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专利名称：岩相分类系统和方法
岩相分类系统和方法技术领域
本发明一般涉及地质数据的表征，尤其涉及井眼测井曲线数据的自动判读。
技术背景
借助多种技术来收集井眼数据，所述多种技术包括例如电阻率/电导率测量、超 声波、NMR和辐射散射。按照惯例，井眼数据由人类判读员来分析，以便表征地下地质地层， 从而关于井的潜能进行判断，或者确定有关周围地质区域的性质的信息。这种类型的井眼 数据可用于代替或补充用于直接检查的岩心的收集。发明内容
在本发明的一个方面，提供一种分析地下地层的特性的方法，该方法包括对测量 数据或者对从测量数据获得的导出数据或者对它们的一部分应用小波变换，所述测量数据 是通过在穿透地下地层的一个区域的井眼中的多个位置中的每一个位置测量至少一个物 理性质而获得的；选择一个或多个标度，以便在每个标度分析小波系数；执行测量数据或 导出数据的分段；对于测量数据或导出数据的小波变换和对于属于已对其计算了小波变换 的那部分的每个分段，计算对于小波变换应用的一个或多个空间方向，每个标度的小波系 数的分布；以及对于每个分段，分析测量数据或导出数据的分布和每个标度的小波系数的 分布与对应的训练样本分布的重叠，以产生地下地层的地质判读。
在本发明的另一个方面，提供一种具有机器可执行指令的计算机产品，所述指令 可由机器执行，以实现用于分析地下地层的特性的方法，所述方法包括对于测量分段数据 或导出分段数据的小波变换和对于每个分段，计算对于小波变换应用的一个或多个空间方 向，每个标度的小波系数的分布，所述测量数据是通过在穿透地层的一个区域的井眼中的 多个位置中的每个位置测量至少一个物理性质而获得的，所述导出数据是从所述测量数据 获得的；以及对于每个分段，分析测量数据或导出数据的分布和每个标度的小波系数的分 布与对应的训练样本分布的重叠。
参考构成本说明书的一部分的附图，根据下面的说明和附加权利要求，本发明的 这些和其它目的、特征及特性，以及相关结构元件及部件组合的操作方法和功能，和制造的 经济性将变得更明显。在附图中，相同的附图标记表示各个图中对应的部件。然而，应理解， 附图只是用于举例说明，而不是对本发明的限制的定义。说明书和权利要求中使用的单数 形式“一个”包括复数的所指事物，除非上下文明确地另有说明。


图1整体示出了按照本发明的一个实施例的分析地下地层的特性的方法；
图2示例了常规井眼探针的例子；
图3a和北分别是图2中所示的探针的传感器部分的侧视图和正视图4是按照本发明的一个实施例，与计算机通信的探针的示意图如示出了按照本发明的一个实施例的Y射线测井曲线(第1列)、人工判读的 地质岩相(第2列)、标称化的电阻率迹线(第4列)、来自用于分类方法的测试的分段例 程segwave的边界(第5列)、电阻率分布(第6列)、1/16英尺标度的小波系数分布(第 7-9列)、1/8英尺标度的小波系数分布(第10-12列)、以及按照井眼中的深度(第3列) 的中间分类结果(第13-23列)；
图恥示出了按照本发明的一个实施例的Y射线测井曲线(第1列)、人工判读的 地质岩相(第2列)、标称化的电阻率迹线(第4列)、来自用于分类方法的测试的分段例 程segwave的边界(第5列)、电阻率分布(第6列)、1/16英尺标度的小波系数分布(第 7列)、1/8英尺标度的小波系数分布(第8列)、以及按照井眼中的深度(第3列)的中间 分类结果(第9-19列)；
图6示出了按照本发明的一个实施例的用于对每个分段进行特征提取和中间分 类的方法；
图7a_b示出了按照本发明的一个实施例，在具有7种岩相的深水环境中用于特征 融合的类和最终分类；
图8示出了按照本发明的一个实施例的进行特征融合和最终分类的方法；
图9示出了按照本发明的一个实施例的特征融合和最终分类的方法；以及
图10示出了按照本发明的一个实施例的规则形成方法。
具体实施方式
分析井眼数据，以确定地下地层的地质剖面。通过沿井眼向下测量和记录测井曲 线物理量，来提供井眼数据。这些物理量提供有关构成地下地层的地质剖面的材料(岩相) 的不同结构的信息。井眼数据的分析一般需要大量的人类活动，并且可能非常费时。因此， 理想的是使这种分析至少半自动化。已借助基于多分辨率图的聚类法进行了井眼图像分析 (参见如和Rabiller的美国专利No. 6，295, 504)。除了聚类引入的自动判读与人类判读的 充分匹配的困难之外，在结构分析方面通常还存在主要挑战，即找出有限数量的参数来模 拟允许充分判别和合成视觉上相似的样本的结构。目前的结构判别理论并入了当两种结构 在一组(方位和空间频率选择性的)线性滤波器中产生类似的响应分布时，所述两种结构 通常难以区分(即，相似)的观念(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)。在下面给出的本发明的一个方面，来自测井的岩相分类利用测井信号的小 波变换，并且基于分段数据的小波变换系数的分布和岩相训练样本的对应分布的相似性， 由此训练样本可由专家提供，并且在应用期间不变。这样，严格地按照专家识别的岩相进行 分类，并且显著降低了匹配自动判读的结果和人类判读员的判读结果的困难。
