核磁共振測井數據格式分析

傅少慶，肖立志，謝然紅，張恒榮，黃科

（油氣資源與探測國家重點實驗室，中國石油大學，北京 102249）

0 引 言

在中國服務的核磁共振（NMR）測井儀器主要是國際三大測井公司的儀器[1]，如 Halliburton的MRIL 系 列[2－4]，Baker Hughes 的 MREX[5]以及Schlumberger的CMR系列[6－7]和 MR-SCANNER[8]。每家公司NMR測井數據存儲都有自己獨特的數據格式，如 Halliburton的CLS格式[9]、Baker Hughes的 XTF格式[10－11]以及Schlumberger的DLIS格式[12]。NMR測井回波串采集所使用的頻率、等待時間、回波間隔以及回波個數等參數均由所選擇的采集模式決定[5，13－14]。不同 NMR 數據處理方法需要的參數回波串組合也不同[15－16]。后期數據處理時需要根據采集模式信息正確識別和提取這些不同參數回波串數據以滿足處理方法對數據的需要。為此，測井地面采集系統會將采集到的不同參數回波串以及采集模式的信息都存儲在這些特定格式的數據體中。現有第三方NMR測井數據處理軟件的數據格式轉換模塊都只對測井曲線數據進行轉換，忽略了存儲在數據體中的各種采集參數信息。顯然，這是無法滿足NMR測井數據處理需要的。

本文在對國際三大測井公司NMR測井數據存儲格式詳細分析的基礎上，提出了自己的NMR測井數據存儲格式，開發了一套數據格式轉換軟件，滿足了NMR測井數據存儲和處理的需要。

1 Halliburton公司CLS格式

CLS格式是Halliburton公司Excell 2000測井地面采集系統的數據存儲格式。CLS格式文件由文件信息段和測井曲線數據記錄段組成，最小的組成單元為塊（block），每個塊的大小為4096B。文件信息段的長度是固定的，由564個塊組成，其中第1個塊是文件頭塊，記錄了井場信息和測井曲線的總體信息，如曲線名、曲線總條數等；第2到563個塊為曲線頭塊，每1個曲線頭塊都分別記錄了該條測井曲線的各種屬性（如曲線名、單位等）以及存儲有該條測井曲線數據的曲線記錄塊的地址；第564個塊所記錄的內容由用戶定義。測井曲線數據記錄段的大小不固定，會隨著曲線數據存儲的實際需要而變化，曲線數據以塊為最小單元進行存儲，同一條測井曲線的多個測井數據記錄塊位置并不連續，需要根據存儲在該條曲線的曲線頭塊中的數據記錄塊的地址進行數據的讀取。

CLS格式沒有設置專門存儲采集參數的區域，無法滿足NMR測井采集模式信息存儲的需要。為此，對其進行了2處修改，將文件信息段文件頭塊中的井場信息存儲區域用來存儲NMR測井采集模式信息（見圖1）；將曲線保存的驅動方式由深度驅動（DEPTH）改為符合核磁共振測井的事件驅動（EVENT）。

圖1 EVENT CLS格式示意圖

2 Baker Hughes公司XTF格式

XTF格式是Baker Hughes公司Eclips 5700測井地面采集系統的數據存儲格式。XTF格式由文件信息段和測井曲線數據記錄段2部分組成，最小的組成單元為塊，每個塊的大小為4096B。文件信息段長度是固定的，有8個塊，包含了文件名、井場信息、曲線名、曲線條數、曲線維數、起始深度、結束深度以及采樣率等信息。測井曲線數據記錄段的長度是變化的，與曲線的條數、起始深度以及結束深度等有關。每條曲線的數據記錄段由曲線屬性信息塊和數據記錄部分組成。XTF格式可以記錄regular類型的常規測井數據、wave類型的VDL測井數據以及array類型的陣列聲波測井數據。MREX核磁共振測井數據的復雜性使得上述格式無法滿足其數據存儲的需要。為此，Baker Hughes公司針對MREX數據存儲的特殊需求設計了composite類型測井曲線存儲格式——在一個測井曲線數據記錄段中定義了多條測井曲線和不同參數的存儲方式（見圖2）。典型的composite類型曲線存儲格式將測井曲線數據記錄段劃分3個區，第1個仍然是測井曲線信息塊；第2個是多條測井曲線數據存儲區，存儲有回波串數據以及多條質量控制曲線數據；第3個是多參數存儲區，存儲采集模式信息。每1個區所占的空間大小與具體的曲線大小相關。

