專利名稱：巖相分類系統(tǒng)和方法
巖相分類系統(tǒng)和方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明一般涉及地質(zhì)數(shù)據(jù)的表征，尤其涉及井眼測(cè)井曲線數(shù)據(jù)的自動(dòng)判讀。
技術(shù)背景
借助多種技術(shù)來(lái)收集井眼數(shù)據(jù)，所述多種技術(shù)包括例如電阻率/電導(dǎo)率測(cè)量、超 聲波、NMR和輻射散射。按照慣例，井眼數(shù)據(jù)由人類判讀員來(lái)分析，以便表征地下地質(zhì)地層， 從而關(guān)于井的潛能進(jìn)行判斷，或者確定有關(guān)周?chē)刭|(zhì)區(qū)域的性質(zhì)的信息。這種類型的井眼 數(shù)據(jù)可用于代替或補(bǔ)充用于直接檢查的巖心的收集。發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種分析地下地層的特性的方法，該方法包括對(duì)測(cè)量 數(shù)據(jù)或者對(duì)從測(cè)量數(shù)據(jù)獲得的導(dǎo)出數(shù)據(jù)或者對(duì)它們的一部分應(yīng)用小波變換，所述測(cè)量數(shù)據(jù) 是通過(guò)在穿透地下地層的一個(gè)區(qū)域的井眼中的多個(gè)位置中的每一個(gè)位置測(cè)量至少一個(gè)物 理性質(zhì)而獲得的；選擇一個(gè)或多個(gè)標(biāo)度，以便在每個(gè)標(biāo)度分析小波系數(shù)；執(zhí)行測(cè)量數(shù)據(jù)或 導(dǎo)出數(shù)據(jù)的分段；對(duì)于測(cè)量數(shù)據(jù)或?qū)С鰯?shù)據(jù)的小波變換和對(duì)于屬于已對(duì)其計(jì)算了小波變換 的那部分的每個(gè)分段，計(jì)算對(duì)于小波變換應(yīng)用的一個(gè)或多個(gè)空間方向，每個(gè)標(biāo)度的小波系 數(shù)的分布；以及對(duì)于每個(gè)分段，分析測(cè)量數(shù)據(jù)或?qū)С鰯?shù)據(jù)的分布和每個(gè)標(biāo)度的小波系數(shù)的 分布與對(duì)應(yīng)的訓(xùn)練樣本分布的重疊，以產(chǎn)生地下地層的地質(zhì)判讀。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種具有機(jī)器可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)產(chǎn)品，所述指令 可由機(jī)器執(zhí)行，以實(shí)現(xiàn)用于分析地下地層的特性的方法，所述方法包括對(duì)于測(cè)量分段數(shù)據(jù) 或?qū)С龇侄螖?shù)據(jù)的小波變換和對(duì)于每個(gè)分段，計(jì)算對(duì)于小波變換應(yīng)用的一個(gè)或多個(gè)空間方 向，每個(gè)標(biāo)度的小波系數(shù)的分布，所述測(cè)量數(shù)據(jù)是通過(guò)在穿透地層的一個(gè)區(qū)域的井眼中的 多個(gè)位置中的每個(gè)位置測(cè)量至少一個(gè)物理性質(zhì)而獲得的，所述導(dǎo)出數(shù)據(jù)是從所述測(cè)量數(shù)據(jù) 獲得的；以及對(duì)于每個(gè)分段，分析測(cè)量數(shù)據(jù)或?qū)С鰯?shù)據(jù)的分布和每個(gè)標(biāo)度的小波系數(shù)的分 布與對(duì)應(yīng)的訓(xùn)練樣本分布的重疊。
參考構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分的附圖，根據(jù)下面的說(shuō)明和附加權(quán)利要求，本發(fā)明的 這些和其它目的、特征及特性，以及相關(guān)結(jié)構(gòu)元件及部件組合的操作方法和功能，和制造的 經(jīng)濟(jì)性將變得更明顯。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示各個(gè)圖中對(duì)應(yīng)的部件。然而，應(yīng)理解， 附圖只是用于舉例說(shuō)明，而不是對(duì)本發(fā)明的限制的定義。說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求中使用的單數(shù) 形式“一個(gè)”包括復(fù)數(shù)的所指事物，除非上下文明確地另有說(shuō)明。


圖1整體示出了按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的分析地下地層的特性的方法；
圖2示例了常規(guī)井眼探針的例子；
