海相地層錄井雷達圖和云模型解釋方法研究*

葉應貴 劉喬平 石元會 黃 強

( 1.中國石化集團公司江漢石油管理局測錄井工程公司 2.中國石化股份公司江漢分公司天然氣新區項目部)

0 引言

四川盆地海相碳酸鹽巖地層天然氣勘探潛力巨大，氣層分布范圍廣，近年來隨著勘探技術的日臻完善，中石化在川東、川中的多個勘探區塊上取得了重大突破，但在實鉆過程中，由于復雜的鉆井外部條件和氣藏組分以甲烷為主的特征，造成儲層錄井的氣測數據偏低，使得以氣測參數為主要依據的三角型圖版法、皮克斯勒圖版法等傳統錄井解釋方法不適用，錄井多采用鄰井氣測絕對值比較法進行氣層識別，但準確性差。故需要轉換思路，建立錄井解釋的新方法，達到提高綜合解釋符合率的目的。

1 基本理論

隨著各種錄井采集設備的引入，鉆井現場已能采集到數十個錄井原始數據，如何在這些信息中選擇關鍵錄井參數，并集成到錄井綜合解釋平臺中，形成高符合率的綜合解釋方法是一項錄井專業亟待解決的關鍵技術。基于錄井關鍵參數的雷達圖解釋和云模型評價方法，利用雷達圖展示解釋圖形，并通過面積參數結合云模型實現對氣顯示層的綜合解釋。

1.1 雷達圖表示原理

多元數據的圖表示和圖分析是一種重要的統計分析方法。基于圖形特征的雷達圖表示理論，可以將多變量映射到雷達圖中，每一個輸入變量用一條單位圓上的射線(數軸)表示(圖1)。利用圖形的面積作為研究對象的表征函數，圖像的形狀可以形象直觀地表征出研究對象的定量細節特征。

圖1 某井顯示段錄井評價雷達圖

1.2 基于雷達圖表示原理的錄井多參數融合

通過研究，選定了顯示厚度(h)、氣測烴含量(Ct)、后效槽面顯示、烴對比系數(Kc)、鉆時比值(ROPn/s)、孔隙度(Φ)、滲透率(K)、地層壓力系數(Kf)8個錄井參數，來做為錄井雷達圖和云模型解釋的關鍵基礎參數。其中顯示厚度、氣測烴含量和后效槽面顯示是綜合錄井直接采集數據；烴對比系數和鉆時比值是計算數據；孔隙度、滲透率主要通過核磁錄井儀分析儲層巖屑、巖心樣品所得；地層壓力系數為通過錄井sigma指數法回歸計算所得。

由于錄井參數中的各項指標有不同量綱，各指標之間數值上不能直接建立聯系，并不適于使用簡單的圖形軟件繪制成雷達圖。這需要對關鍵參數進行標準化、歸一化處理，使參數均變換為均值為0、方差為1的量。為形象展示錄井關鍵參數間的量化關系，通過研究云模型理論的量化綜合評價指標和不確定度，對上述8個關鍵錄井參數做了歸一化處理，參數歸一化后的量綱范圍是1～4,轉化標準見表1。

1.3 云模型

云是用語言值描述的某個定性概念與其數值表示之間的不確定性轉換模型。云由云滴組成，其整體形狀反映了定性概念的重要特性。云滴則是對定性概念的定量描述，云滴的產生過程，表示定性概念與定量值之間的不確定性映射。云用期望值 、熵En、超熵 三個數字特征來整體表征一個概念(圖2)。云模型的數字特征值把模糊性(定性概念的亦此亦彼性)和隨機性(隸屬度的隨機性)完全集到一起，構成定性和定量之間相互的映射，反映了定性知識的定量特性。

表1 四川盆地海相地層錄井關鍵參數及標準化轉換表

圖2 典型云模型示意圖

基于多元圖形特征的云模型原理主要是運用圖表示原理，首先對圖形特征進行提取，對多元數據融合以及降維，以提取的特征量作為基礎變量，根據云模型理論的基本特征，構造描述系統評價所用的語言值。采用正向云進行系統模糊評價，應用逆向云進行基礎指標分析，從而得到符合人類思維方式的集模糊性與隨機性于一體的定性定量集成。[1]

變量云化的實質是定性變量與定量變量的歸一化過程，使其在統一標尺下形成可比性，是進行定性定量轉換的前提。對于定量變量，如其具有上下界，形如[Bmin，Bmax]，云化為正向云模型。采用約束條件的中值作為期望值，用主要作用區域為雙邊約束區域的云來近似這個定量變量，如下式所示

