油气层解释专家系统知识讲解

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1、现场油气层 解 释 专 家 系 统,中原石油勘探局地质录井处,汇报人：冯超英,现场油气层解释专家系统,一、录井技术与应用研究 二、录井综合信息数据特征研究 三、录井综合信息数据处理技术研究 四、油气层解释标准研究与建立 五、专家系统和神经网络模型研究与建立 六、软件系统研究与建立 七、工作成果与初步应用效果分析,前 言,现场油气层解释专家系统是局2000年度科技攻关项目，合同履约时间为2000年8月至2001年9月。项目研究目的是利用录井综合信息，运用人工智能技术和计算机信息处理技术解决油气水层的准确识别难题，建立适应录井技术发展需要的现场油气层解释录井解释工作平台，为油气勘探决策提供技术保障

2、。,录井技术与应用研究,录井综合信息数据特征研究,录井综合信息数据处理技术研究,油气层解释标准研究与建立,专家系统和神经网络模型研究与建立,软件系统研究与建立,一、录井技术与应用研究,针对录井装备与技术现状，开展了录井技术应用研究，系统分析和总结了各种录井技术与应用特点。 1、钻井液录井技术 2、气测录井技术 3、地化录井技术 4、定量荧光录井技术 5、热解色谱录井技术 6、现场储层物性及流体评价录井技术 7、综合录井录井技术,三、录井综合信息数据处理技术研究,1、数据标准化方法研究 数据标准化分为定量与定性数据标准化两种方法。 定量数据标准化： （有单一和复合型之区别） 最大值标准化 X=X

3、ij/maxXij (i=1,2,m；j=1,2,n) 极差正规化 X=(Xij-minXij)/(maxXij-minXij) (i=1,2,m；j=1,2,n) 定性数据标准化： 有序型多态定性变换 数据标准化仅对参与油气识别过程的数据进行操作。,三、录井综合信息数据处理技术研究,2、录井参数标准化处理技术 (1)异常层全烃及全脱参数的压差比校正 气体烃含量随钻井压差比变化具有一定规律性，据此可将非平衡状态下实测的全烃值校正到平衡状态下，从而可较精确地评价油气层。校正后资料符合率提高了6%。 QT=QT1+QT 其中：QT平衡状态下全烃，% QT1实测非平衡状态下全烃 QT经钻进压差P计算

4、的全烃变化值 QT=QT0QT 其中：QT0 地区平衡状态下全烃经验系数 QT=f(Pf) 其中：f()钻井液柱压力与地层压力差比值涵数 pf=(Pe-Pn)/Pn 其中：pf压差比，亦是相对压差比，% Pe钻井液柱压力，MPa Pn地层压力，Mpa Pe=H/10*0.98 其中：H井深，m 钻井液密度，g/m3,三、录井综合信息数据处理技术研究,2、录井参数标准化处理技术 (2)气测全烃值的CGS标准化处理 通过钻速、井径、钻井液排量和脱气效率等影响因素校正气体读数使其标准化。 CGS=QTZL*(1/E)*Q*ROP/(3.14/4*D*D)*B 式中 CGS地层含气量 % QTZL全烃

5、增量 % E脱气效率 % Q钻井液排量 立方米/分 ROP钻时 米/分 D井径(钻头直径) 米 B气体压缩系数 通过标准化，资料符合率由83.5%提高到92.1%。,四、油气层解释标准研究与建立,1、油气分布规律及录井显示特征 轻质油 主要分布在濮城、文留、刘庄地区和深层高温高压带；录 井显示含油级别在油迹以上，槽面及气测显示较好。 中质油 主要分布于中央隆起带3000-3600米深度范围内常压或中压 带；录井显示含油级别在油迹以上，槽面及气测显示较好。 重稠油 主要分布于西斜坡及东部近物源区的静水压力区或低压区， 其深度范围一般小于3000米；录井显示含油级别在油斑以 上，槽面及气测显示较差