圖3a和北分別是圖2中所示的探針的傳感器部分的側(cè)視圖和正視圖4是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，與計(jì)算機(jī)通信的探針的示意圖如示出了按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的Y射線測(cè)井曲線(第1列)、人工判讀的 地質(zhì)巖相(第2列)、標(biāo)稱化的電阻率跡線(第4列)、來(lái)自用于分類方法的測(cè)試的分段例 程segwave的邊界(第5列)、電阻率分布(第6列)、1/16英尺標(biāo)度的小波系數(shù)分布(第 7-9列)、1/8英尺標(biāo)度的小波系數(shù)分布(第10-12列)、以及按照井眼中的深度(第3列) 的中間分類結(jié)果(第13-23列)；
圖恥示出了按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的Y射線測(cè)井曲線(第1列)、人工判讀的 地質(zhì)巖相(第2列)、標(biāo)稱化的電阻率跡線(第4列)、來(lái)自用于分類方法的測(cè)試的分段例 程segwave的邊界(第5列)、電阻率分布(第6列)、1/16英尺標(biāo)度的小波系數(shù)分布(第 7列)、1/8英尺標(biāo)度的小波系數(shù)分布(第8列)、以及按照井眼中的深度(第3列)的中間 分類結(jié)果(第9-19列)；
圖6示出了按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于對(duì)每個(gè)分段進(jìn)行特征提取和中間分 類的方法；
圖7a_b示出了按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在具有7種巖相的深水環(huán)境中用于特征 融合的類和最終分類；
圖8示出了按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的進(jìn)行特征融合和最終分類的方法；
圖9示出了按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的特征融合和最終分類的方法；以及
圖10示出了按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的規(guī)則形成方法。
具體實(shí)施方式
分析井眼數(shù)據(jù)，以確定地下地層的地質(zhì)剖面。通過(guò)沿井眼向下測(cè)量和記錄測(cè)井曲 線物理量，來(lái)提供井眼數(shù)據(jù)。這些物理量提供有關(guān)構(gòu)成地下地層的地質(zhì)剖面的材料(巖相) 的不同結(jié)構(gòu)的信息。井眼數(shù)據(jù)的分析一般需要大量的人類活動(dòng)，并且可能非常費(fèi)時(shí)。因此， 理想的是使這種分析至少半自動(dòng)化。已借助基于多分辨率圖的聚類法進(jìn)行了井眼圖像分析 (參見(jiàn)如和Rabiller的美國(guó)專利No. 6，295, 504)。除了聚類引入的自動(dòng)判讀與人類判讀的 充分匹配的困難之外，在結(jié)構(gòu)分析方面通常還存在主要挑戰(zhàn)，即找出有限數(shù)量的參數(shù)來(lái)模 擬允許充分判別和合成視覺(jué)上相似的樣本的結(jié)構(gòu)。目前的結(jié)構(gòu)判別理論并入了當(dāng)兩種結(jié)構(gòu) 在一組(方位和空間頻率選擇性的)線性濾波器中產(chǎn)生類似的響應(yīng)分布時(shí)，所述兩種結(jié)構(gòu) 通常難以區(qū)分(即，相似)的觀念(Heeger 和 Bergen，“Pyramid Based Texture Analysis/ Synthesis”，Proc. ACMSIGGRAPH,1995 年 8 月；Liu 和 Wang,"Texture Classification UsingSpectral Histograms，，，Image Processing, IEEE Transactions,第 12 卷，第 6 期， 2003年6月)。在下面給出的本發(fā)明的一個(gè)方面，來(lái)自測(cè)井的巖相分類利用測(cè)井信號(hào)的小 波變換，并且基于分段數(shù)據(jù)的小波變換系數(shù)的分布和巖相訓(xùn)練樣本的對(duì)應(yīng)分布的相似性， 由此訓(xùn)練樣本可由專家提供，并且在應(yīng)用期間不變。這樣，嚴(yán)格地按照專家識(shí)別的巖相進(jìn)行 分類，并且顯著降低了匹配自動(dòng)判讀的結(jié)果和人類判讀員的判讀結(jié)果的困難。
