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山东科技大学硕士学位论文 目录
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1.1 国内外研究现状................................................................................................................................. 1
1.2 选题依据、研究目的及意义............................................................................................................. 4
1.3 研究方法、技术路线及研究内容..................................................................................................... 5
2
2
2
2 基于
基于
基于
基于 Matlab
Matlab
Matlab
Matlab 的定量研究方法
的定量研究方法
的定量研究方法
的定量研究方法.
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2.1 Matlab 平台
..........................................................................................................................................
8
2.2 测井数据的预处理
............................................................................................................................
24
2.3 测井数据小波变换及其实现
...........................................................................................................
30
2.4 测井数据主成份分析
.......................................................................................................................
39
2.5 测井数据聚类分析
............................................................................................................................
43
3
3
3
3 层序单元的多尺度定量模式研究
层序单元的多尺度定量模式研究
层序单元的多尺度定量模式研究
层序单元的多尺度定量模式研究.
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3.1 典型测井曲线小波波谱模式............................................................................................................ 52
3.2 实测曲线小波波谱模式................................................................................................................... 60
3.3 层序小波波谱模式的应用............................................................................................................... 68
4
4
4
4 岩石地层单元的多元统计模式研究
岩石地层单元的多元统计模式研究
岩石地层单元的多元统计模式研究
岩石地层单元的多元统计模式研究.
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4.1 岩石地层单元的多元统计模式
.......................................................................................................
80
4.2. 岩石地层单元的多元统计模式的检验
..........................................................................................
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5
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5 结
结
结
结 论
论
论
论.
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5.1 主要成果及认识............................................................................................................................... 89
5.2 问题讨论............................................................................................................................................90
参考文献
参考文献
参考文献
参考文献.
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作者简介与发表论文
作者简介与发表论文
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附
附
附
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山东科技大学硕士学位论文 目录
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Contents
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1
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1 Introduction
Introduction
Introduction
Introduction…
…
…
….
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……………………………………………………………….
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.……
……
……
……1
1
1
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1.1 Current Study Status at Home and Abroad ……………………………............................................1
1.2 Source of Subject, Study Purpose and Study Significance………………………………….…..…..4
1.3 Study Methods, Technical Routes and Study Contents……………………………………………...5
2
2
2
2 Quantitative
Quantitative
Quantitative
Quantitative Study
Study
Study
Study Methods
Methods
Methods
Methods based
based
based
based on
on
on
on Matlab
Matlab
Matlab
Matlab………
………
………
……….
.
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.…………………………………
…………………………………
…………………………………
………………………………….8
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.8
2.1 Matlab Platform………………………………….…………………………………….……………...8
2.2 Preprocessing of Well-logging Data ………………………………..…………..………….………..23
2.3 Wavelet Transform of Well-logging Data and Its Realization ………………....…………..………..30
2.4 Principal Component Analysis of Well-logging Data…………………………..……………………39
2.5 Clustering Analysis of Well-logging Data………………………………………………..………….43
3
3
3
3 Study
Study
Study
Study on
on
on
on Multiscale
Multiscale
Multiscale
Multiscale Quantitative
Quantitative
Quantitative
Quantitative Pattern
Pattern
Pattern
Pattern of
of
of
of Sequence
Sequence
Sequence
Sequence Unit
Unit
Unit
Unit………………………
………………………
………………………
………………………...52
...52
...52
...52
3.1 Wavelwt Spectrum Pattern of Typical Well-logging Curves………………………………………...52
3.2 Wavet Spectrum Pattern of Data Plot………………………………………....……………………..60
3.3 Application of Sequence Wavelet Spectrum Pattern………………………………………………...68
4
4
4
4 Study
Study
Study
Study on
on
on
on M
M
M
Multivariate
ultivariate
ultivariate
ultivariate S
S
S
Statistic
tatistic
tatistic
tatistical
al
al
al Pattern
Pattern
Pattern
Pattern of
of
of
of Rock
Rock
Rock
Rock Stratigraphic
Stratigraphic
Stratigraphic
Stratigraphic Unit
Unit
Unit
Unit………………
………………
………………
………………80
80
80
80
4.1 Multivariate Statistical Pattern of Rock Stratigraphic Unit…………………………..….………...80
4.2 Testing of Multivariate Statistical Pattern of Rock Stratigraphic Unit……………………..….…..85
5
5
5
5 Conclusions
Conclusions
Conclusions
Conclusions…………………………………………………………
…………………………………………………………
…………………………………………………………
………………………………………………………….