6、。 伴生气 主要分布在文留、濮城、刘庄等高压区；录井显示含油级 别一般在油迹以下，槽面及气测显示较好。 凝析气 主要分布在白庙、濮城地区，深度范围在3500-4200米；录 井显示含油级别一般在油迹以下，槽面及气测显示一般。 湿 气 主要分布在桥口地区，深度范围在4200-4800米；录井显示 含油级别一般在荧光以下，槽面及气测显示较好。 干 气 分布在文23气田和5000米以下深度区；资料不详。,四、油气层解释标准研究与建立,2、油气层解释评价方法研究 通过东濮地区油气分布及录井显示特征和规律研究，按深度及油气性质分区块对油气水层进行解释评价，评价参数的选择体现了各种录井方法优势互补的原则。

7、主要解释评价方法采用多参数综合量化计分法，共选用19项参数。其主要特点有： (1)解释评价方法建立在分区数据统计分析基础之上，采用量化分值及优先级组合方式，消除了资料缺项的影响。 (2)该评价技术不仅可以用于油气层综合解释评价,还可在现场对油气层进行快速评价。 (3)该评价方法是对以往综合解释技术的完善和发展，各种资料的综合应用，减少了单项资料对解释评价结论的影响和制约，提高了油气层解释精度。,四、油气层解释标准研究与建立,3、油气解释标准的建立 全区共选取口井层建立了类油气层解释评价标准。解释结论由区分产层与非产层、评价产层与非产层两步得到。 (1)中浅层重稠油区（4200米；东濮地区）,五

8、、专家系统和神经网络模型研究与建立,1、专家系统模型 专家系统是具有大量专门知识的计算机智能信息系统，它运用特定领域专家提供的专门知识和经验，采用人工智能的推理技术去求解和模拟通常要由人类专家才能解决的各种复杂、具体的问题，它可使专家的专长不受时间和空间的限制，以发挥专家更大的作用和效益。 最基本的专家系统由知识库、数据库、推理机、解释部分、知识获取部分和用户界面个部分组成。,五、专家系统和神经网络模型研究与建立,2、专家系统建立 现场油气层解释专家系统是基于现场采集的大量录井综合信息及其油气显示特征规律，利用专家系统原理与方法而建立的适用于现场油气层识别技术这一特定领域的地质学专家系统体系结

9、构。 知识库 由数据结构、知识分类及知识表述等内容组成。 数据库 存放现场数据、中间结果、最终解释结果等信息。 推理机 采用正向链推理策略方法完成事实-知识规则的推理求解过程。 解释部分 对系统推理过程中的各个步骤进行解析，并供用户随时查阅。 知识获取部分 开放式知识、规则管理（增加、删除知识及规则）模块。,五、专家系统和神经网络模型研究与建立,3、神经网络模型 人工神经网络（简称神经网络）是以神经生理学、心理学为理论基础，模仿人脑神经冲动传导原理而建立在计算机上的信息处理系统。,神经网络学习就是不断调整网络的连接权值（修正误差），以获得期望输出的过程。 目前使用最为广泛的是误差反向传播神经网

10、络算法，简称B-P模型。,五、专家系统和神经网络模型研究与建立,4、神经网络建立 现场油气层解释神经网络模型是基于现场气测数据及其油气显示特征规律，利用三层B-P网络结构而建立的适用于现场油气层识别技术这一特定领域的神经网络体系结构。 输入为个单元，输出为个单元，隐层设置为层。 数据标准化采用极差正规化方法。 采用加入动量项和变步长法改进网络训练速度。,六、软件系统研究与建立,1、主要技术与实现方法 (1)数据管理技术与实现方法 现场人工与仪器（*.zlg）采集数据管理。 (2)知识库管理技术与实现方法 分类知识管理，包括知识的修正、增加及删除管理。 (3)神经网络技术与实现方法 数据标准化处