小波變換是一種利用滿足已知容許條件的零均值的函數(shù)族或小波族來(lái)卷積初始 信號(hào)的線性變換(參見(jiàn) Stephane Mallat,"A waveletTour of Signal Processing”，第 82 頁(yè)，Academic ft~ess，第二版，1999)。屬于小波族的函數(shù)具有相互類似的形狀，但是在時(shí)間 (或深度)變量方面被平移和/或擴(kuò)張。小波變換的結(jié)果被稱為小波系數(shù)，小波系數(shù)用位置 (小波集中的位置)和標(biāo)度(表征小波的寬度)來(lái)索引。通過(guò)把母小波ψα)偏移χ，并用a定標(biāo)母小波Ψ (t)，從母小波Ψ (t)獲得小波族，如公式(1)中所示
權(quán)利要求
1.一種分析地下地層的特性的方法，包括對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)或者對(duì)從所述測(cè)量數(shù)據(jù)獲得的導(dǎo)出數(shù)據(jù)，或者對(duì)它們的一部分應(yīng)用小波變 換，所述測(cè)量數(shù)據(jù)是通過(guò)在穿透地下地層的一個(gè)區(qū)域的井眼中的多個(gè)位置中的每個(gè)位置測(cè) 量至少一個(gè)物理性質(zhì)而獲得的；選擇一個(gè)或多個(gè)標(biāo)度，用于在每個(gè)標(biāo)度下分析小波系數(shù)；執(zhí)行測(cè)量數(shù)據(jù)或?qū)С鰯?shù)據(jù)的分段；對(duì)于測(cè)量數(shù)據(jù)或?qū)С鰯?shù)據(jù)的小波變換和對(duì)于屬于已對(duì)其計(jì)算了小波變換的那部分的 每個(gè)分段，計(jì)算對(duì)于小波變換應(yīng)用的一個(gè)或多個(gè)空間方向，每個(gè)標(biāo)度的小波系數(shù)分布；和對(duì)于每個(gè)分段，分析測(cè)量數(shù)據(jù)或?qū)С鰯?shù)據(jù)的分布和每個(gè)標(biāo)度的小波系數(shù)分布與訓(xùn)練樣 本的對(duì)應(yīng)分布的重疊，以產(chǎn)生地下地層的地質(zhì)判讀。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述訓(xùn)練樣本代表可由地質(zhì)學(xué)者識(shí)別的巖相。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)標(biāo)度與測(cè)量數(shù)據(jù)的特征變化的 長(zhǎng)度標(biāo)度相當(dāng)。
4.按照權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括重復(fù)進(jìn)行分段，計(jì)算數(shù)據(jù)的分布和小波系 數(shù)的分布，并以迭代方式分析所述分布，直到滿足預(yù)定條件。
5.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中，對(duì)來(lái)自多跡線測(cè)量工具的每個(gè)測(cè)量跡線應(yīng)用小 波變換，并通過(guò)收集所有跡線的小波系數(shù)來(lái)計(jì)算小波系數(shù)的分布。
6.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中，在應(yīng)用小波變換之后，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)或?qū)С鰯?shù)據(jù)進(jìn) 行深度重新調(diào)整。
7.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過(guò)把測(cè)井曲線分成可重疊預(yù)定固定長(zhǎng)度的基 本等長(zhǎng)的間隔，來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的分段。
8.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述分析包括對(duì)于每個(gè)分段和每個(gè)標(biāo)度，把由 所述分段和標(biāo)度的小波系數(shù)分布指示的巖相確定為由其對(duì)應(yīng)小波系數(shù)分布最緊密對(duì)應(yīng)于 計(jì)算的所述分段中的小波系數(shù)分布的訓(xùn)練樣本代表的巖相。
9.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中，對(duì)多跡線數(shù)據(jù)的每個(gè)跡線應(yīng)用小波變換，并且所 述分析包括把多跡線數(shù)據(jù)分成在井眼周?chē)舜丝臻g接近地測(cè)量的多個(gè)跡線組，并且對(duì)于 每個(gè)標(biāo)度、每個(gè)分段和每個(gè)跡線組，將由所述標(biāo)度、分段和跡線組的小波系數(shù)分布指示的巖 相確定為由該標(biāo)度下的其對(duì)應(yīng)小波系數(shù)分布最緊密對(duì)應(yīng)于給定標(biāo)度、給定分段和給定跡線 組的測(cè)量或?qū)С鰯?shù)據(jù)的小波系數(shù)分布的訓(xùn)練樣本代表的巖相，和其中，比較對(duì)于給定分段由每個(gè)跡線組的數(shù)據(jù)分布和每個(gè)標(biāo)度下的小波系數(shù)分布指示 的巖相，以推斷它們?cè)诰壑車(chē)淖兓允欠癜凳静贿B續(xù)類型的巖相，并且如果它們的變 化性暗示不連續(xù)類型的巖相，那么由該分段中的所有跡線的小波系數(shù)分布指示的巖相被確 定為不連續(xù)巖相。