.
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.…
…
…
….
.
.
.………………
………………
………………
………………89
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5.1 Main Results……………………………………………………………….….……………....….. 89
5.2 Problems……………………………………………………………………………………………90
References
References
References
References……………………………………………………………………………………
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Acknowledgement
Acknowledgement
Acknowledgement
Acknowledgement…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
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Author's
Author's
Author's
Author's brief
brief
brief
brief introduction
introduction
introduction
introduction and
and
and
and papers
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papers
papers published
published
published
published ……………………………………………
……………………………………………
……………………………………………
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A
A
A
Appendix
ppendix
ppendix
ppendix…………………………………………………………………………………
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山东科技大学硕士学位论文 1 引言
1
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1 引
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1.1
1.1
1.1
1.1 国内外研究现状
国内外研究现状
国内外研究现状
国内外研究现状
1.1.1
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1.1.1
1.1.1
测井技术国内外研究现状及发展动态
测井技术国内外研究现状及发展动态
测井技术国内外研究现状及发展动态
测井技术国内外研究现状及发展动态
斯伦贝谢兄弟于 1927 年发明的测井技术被称为油气勘探的“眼睛
”
,我国使用测井
技术始于 1939 年。目前测井技术的发展已使测井种类由原来的数种扩展到不下数十种,
从常规的自然电位、电阻率、自然伽玛、声波时差、密度、中子补偿测井、地层倾角测
井等到较新的地球化学测井、温度测井、声波全波列测井、核磁测井、超声成像电视测
井等。测井技术解决的问题也日益广泛,从着重岩性识别的岩石学研究(岩性解释)到
测井石油地质研究(生油岩、储、
盖层评价等)、
测井构造地质研究(包括地层倾角测井
应用)、测井沉积学研究(测井相分析)、测井地层学研究(地层对比)以及测井开发动
态分析(动态测井方法的应用)、测井油气地质综合研究、测井在油藏描述中的应用等
等 。
正如测井信号地质解释专家 Malcolm Rider (2002)所说,地质锤时代已成为过去,再
也不必仅靠锤子敲击岩石去认识它了。地球物理测井技术已经在油气地质勘探过程中发
挥了巨大作用,而且具有巨大的应用潜力,因为它是迄今为止所能获得的垂向分辨率最
高、连续性最好的地质数据,其中蕴含着丰富的地质信息。测井数据本身具有自己的特
性优势,与可用肉眼观察描述的岩心相比毫不逊色,甚至能展示出肉眼无法观测到的信
息,它可以大大加强和丰富一般意义的地质学研究以及精细的地层学研究(Whittaker,
1998)。岩石物理分析是地球物理测井技术应用的核心,也是进行天然气地震预测的基
础 ,
长期以来国内外地球物理测井主要直接服务于岩石物理学家,从测井分析家协会
(SPWLA)成员多为岩石物理学家可见一斑。长期以来测井资料的沉积学分析一般多是
根据测井曲线的几何形态特征(形状、重心、偏度、光滑度等)作定性分析,即:主要