11、理、权值训练、权值矩阵保存及预测。 (4)解释层数据提取 现场全烃实时数据智能分层及数据提取 (5)岩性充填技术与实现方法 标准岩性解析与标准图符库管理。 (6)图形技术与实现方法 各类图元、对象的可视化操作技术与方法。,六、软件系统研究与建立,2、系统设计与开发 (1)需求分析 功能需求、数据需求、其它需求。 (2)数据结构描述 定义数据表结构 (3)系统设计 软件结构、功能模块、运行设计。 (4)开发平台与运行环境 面向对象的可视化开发平台VC+ 6.0 ；Windows 9X。,七、工作成果与应用效果分析,1、主要工作成果 (1) 完成了录井技术与应用研究； (2) 完成了录井数据特征与

12、结构研究； (3) 完成了数据处理方法研究； (4)利用269井、1473层数据分区建立了6类31个解释标准； (5)完成了专家系统、神经网络模型研究与建立工作； (6)完成了现场油气层解释工作平台的系统研发工作。 (7)培养和锻炼了会VC+编程、懂专家系统、神经网络原 理与方法的技术骨干。,七、工作成果与应用效果分析,2、应用效果分析 (1) 对有试油结果的卫332、明15、文273、濮95、桥56、 桥61、前8井等7口井资料进行了检验，符合率达90.23%。 (2) 对卫368、濮138、濮140、桥80等5口新井进行检验。 应用效果较好，与电测解释符合率为85.7-96.8%； (3)

13、 用前8井、濮138、刘28、桥63、前6等井资料，对系统进 行了整体测试和检验，应用情况良好。 3、存在问题 由于区域广、层位多、深度跨度大、数据来源及时间不同， 所受影响因素也存在差异，故在应用中难免有出入，有待今后 的进一步完善。,结 束 语,该项目在系统总结近几年解释研究成果的基础上，充分利用人工智能技术和计算机信息处理技术，其最终成果将使现场油气层解释评价技术及与此相适应的工作平台水平得到很大的提高。 项目组目前主要工作是： (1)对解释标准进行修改和完善； (2)对软件系统进行总体测试和完善； (3)编写项目总结研究报告； (4)编写软件系统文档。,请领导与专家批评指正,谢谢！,输

14、入学习的数据库,神经网络工作流程图,学习/训练,开始,数据标准化,前向传递：计算隐含层输出层各神经元的输出值,权值随机赋初值勤,根据误差调节输出及隐含层的权值,预测,开始,数据标准化,前向传递：计算隐含层与输出层各神经元输出值,输出预测结果,结束,每一个均满足 E误差限,学习结束 保存权值,计算期望值与实际上输出的偏差,根据误差调节隐含层与输入层的权值,E误差限,工作流程图,数据入库,数据校正及标准化,解释评价工作流程图,解释标准分类依据,原油密度与井深关系,原油密度与地层压力关系,地层压力与深度关系,轻质油主要分布在3600米以下、高温高压区和3600米以上异常高压区。 中质油主要分布在30

15、00米-3600米之间中压或常压区。 重稠油主要分布在3000米以上、常压区。,深度与油质分类依据,原油密度与井深关系,原油密度与井深关系,原油密度与地层压力关系,原油密度与地层压力关系,地层压力与深度关系,地层压力与深度关系,现场油气层解释专家系统神经网络模型,专家系统工作原理,知识表示（定义、修改、增加）,结论 建议 说明,最终用户,领域专家,AI专家,数据,压差比校正效果对比图,压差比校正前全烃增量与厚度比关系图,压差比校正后全烃增量与厚度比关系图,标准化处理后CGS与厚度比关系图,校正后解释符合率提高了%,压差比校正前全烃增量与厚度比关系图,压差比校正前全烃增量与厚度比关系图,压差比校正后全烃增量与厚度比关系图,压差比校正后全烃增量与厚度比关系图,标准化处理后CGS与厚度比关系图,标准化处理后CGS与厚度比关系图,多参数综合量化计分,分类评价计分标准,浅层重稠油区,中深层中质油气区,中深层轻质油气区,深层东中部油气区,深层西部油气区,超深层油气区,附表3-3,附表3-4,附表3-5,附表3-6,附表3-7,附表3-8,综合评价标准,区分产层与非产层,评价产层与非产层,油气水综合评价标准,附