圖2 Composite XTF格式示意圖

3 Schlumberger公司DLIS格式

DLIS格式是Schlumberger公司Maxis500測井地面采集系統的數據存儲格式。這種數據格式具有與機器無關、自描述、語義可擴展以及可以高效處理大數據量等特點[12]。DLIS格式對測井數據、井場信息和測井采集參數以及測井數據處理相關信息等使用統一的語言進行描述，使用面向對象的方法記錄這些數據。這種設計使DLIS格式與每1個字節都有具體含義的CLS和XTF格式有很大的差別，也使之在面對復雜的NMR測井數據存儲時不需要進行任何修改即可滿足數據存儲的需要。

DLIS格式使用上下2層子格式對數據的存儲方法進行說明（見圖3）。上層的邏輯格式（Logical Format）對測井數據和信息的分割方法進行說明，其中邏輯結構由1個或多個邏輯文件（Logical Files）組成，1個邏輯文件可由1個或多個邏輯記錄（Logical Record）組成；1個邏輯記錄可由1個或多個邏輯記錄段（Logical Record Segments）組成，然后由可視記錄（Visible Record）將邏輯記錄段的信息映射到物理存儲介質中，其中可視記錄可由1個或多個邏輯記錄段組成；下層的物理格式（Physical Format）就測井數據如何在物理介質中以順序比特流存儲進行說明，并將邏輯文件映射到物理存儲介質中。可視記錄在邏輯結構和物理結構之間，是這二者的接口，對信息進行封裝轉換。

圖3 DLIS格式示意圖

邏輯記錄段是測井數據或信息的最小分割單元，可以存儲各類測井曲線數據和各種靜態信息等2種類型的包括采集、處理參數以及井場信息等。對于測井曲線數據，如回波串數據，DLIS使用IFLR格式進行描述和記錄；對于各種靜態信息的數據，如采集模式信息則使用EFLR格式進行描述和記錄。

在DLIS格式中，使用FRAME機制記錄不同索引方式的測井數據，1個FRAME中可以存放1種索引方式的多條測井曲線數據。使用CHANNEL機制記錄不同測量方法的測井曲線數據。這樣可以將不同索引方式、不同深度段以及不同采樣間隔的測井曲線都存儲在1個DLIS文件中。

4 測井數據格式轉換軟件

針對NMR測井數據及其存儲格式的特殊性，設計并編寫了測井數據格式轉換軟件。該軟件可以將CLS、XTF以及DLIS格式數據轉換為MAT格式，其設計框架見圖4。通過數據格式轉換，不僅能夠提取出各種采集參數的回波串數據和其他輔助測量的曲線數據，還能將保存在數據體中采集模式的各種相關信息一并提取，用統一的結構進行描述和記錄，滿足NMR測井數據處理的需要。

圖4 MAT格式示意圖

5 結 論

（1）分析了NMR測井數據采集和處理的特殊性，提出核磁共振測井原始數據存儲應包括所采集的回波串數據和所使用的采集模式相關信息。

（2）分析了CLS、XTF以及DLIS格式中NMR測井回波串數據以及采集模式參數的存儲方法，設計了自己的NMR測井數據存儲格式，編寫了測井數據格式轉換軟件，滿足了核磁共振測井數據處理的需要。

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