10.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述分析包括基于由小波系數(shù)的分布指示的 巖相，基于由測(cè)量數(shù)據(jù)和/或?qū)С鰯?shù)據(jù)的分布指示的巖相，利用指定分段的最終巖相的規(guī) 則，進(jìn)行每個(gè)分段的巖相的最終識(shí)別，其中，對(duì)于分段整體，或者對(duì)于該分段中的多個(gè)跡線 組，計(jì)算小波系數(shù)的分布和測(cè)量或?qū)С鰯?shù)據(jù)的分布。
11.按照權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述規(guī)則包括辨別多個(gè)類，每個(gè)類包括至少 一個(gè)巖相，其中，基于由分段的各個(gè)標(biāo)度下的小波系數(shù)分布和測(cè)量數(shù)據(jù)和/或?qū)С鰯?shù)據(jù)的分布指示的巖相，每個(gè)巖相被分配給所述多個(gè)類中的一個(gè)或多個(gè)。
12.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述小波變換是正交小波變換。
13.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述測(cè)量的物理量是電信號(hào)，并且所述特性是 地下地層的電阻率或阻抗。
14.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述測(cè)量的物理量是、射線信號(hào)，并且所述特 性是地下地層的天然Y輻射。
15.一種具有機(jī)器可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)產(chǎn)品，所述指令可由機(jī)器執(zhí)行，以實(shí)現(xiàn)分析地下 地層的特性的方法，所述方法包括對(duì)于測(cè)量分段數(shù)據(jù)或?qū)С龇侄螖?shù)據(jù)的小波變換和對(duì)于每個(gè)分段，計(jì)算對(duì)于小波變換應(yīng) 用的一個(gè)或多個(gè)空間方向，每個(gè)標(biāo)度的小波系數(shù)分布，所述測(cè)量數(shù)據(jù)是通過(guò)在穿透地下地 層的一個(gè)區(qū)域的井眼中的多個(gè)位置中的每個(gè)位置測(cè)量至少一個(gè)物理性質(zhì)而獲得的，所述導(dǎo) 出數(shù)據(jù)是從所述測(cè)量數(shù)據(jù)獲得的；和對(duì)于每個(gè)分段，分析測(cè)量數(shù)據(jù)或?qū)С鰯?shù)據(jù)的分布和每個(gè)標(biāo)度的小波系數(shù)分布與對(duì)應(yīng)的 訓(xùn)練樣本分布的重疊。
全文摘要
一種分析地層的特性的方法，包括對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)或者對(duì)從測(cè)量數(shù)據(jù)獲得的導(dǎo)出數(shù)據(jù)應(yīng)用小波變換，所述測(cè)量數(shù)據(jù)是通過(guò)在穿透地層的井眼中的多個(gè)位置中的每個(gè)位置測(cè)量物理性質(zhì)獲得的；選擇一個(gè)或多個(gè)標(biāo)度，用于分析小波系數(shù)；執(zhí)行所述數(shù)據(jù)的分段；對(duì)于所述數(shù)據(jù)的小波變換和對(duì)于屬于已對(duì)其計(jì)算了小波變換的那部分的每個(gè)分段，計(jì)算小波變換應(yīng)用的一個(gè)或多個(gè)空間方向的每個(gè)標(biāo)度的小波系數(shù)分布；和對(duì)于每個(gè)分段，分析所述數(shù)據(jù)的分布和每個(gè)標(biāo)度的小波系數(shù)分布與訓(xùn)練樣本的對(duì)應(yīng)分布的重疊，從而產(chǎn)生地層的地質(zhì)判讀。
文檔編號(hào)G01V11/00GK102037380SQ200980117881
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2009年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月7日
發(fā)明者M·M·魯斯卡, W·C·科里亞 申請(qǐng)人:雪佛龍美國(guó)公司