最新实用综合测井曲线自动分层

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1、承承 诺诺 书书我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则.我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料） ，必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛规则的行为，我们将受到严肃处理。我们参赛选择的题号是（从 A/B/C 中选择一项填写）： C 我们的参赛报名号为（如果赛区设置报名号的话）： 所属学院所属学

2、院（请填写完整的全名）： 重庆邮电大学软件学院 参赛队员参赛队员 (打印并签名) ：1. 周兴河（2009213821） 2. 曹 宁（2009213860） 3. 唐瑜泽（2009214087） 日期： 2011 年 5 月 8 日评阅编号(教师评阅时填写)：1综合测井曲线自动分层综合测井曲线自动分层摘要摘要测井曲线分层是地球物理勘测的基础。人工分层耗时耗力，而且受主观因 素影响较强；人们一直在寻求一种快速、精确的自动分层方法。本文阐述了测 井曲线自动分层的步骤和多种计算模型。提出加入数据处理和后期处理的具体 方法，以此来消除因测量误差对模型的干扰。采用多测井曲线合成综合参考曲 线的方法,解

3、决了单一曲线的多解性和局限性，提高了分层精度。 本文通过数据处理、分层计算、分层处理三个阶段实现自动分层。 在数据处理中，用java语言编写了数据滤波器程序，采用中值滤波、极值 归一化算法，消除异常数据、曲线的毛尖干扰，减少刻度和量纲所产生的影响。 通过对曲线物理属性分析和权重估计，选出了SP、GR、AC三个相关变量作为自 动分层的影响因子。通过对三个因子进行加权处理，合成综合参考曲线。 在分层计算中，通过聚类分析、极值分析、趋势方法分析、方差统计分析 等数学分析方法对综合参考曲线经行处理，依次处理离散曲线点，从而确定每 层的上下界面。 在后期处理中，对层面进行归并处理，使得分层更加清晰、条理

4、化。再计 算测井值，自动得出所求问题中的答案。 我们根据题目要求，以 1 号井为标准，通过上述模型，得到分层标准。对 2 号至 7 号井的原始数据进行处理分析并计算，将本本中的数学模型自动分层 的结果与附件中给出的人工分层结果进行比较分析，进一步验证和完善本文的 数学模型。并利用附件中 8 号至 13 号井的原始数据将其自动分层，从而达到实 际应用的目的。 综上所述，利用中值滤波、极值归一化处理、主成分分析、极值分析、因 子分析、权重估计、聚类分析等一系列的数学方法，提供了一种快速、准确的 测井曲线自动分层方法。关键词：关键词：测井曲线 综合法 中值滤波 归一化处理 权重分析 聚类分析2一、一

5、、问题重述问题重述地球物理测井资料在判断岩性、划分储层和识别油气水层中起着非常重要的作用。其中测井曲线分层是首先要完成的基础工作。较长时间以来，测井工 作者主要根据测井曲线的形态变化特征及其与周围地层之间的差异特征进行人 工分层。人工分层耗时耗力，而且受解释人员的主观因素影响较强。由人工分 层到自动分层，除了计算机工具的引入，各种数据处理技术也被应用于自动分 层。利用已有分层井点数据与变化特点作为控制点，结合每口井丰富的测井曲 线数据，建立合理的数学模型，实现井位分层人工智能处理，也就是实现自动 分层。本文需要解决的问题有： 1) 以1号井为标准井，根据此井的各种测井曲线数据，建立数学模型，对

6、 第2号至7号井进行自动分层，并且通过分析，与人工分层结果进行比较分析。 利用本文所建立的数学模型，对1号井的分层结果进行说明。 2) 通过前面人工分层与自动分层的比较结果，以及已给的各种测井曲线数 据，利用建立的数学模型对第8号井至13号井进行自动分层，并分析其的结论。二、二、符号说明符号说明序号符号说明1kY加权因子矩阵2滤波器输出端信噪能量比3SE输出端信号能量4nE噪声能量5nQ为随机干扰的自相关矩阵6Q两层层内方差和7iy相邻两点的深度差81M1 号井原始数据矩阵91M1 号井方法数据矩阵101S1 号井综合参考曲线矩阵111Y1 号井加权因子数据矩阵3三、三、问题分析问题分析随着计