小波变换是一种利用满足已知容许条件的零均值的函数族或小波族来卷积初始 信号的线性变换(参见 Stephane Mallat,"A waveletTour of Signal Processing”，第 82 页，Academic ft~ess，第二版，1999)。属于小波族的函数具有相互类似的形状，但是在时间 (或深度)变量方面被平移和/或扩张。小波变换的结果被称为小波系数，小波系数用位置 (小波集中的位置)和标度(表征小波的宽度)来索引。通过把母小波ψα)偏移χ，并用a定标母小波Ψ (t)，从母小波Ψ (t)获得小波族，如公式(1)中所示
权利要求
1.一种分析地下地层的特性的方法，包括对测量数据或者对从所述测量数据获得的导出数据，或者对它们的一部分应用小波变 换，所述测量数据是通过在穿透地下地层的一个区域的井眼中的多个位置中的每个位置测 量至少一个物理性质而获得的；选择一个或多个标度，用于在每个标度下分析小波系数；执行测量数据或导出数据的分段；对于测量数据或导出数据的小波变换和对于属于已对其计算了小波变换的那部分的 每个分段，计算对于小波变换应用的一个或多个空间方向，每个标度的小波系数分布；和对于每个分段，分析测量数据或导出数据的分布和每个标度的小波系数分布与训练样 本的对应分布的重叠，以产生地下地层的地质判读。
2.按照权利要求1所述的方法，其中，所述训练样本代表可由地质学者识别的岩相。
3.按照权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个标度与测量数据的特征变化的 长度标度相当。
4.按照权利要求1所述的方法，进一步包括重复进行分段，计算数据的分布和小波系 数的分布，并以迭代方式分析所述分布，直到满足预定条件。
5.按照权利要求1所述的方法，其中，对来自多迹线测量工具的每个测量迹线应用小 波变换，并通过收集所有迹线的小波系数来计算小波系数的分布。
6.按照权利要求1所述的方法，其中，在应用小波变换之后，对测量数据或导出数据进 行深度重新调整。
7.按照权利要求1所述的方法，其中，通过把测井曲线分成可重叠预定固定长度的基 本等长的间隔，来进行数据的分段。
8.按照权利要求1所述的方法，其中，所述分析包括对于每个分段和每个标度，把由 所述分段和标度的小波系数分布指示的岩相确定为由其对应小波系数分布最紧密对应于 计算的所述分段中的小波系数分布的训练样本代表的岩相。
9.按照权利要求1所述的方法，其中，对多迹线数据的每个迹线应用小波变换，并且所 述分析包括把多迹线数据分成在井眼周围彼此空间接近地测量的多个迹线组，并且对于 每个标度、每个分段和每个迹线组，将由所述标度、分段和迹线组的小波系数分布指示的岩 相确定为由该标度下的其对应小波系数分布最紧密对应于给定标度、给定分段和给定迹线 组的测量或导出数据的小波系数分布的训练样本代表的岩相，和其中，比较对于给定分段由每个迹线组的数据分布和每个标度下的小波系数分布指示 的岩相，以推断它们在井眼周围的变化性是否暗示不连续类型的岩相，并且如果它们的变 化性暗示不连续类型的岩相，那么由该分段中的所有迹线的小波系数分布指示的岩相被确 定为不连续岩相。
10.按照权利要求1所述的方法，其中，所述分析包括基于由小波系数的分布指示的 岩相，基于由测量数据和/或导出数据的分布指示的岩相，利用指定分段的最终岩相的规 则，进行每个分段的岩相的最终识别，其中，对于分段整体，或者对于该分段中的多个迹线 组，计算小波系数的分布和测量或导出数据的分布。
11.按照权利要求10所述的方法，其中，所述规则包括辨别多个类，每个类包括至少 一个岩相，其中，基于由分段的各个标度下的小波系数分布和测量数据和/或导出数据的分布指示的岩相，每个岩相被分配给所述多个类中的一个或多个。
12.按照权利要求1所述的方法，其中，所述小波变换是正交小波变换。
13.按照权利要求1所述的方法，其中，所述测量的物理量是电信号，并且所述特性是 地下地层的电阻率或阻抗。
14.按照权利要求1所述的方法，其中，所述测量的物理量是、射线信号，并且所述特 性是地下地层的天然Y辐射。
15.一种具有机器可执行指令的计算机产品，所述指令可由机器执行，以实现分析地下 地层的特性的方法，所述方法包括对于测量分段数据或导出分段数据的小波变换和对于每个分段，计算对于小波变换应 用的一个或多个空间方向，每个标度的小波系数分布，所述测量数据是通过在穿透地下地 层的一个区域的井眼中的多个位置中的每个位置测量至少一个物理性质而获得的，所述导 出数据是从所述测量数据获得的；和对于每个分段，分析测量数据或导出数据的分布和每个标度的小波系数分布与对应的 训练样本分布的重叠。
全文摘要
一种分析地层的特性的方法，包括对测量数据或者对从测量数据获得的导出数据应用小波变换，所述测量数据是通过在穿透地层的井眼中的多个位置中的每个位置测量物理性质获得的；选择一个或多个标度，用于分析小波系数；执行所述数据的分段；对于所述数据的小波变换和对于属于已对其计算了小波变换的那部分的每个分段，计算小波变换应用的一个或多个空间方向的每个标度的小波系数分布；和对于每个分段，分析所述数据的分布和每个标度的小波系数分布与训练样本的对应分布的重叠，从而产生地层的地质判读。
文档编号G01V11/00GK102037380SQ200980117881
公开日2011年4月27日 申请日期2009年3月27日 优先权日2008年4月7日
发明者M·M·鲁斯卡, W·C·科里亚 申请人:雪佛龙美国公司