專利名稱：一種計算井筒中地層產狀的測井數據處理方法
技術領域：
本發明涉及一種計算井筒中地層產狀的測井數據處理方法，屬于測井技術數據處理領域；專利分類號G01V1/40。
背景技術：
在測井技術應用中，利用測井資料，可以分析研究地下地質構造的情況，例如，使用四臂傾角測井和六臂傾角測井，微電阻率掃描、井周聲波測井等方法，可以得到裂縫、斷層、薄層、沖刷面、層理、層界面的位置和產狀。早期的處理方法是人工識別和相關對比法。人工識別工作量巨大，標準不一，容易錯判，漏判。相關對比法開始用于四臂、六臂傾角測井資料處理，原理是對兩條曲線中許多部分求相關系數，相關系數最大的兩部分視為相同層，求取的目標是構造的產狀，參數包括傾角，傾向和置信度。隨著極板和測量紐扣的增多，測井數據反映的信息量大大增加，此算法應用起來變得復雜，編程不易實現，不能反映大量的地質信息。
發明內容
本發明的目的是提供一種計算井筒中地層產狀的測井數據處理方法，對已經測量的測井數據，采用一種平面檢測的方法，即對空間中可能存在的任何一種平面進行計算，判斷其是否存在，從而檢測井筒地層中，該地層的位置、傾角、傾向和此次判斷的置信度。
本發明的一種計算井筒中地層產狀的測井數據處理方法的技術方案是一種計算井筒中地層產狀的測井數據處理方法，使用測井儀測井并計算井筒中的地層產狀，其特征在于，按以下方法進行地層傾角、傾向的計算處理；<1>輸入測井數據；<2>計算數據的空間位置；<3>根據數據的特征，提取特征參考數據；
<4>對特征參考數據進行平面Hough變換，得到Hough域參考數據；<5>根據Hough域參考數據，計算地層產狀參數及置信度；<6>將計算出的參數及置信度以成果圖顯示在顯示器上，或打印出圖；輸入測井數據可以是4～40臂測井數據、電阻率掃描成像數據、井壁聲波回波時間成像數據、井壁聲波回波幅度成像數據。
提取特征參考數據，根據輸入數據的數值，或數值之間的邊緣差異。
平面Hough變換，采用的公式為ρ＝z·sin+x·cosθ·cos+y·sinθ·cos其中，x，y，z為特征參考數據點的三維立體位置參數；ρ，θ，φ為Hough域參考數據的位置參數。
在對原始測井數據、特征參考數據、Hough域參考數據處理過程中，可選用平滑的數據處理方法。
通過上述計算井筒中地層產狀數據的平面Hough變換方法，處理測井資料，得到了井壁地層的傾角，傾向。對于分析研究地下地質情況，區域構造地質勘察奠定了基礎。相對其它方法來說，思路明確，簡化了編程計算的實現過程，不會漏判任何可能存在的構造，容易擴展到可計算地層產狀的測井系列中。
圖1是本發明一種計算井筒中地層產狀的測井數據處理方法的處理流程圖。
圖2是某井段聲波成象圖，圖中縱軸為深度，橫軸為井周的展開，方位從左向右依次為北→東→南→西→北，像素的灰度正比于回波幅度。
圖3是計算出圖2所示的聲波數據的三維位置示意圖。
圖4是根據數據的數值特征，提取的特征參考數據圖。
圖5是三維Hough變換的坐標系轉化參考示意圖。
圖6是對聲波數據進行處理，得到的Hough域參考數據圖。
圖7是根據Hough域參考數據得到的蝌蚪圖。
圖8是根據Hough域參考數據得到的三維平面圖。
具體實施例方式
以下結合附圖和實施例，對本發明的一種計算井筒中地層產狀的測井數據處理方法，進行詳細描述。
在測井技術中，利用測井資料分析研究地下地質構造的情況，例如采用四臂傾角測井和六臂傾角測井，微電阻率掃描、井周聲波測井等方法。四臂傾角測井原理是在測井儀器上安裝四個極板臂，測得井壁四條電阻率曲線，來判斷地層的產狀，包括傾角、傾向等參數。采用本發明的計算方法(如圖1所示)，可方便地實現求取地層產狀參數，其方法是，1.輸入測井數據將測得的測井數據輸入給幾計算機存儲器；輸入測井數據可以是4～40臂測井數據、電阻率掃描成像數據、井壁聲波回波時間成像數據、井壁聲波回波幅度成像數據。四臂、六臂等傾角測井數據、電阻率掃描成像數據，是測量井周不同方位的電阻率或電導率，反映了井周巖石的電性特征。井壁聲波回波時間成像數據是井周不同方位的回波時間數據，井壁聲波回波幅度是井周不同方位的回波幅度，反映了井周的聲學特征。因為這些數據具有方位的參數，因此可以進行構造研究。本實施例中，輸入的是聲波回波幅度數據。具體在計算機中是一個二維的數據矩陣，單位為mv(轉化單位)。圖2是聲波回波幅度成像圖，圖中縱軸為深度，橫軸為井周的展開，方位從左向右依次為北→東→南→西→北，像素的灰度正比于回波幅度。