7、算机技术在各个领域的广泛应用和各种测量技术的发展，来源于实际问题的大量数据信息需要用计算机进行加工处理。在地球物理勘探中的实际 运用中，测井曲线分层是首先要完成的基础工作。在进行测井曲线工作的过程 中，会产生巨大的数据量，于以往的人工对数据进行少量的抽样处理，显然用 计算机进行处理具有很大的优势和较高的效率。人工分层技术是根据地质人员 的经验，综合各种测井数据反映的底层特点来对井进行井层划分和命名，由于 人工分层技术只是地质人员凭借经验进行的判断和处理的数据量十分有限，得 出的结果很有可能和实际情况不相符合。如果将这些问题加以正确的算法和建 立适当的模型后交给计算机进行处理，显然得出的结果的精

8、确度会提高，从而 实现测井自动分层。问题一，经过分析，本问题主要是对数据进行分析和处理，先数据进行异 常处理，后通过加权、归一、聚类分析等一系列的方法进行建立适当数学模型 对数据进行分类归纳和总结从而得出结果。大量的数据中存在着一些异常数据， 通过中值滤波和归一化处理可以消除因仪器设备产生的测量数据异常，消除曲 线的毛尖干扰，消除消除因刻度和量纲所产生的影响，从而使结果更加精确化。 各种数据的不一样对数据的分析会产生误差，归一化后数据的量纲一致, 并且 都在 01 之间变化, 其最大值为 1, 最小值为 0, 归一化前后测井参数之间的相 关程度不变，归一化使数据的结果更加稳定准确。我们拟采用把

9、多条测井曲线 融合成一条参数曲线的综合法,对各条参数曲线进行加权处理，并将多条测井曲 线进行综合， 最终综合曲线包含更多的分层信息, 比原始的单一测井曲线分层 效果好, 具有较好的应用价值。再用聚类分析、极值方法、趋势分析、方差统 计等常用分层方法进行分层。由于极值分析其时间复杂度相对较小，且简便稳 定，本文将采用聚类分析进行分层。再然后再依次处理离散曲线点，从而确定 上下界面，最后对层界面进行归并处理，并计算出测井值。再将 2 号7 号 井的数据按照此数学模型进行处理，得出分层结果，再将自动分层结果与人工 分层结果进行比较分析，得出我们的模型的优缺点对 1 号井进行分析。问题二，本问题主要是

10、根据问题一中所建立的数学模型，再根据由数学模 型计算得出的 2 号7 号井自动分层与人工分层的结果比较，以及已给出的各类测井曲线数据进行比较分析，再对数学模型进行适当的调整，将数学模型 进行优化处理，然后根据 8 号13 号井的各类曲线数据，运用所建立的数学 模型将其自动分层后再分析结果。四、四、模型假设模型假设1) 假设题目测量附件中所给的数据的仪器的精度满足要求； 2) 假设 1 号井所给的分层和命名是准确的； 3) 假设 2 号7 号井所给的分层和命名是准确的；44) 假设根据某一个条或某几个测井曲线也可较为精确的进行自动分层；五、五、模型建立模型建立5.1自动分层计算流程自动分层计算流

11、程本文通过数据处理、分层计算、分层处理3个阶段实现自动分层。 数据处理阶段的任务是采用数据滤波器的方法消除因仪器设备产生的测量 数据异常；采用物理属性分析和主成分分析找出最能反映该井的测井曲线；采 用加权因子分析合成综合曲线。 分层计算是自动分层的核心部分，本文给出了聚类分析、极值方法、趋势 分析等等常用分层方法。 后期处理的主要任务是层界面归并和计算出测井值。具体流程见图 。1否是图 分层计算总流程图155.2数据处理阶段数据处理阶段5.2.1 数据滤波器数据滤波器本文数据滤波器的实质在于通过中值滤波和归一化处理消除因仪器设备产生的测量数据异常，消除曲线的毛尖干扰，消除因刻度和量纲所产生的影