式中：

k—常數，可根據變量本身的模糊閾度來具體調整[2，3]。

通過代入標準數據建立錄井八參數雷達圖版。錄井油氣顯示的雷達圖評價可以分為好、中、差三級，差與中、中與好之間分別用兩個半徑分為1.5、2.5的界限圓來表現。其對應的多邊形(八邊形)面積即為雷達圖覆蓋系數α，第一標準雷達圖覆蓋系數α1=7.0，第二標準雷達圖覆蓋系數α2=18.2，云模型表示為:

將標準半徑1.5和2.5的雷達圖覆蓋系數定義到云模型中，形成了適用于四川盆地海相地層錄井解釋的標準云模型圖，其中干層與含氣層間界限期望值為7.0；含氣層與氣層間界限期望值為18.2(圖3)。

2 實例分析

YB—A井，位于四川盆地川中低緩構造帶，是針對二、三疊系礁灘相儲層的一口氣藏評價井，由于目的氣層具有高含硫特征，在實鉆過程中為確保工程安全使用了密度高達1.50g/cm3的鉆井液，而錄井sigma指數法計算長興組地層壓力系數為1.10～1.15，為一套常壓地層，實鉆井底壓力系數差約為0.35～0.40，高壓差造成長興組生物礁氣層段顯示偏弱，錄井氣測全烴含量最大峰值僅為1.82%，加之干氣藏氣測組分不全，三角型圖版法、皮克斯勒圖版法不適用，按鄰井氣測絕對值比較法只能解釋為含氣層和微含氣層(圖4、圖5)。

圖3 海相氣層錄井定量評價儲層標準云模型圖版

圖4 YB-Y井長二段顯示錄井綜合圖

圖5 YB-Y井長一段顯示錄井綜合圖

首先通過氣測和巖性特征識別二疊系長興組井段6448.0m～6482.0m及6689.0m～6725.5m為氣顯示段，進而利用轉化表分別對這兩段顯示的關鍵參數做了標準化轉化，見表2，并代入雷達圖中，分別計算雷達圖覆蓋系數為28.7和19.6。

長2段顯示井段6448.0m～6482.0m雷達圖形態發育飽滿(圖6a)，雷達圖覆蓋系數為28.7，云模型YM=(28.7，1.6，0.1)，雷達圖面積值遠高于第二標準云界限期望值18.2，云模型與第二標準云基本不重合(圖7a)，具有明顯氣層特征，綜合解釋為氣層；長1段顯示井段6689.0m～6725.5m雷達圖形態較飽滿，但發育不對稱(圖6b)，雷達圖覆蓋系數為19.6，云模型YM=(19.6，1.5，0.1)，雷達圖面積值高于第二標準云界限期望值18.2，但云模型與第二標準云有部分重合(圖7b)，具有氣層特征，綜合解釋為氣層，該層綜合評價遜于井段6448.0m～6482.0m。

表2 YB—A井錄井關鍵參數雷達圖數據轉換

YB-A井完井后，根據解釋，對長1段井段6698.0m～6711.0m酸壓試氣后，獲氣產量105.6×104m3/d；后封隔長1段，上試長2段井段6448.0m～6480.0m氣層，獲氣產量112.2×104m3/d。

據四川盆地50多年勘探史料證明，YB-A井是該盆地第一口在兩個目的層段均獲得日產超百萬立方米的高產天然氣井，錄井雷達圖和云模型解釋方法在YB-A井應用獲得成功。

3 結論

(1) 在錄井解釋中應用雷達圖可形象地展示錄井各關鍵參數間的關系，云模型理論可以對綜合指標的不確定度進行量化評價，該方法為錄井專業提供了新的解釋手段。

圖6a 6448.0m～6482.0m氣顯示錄井解釋雷達圖 圖6b 6689.0m～6725.0m氣顯示錄井解釋雷達圖

圖7a 6448.0m～6482.0m氣顯示錄井云模型評價圖

圖7b 6689.0m～6725.0m氣顯示錄井云模型評價圖

(2)錄井雷達圖和云模型解釋方法應用在海相氣層綜合解釋中，可以有效消除依賴單一氣測參數進行解釋所產生的不利影響，為完井決策提供可靠的依據。

1 鄭惠莉,劉陳,翟丹妮.基于雷達圖的綜合評價方法[J].南京郵電學院學報(自然科版) ,2001,21(2)：75-79.

2 李德毅,孟海軍,史雪梅.隸屬云和隸屬云發生器[J].計算機研究與發展,1995,32(6)：16-21．

3 李偉明.多元描述統計方法[M].上海：華東師范大學出版社,2001：16-58．