2.計算數據的空間位置測井數據在計算機中是以矩陣形式存放的，即每個數據都有一個橫坐標，有一個縱坐標，顯示在平面如圖2所示。但實際情況是測量井周立體結構上的數據，再轉化為立體位置如圖3所示。此時，每個數據都有三個方向坐標參數x，y，z。其中z軸為縱向，y軸為垂直于紙面的方向，x軸為橫向，如圖5所示，此坐標系與大地坐標系的關系為y軸為大地正北方向，x軸為大地正東方向。
3.根據數據的特征，提取特征參考數據本例中，是根據數據值的大小，提取特征參考數據。采取的閾值為2000mv。對于輸入測井數據大于2000mv的為255(白色部分)，小于等于2000mv的為0(黑色部分)。假設a[10][10][10]為空間中z＝10，y＝10，x＝10點的測井數據值，b[10][10][10]為特征參考數據點數據值。即b[10][10][10]＝255 if a[10][10][11]＞2000 (1)b[10][10][10]＝0 if a[10][10][11]＜＝2000(2)根據數據的邊緣特征是指數據之間的差異。假設a[10][10][10]為空間z＝10，y＝10，x＝10點的測井數據值。a[10][10][11]是z＝10，y＝10，x＝11點測井數據值，特征參考數據點則可以根據數據的邊緣差異值的絕對值大小來確定，小于100mv的差異的特征參考數據點值為255，大于等于100mv的差異的特征參考數據點值為0。即b[10][10][10]＝255 if |a[10][10][11]-a[10][10][10]|＜100 (3)b[10][10][10]＝0 if |a[10][10][11]-a[10][10][10]|＞＝100 (4)也可以采用更多的數據點做為參考，采用類似差異的算法，提取特征參考數據。
實際應用表明，數值特征多適用于裂縫、薄層等地質構造等的識別，邊緣特征多適用于斷層、沖刷面、層理、層界面等地質構造等的識別。
4.對特征參考數據進行平面Hough變換，得到Hough域參考數據。
對于特征參考數據為0的部分，代入平面Hough變換公式，疊加到Hough數據中，得到Hough域參考數據。
平面Hough變換，采用的公式為ρ＝z·sin+x·cosθ·cos+y·sinθ·cos(5)其中，x，y，z為特征參考數據點的三維立體位置參數，具體為特征參考數據中值為0的點的坐標；ρ，θ，φ為Hough域參考數據的參數。意義如下假設在x，y，z坐標系中有一個平面，如圖5中的陰影面，面上每個點的坐標為(x，y，z)。原點到平面的垂心為P，距離為ρ，P到面xoy的垂心為Q，∠POQ＝φ，∠QOA＝θ。假設該面的大地坐標下傾角為α，傾向為β。則α＝|φ-90°| (6)β＝θ ifφ＞＝90° &φ＜＝180° (7)β＝θ+180° ifφ＞＝0° &φ＜90° (8)公式(5)中，對任何一點(x，y，z)，當θ處于(0～360°)變化，φ處于(0～360°)變化時侯，可以得到許多ρ，因此是一個ρ～f(θ，φ)曲面。對所有特征參考數據變換，得到許許多多ρ～f(θ，φ)曲面，這些曲面相交于許多點。從另一個角度說，(ρ，θ，φ)空間一點可能被許許多多面經過。因此，生成(ρ，θ，φ)坐標空間，此空間每點的數值為過該點的曲面個數。
因為當θ處于(0～180°)，φ處于(0～180°)，ρ(-d/2～d/2)變化時，Hough域參考數據可代表全部可能存在的平面，d為距離最大的兩個變換空間點的距離。因此本例中，取ρ，θ，φ的范圍及坐標空間如圖6所示。
5.根據Hough域參考數據，計算地層產狀參數及置信度根據Hough域參考數據，當某處疊加次數大于某個閾值，計算出相應的深度，傾角、傾向，疊加值可用來作為置信度的參考數據。
該面的傾角、傾向根據公式(6)(7)(8)求取。
假設該面深度為d，即該面與井軸中心交點的深度(圖5中線段OC的長度)，則d＝ρ/cos(α)(9)置信度則正比于Hough域參考數據的值，即疊加次數。圖6中每點的灰度反比于置信度。