12、响。 此数据滤波器采用数据库和java语言程序实现对原始数据的处理。源代码oracle 见附录。 原始的测井数据一般是存储在磁盘或磁带上。首先读取指定深度范围的多条测井曲线的数据, 建立一原始的数据矩阵, 如1112131121222322123123lLlLkkkklkLKKKKlKLxxxxx xxxxxxxxxxxxxxx LL LL L LL LL LL(1)该矩阵的行是条测井曲线; 矩阵的列是某一条测井曲线上的个观测点。LK 以该形式出现的原始测井数据在大多数情况下都要进行数据前期处理, 以便把 原始的数据矩阵转换成满足处理算法要求的数据矩阵。只有转换成方法数据矩 阵才可提供给计算机

13、处理, 才能提高解释精度。5.2.1.1 平滑滤波平滑滤波测井信号中一般含有一些随机信号, 从而导致一些测井曲线( 如放射性测井 曲线) 出现许多与地层性质无关的统计起伏变化。有时由于某种原因会使测井曲线出现与地层性质无关的毛刺干扰。如果使用这些具有统计起伏或毛刺干扰 的测井曲线做数据处理, 定会给相关的计算带来很大的误差。因此统计起伏或 毛刺干扰严重的曲线不能直接用来做数据处理。在测井资料前期处理过程中, 必须设法把这些与地层性质无关的统计起伏和毛刺干扰滤掉, 只保留测井曲线 上反映地层特性的有用信息。 带统计起伏或毛刺干扰的测井曲线具有两种成分: 短周期的干扰信号, 它具 有随机性质, 与

14、地层性质无关; 较长的有用信号, 它是反映地层性质的趋势成分。 我们的目的是要有效地压制或消除这些与地层性质无关的统计起伏和毛刺干扰, 同时又能很好地保持和分离出代表地层性质的有用信号。为此, 可采用平滑滤 波压制干扰信号来实现这个目的。常用滤波法有中值滤波、最小二乘滑动平均 法和二次函数法三种。 本文采用中值滤波消除毛刺干扰。 假设有数据样本序列，当滤波窗口为，则中值滤波的步骤ix (1,2,)iNK 为：61) 取以第 个数据为中心的个数据并进行排序(顺序或逆序均可)；i21n 2) 取排序后的中间值，即第个数据作为第 点的滤波值；1ni 3) 自上而下迭代计算离散曲线上的各点。 中值滤波

15、流程如图所示。滤波窗口中的取值视目的不同而定。时，2n0n 滤波器失效；较小(如)时可保持曲线的幅度值；较大时可只保持曲线的n1n n 变化趋势。图 中值计算流程图2处理起始和终止的个值时，即当 或时，让分别等于1niniNnn1i 和，这样可保证滤波前后的样本数相等。NiN 非线性的中值滤波有如下特性： 1) 可以消除曲线的毛刺干扰； 2) 可以使阶梯函数通过，且阶梯位置不变； 3) 可以通过斜坡函数，且位置和斜率均不变。 特性3)是其它滤波方法难以达到的，作为数据处理阶段的一部分。中值滤 波必不可少。5.2.1.2 归一化处理归一化处理7由于不同的测井数据有不同的量纲, 为了统一量纲, 要进行归一化的数据变换。式的矩阵经平滑滤波等预处理后变成(1)X()1112131121222322123123ijL KlLlLkkkklkLKKKKlKLXXxxxxxxxxxxxx xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx LL LL L LL LL LL(2)本文采用的统一量纲的归一化方法有均方根法和极值法两种。5.2.1.2.1 均方根归一