φ为Hough域参考数据的位置参数。

5.按照权利要求4所述的一种计算井筒中地层产状的测井数据处理方法，其特征在于，在对原始测井数据、特征参考数据、Hough域参考数据处理过程中，可选用平滑的数据处理方法。

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