若采用平滑的處理方法，假設三點Hough域參考數據為h[8][8][9]、h[8][8][8]、h[8][8][7]，第一個下標為ρ，第二個下標為θ，第三個下標為φ。平滑后ρ＝8，θ＝8，φ＝8值為h’[8][8][8]，h’[8][8][8]＝(h[8][8][9]+h[8][8][8]+h[8][8][7])/3 (10)處理后以平滑后數據做為Hough域參考數據。
也可以采用更多的點進行類似平滑處理，得到Hough域參考數據。
6.將計算出的參數及置信度以成果圖形式顯示在顯示器上，或打印出圖。
圖7為蝌蚪圖，圖中每個蝌蚪的縱坐標為深度，橫坐標為傾角，蝌蚪尾巴的指向為傾向。圖8為所求的平面在井周的三維顯示效果圖。
經過與相關對比法和手工拾取的結果比較，本方法與手工拾取的吻合性很好，在準確性方面優于相關對比法。
在實際生產中，傾角測井數據處理是研究地下地質構造的主要手段之一。采用相關對比法處理一口井傾角資料費用約1萬美金，一套傾角測井數據處理程序費用約5萬美金，源代碼更貴。而隨著測井數據量的增大，手工拾取、相關對比等處理方法，不能滿足準確、快速，應用范圍廣的要求。而采用本發明的處理方法，不僅程序思路明確、過程實現簡單，而且計算結果準確；另外應用廣泛，可以處理電阻率掃描成像測井數據，井周聲波成像測井數據，而用相關對比法，卻很難實現這些資料處理。
綜上所述，本發明要解決的計算井筒中地層產狀的方法，取得包括深度、傾角、傾向和置信度地層產狀參數，采用了對特征參考數據進行平面Hough變換，分析處理Hough域參考數據的技術手段，獲得了包括上述程序在內的測井數據計算處理方法；因此，本發明屬于專利申請保護的客體。
凡與本發明構思相同的技術方案，都在本權利要求保護范圍之內。
權利要求
1.一種計算井筒中地層產狀的測井數據處理方法使用測井儀測井并計算井筒中的地層產狀，其特征在于，按以下方法進行地層傾角、傾向的計算處理；<1>輸入測井數據；<2>計算數據的空間位置；<3>根據數據的特征，提取特征參考數據；<4>對特征參考數據進行平面Hough變換，得到Hough域參考數據；<5>根據Hough域參考數據，計算地層產狀參數及置信度；<6>將計算出的參數及置信度以成果圖顯示在顯示器上，或打印出圖。
2.按照權利要求1所述的一種計算井筒中地層產狀的測井數據處理方法，其特征在于，輸入測井數據可以是4～40臂測井數據、電阻率掃描成像數據、井壁聲波回波時間成像數據、井壁聲波回波幅度成像數據。
3.按照權利要求2所述的一種計算井筒中地層產狀的測井數據處理方法，其特征在于，提取特征參考數據，根據輸入數據的數值，或數值之間的邊緣差異。
4.按照權利要求3所述的一種計算井筒中地層產狀的測井數據處理方法，其特征在于，平面Hough變換，采用的公式為ρ＝z·sin+x·cosθ·cos+y·sinθ·cos其中，x，y，z為特征參考數據點的三維立體位置參數；ρ，θ，φ為Hough域參考數據的位置參數。
5.按照權利要求4所述的一種計算井筒中地層產狀的測井數據處理方法，其特征在于，在對原始測井數據、特征參考數據、Hough域參考數據處理過程中，可選用平滑的數據處理方法。
全文摘要
一種計算井筒中地層產狀的測井數據處理方法，屬于測井技術數據處理領域，分類號G01V 1/40。在測井時，對于求取井筒中的地層產狀，按以下方法進行傾角、傾向的計算處理；<1>輸入測井數據；<2>計算數據的空間位置；<3>根據數據的特征，提取參考數據；<4>對參考數據進行平面Hough變換，得到Hough域參考數據；<5>根據Hough域參考數據，計算地層產狀參數及置信度；<6>將計算出的參數以成果圖顯示或打印出圖；可得到井壁地層的傾角、傾斜方位、在井壁的位置和計算的置信度，處理范圍包括裂縫、斷層、薄層、沖刷面、層理、層界面，為區域構造地質勘察奠定基礎；該方法思路明確，容易采用計算機編程實現，應用范圍廣泛，可擴展到其它傾角測井資料處理過程中。
文檔編號G01V1/40GK1696742SQ200510076818
公開日2005年11月16日 申請日期2005年6月17日 優先權日2005年6月17日
發明者康曉泉, 杜旭東, 高慶忠, 倪國輝, 黃登峰 申請人:中油測井技術服務有限責任公司