从测井曲线的形态特征加以应用研究,就是从一组能反映地层特征的测井响应中,提取
测井曲线的变化特征,包括幅度特征、形态特征等以及其它测井解释结论,最终达到利
用测井资料来描述、研究沉积相的目的。测井曲线在层序地层学中的广泛应用也多是从
其形态特征出发,直观识别层序边界、划分层序和体系域、确定区域古水流等。然而以
测井曲线形态进行环境解释和地质分析往往受人为因素的影响较大,且定量化程度不足
,
再者,实际运用中有时难以找到理想的曲线形态模式,给分析带来困难。
测井技术的发展,已使数字信号测井逐步取代了过去的模拟信号测井,为运用计算
山东科技大学硕士学位论文 1 引言
2
机技术和先进数学方法对测井信号处理分析、提取更多有用信息提供了有利条件。如近
年来国内外应用神经网络、模糊数学、多元统计等数学方法对测井数据进行沉积微相自
动识别对比的定量研究日益增多,取得一定进展,但在特征提取上还不尽如人意,仍存
在不足之处。主要表现在这些方法多直接依据原始测井数据的幅值变化进行分析处理,
或者通过计算均值、方差、偏值和变差方差根等参数进行聚类分析对比(如,文政等,
1996
;
陈钢花,2002
),或者通过
Fourier 变换提取测井数据的频谱特征进行层序地层研究(如
,
陈茂山,1999;邵才瑞等,2004)。从主要根据测井曲线的形态在时间域(或深度域)来
研究测井信号所反映的岩性、岩相及其组合信息,到采用 Fourier 变换手段对其进行频域
分析来研究地质旋回性和层序自动划分,均在一定程度上解决或解释了某些地质问题或
地质现象。然而由于测井信号及其所反映的地质系统的复杂性,不仅简单的形态分析受
人为因素影响大,也使得擅长于平稳信号整体分析的 Fourier 变换的应用受到很大局限。
而像均值、方差、过零率、功率谱等这样的线性特征则不能满足分类的要求。
1.1.2
1.1.2
1.1.2
1.1.2 Matlab
Matlab
Matlab
Matlab应用
应用
应用
应用现状及发展动态
现状及发展动态
现状及发展动态
现状及发展动态
MATLAB 自诞生以后,到目前为止无论是在各行各业都有了广泛的应用,并且其范
围还在成倍的扩大中,该软件涵盖了控制系统设计与仿真、数字信号处理与仿真、数字
图像处理、嵌入式系统设计与实现、神经网络、小波理论分析、优化与统计、偏微分方
程、动态系统实施仿真等多学科专业领域。其应用行业包括航空航天、汽车、通信、医
药卫生、化工工业、生物遗传工程、大学教育、国家政府机构以及金融财经等。在全球
,
MATLAB 的正式用户已经达到了六十余万,遍布世界上 100 多个国家和地区,自从上世
纪 90 年代 MATLAB 进入国内起,MATLAB 软件在国内已经拥有了众多的用户,目前国
内很多高校已经在本科教学阶段将 MATLAB 作为一门必(选)修课程该软件已经成为
应用数学、控制、信号处理等专业博士生、硕士生、本科生必须掌握的工具软件之一
[
1
]
。
1.1.3
1.1.3
1.1.3
1.1.3 地层定量分析
地层定量分析
地层定量分析
地层定量分析
地层的定量描述源远流长,早期进展则十分缓慢。19 世纪后半叶,莱伊尔根据化石
分布规律将英国的沉积地层四分时,已经运用了统计学原理。如果从理论上追述,就地
层研究的实质是时空分析来看,则可以说地层叠覆律和瓦尔特相律的确立,已经奠定了
地层定量分析的基础。但此后在使用地层学逐渐严谨并形成一门近代科学的很长一段时
间内,地层研究的重点也逐渐转为划分与对比。虽然内容仍是时空分析,但方法上更多
地依赖于化石和岩性等直观特征和断代标志,数学分析的作用降到最低点。以至于在 20
世纪 70 年代中期,还存在这样的认识,即:与地球化学、岩石学甚至古生物都不同,以
山东科技大学硕士学位论文 1 引言
3
形态描述为主的沉积地层学由于缺乏更多可度量的(统计)量,而成为在众多地质学分
支中最不适合用数学方法的学科。
另一方面,从 20 世纪 60 年代初起,也有部分学者开始重视沉积模型和数学分析的
作用,并开展了这方面的初步研究(Carrs,Neidell,1966)。延续到 70 年代中期,由斯瓦
尔扎克对这方面的工作进行了理论归纳,将地层学中可能加以运用的统计学工具作了较
全面的介绍(斯瓦尔扎克,1984,徐桂荣译)。其他一些学者则集中进行了应用性研究,
形成了定量地层学(quantitative stratigraphy)研究的一个高潮。但这一时期的定量研究内
容,主要是围绕沉积过程的统计性质进行的,对统计结果没有作更多的成因和背景讨论
。
验证地层序列具有马尔柯夫过程性质或其他统计学性质,似乎成为研究的唯一目标。此
后的研究也大多如此,数学和定量化的作用更多的是锦上添花而非雪中送炭。可以说,
由于采用的定量方法没能对这一时期的地层学带来实质性的变革或推进,使多数地层学
家仍然认为,用传统的地层学研究手段已经足够解决地层学中的基本问题。故当时定量
地层学的研究仍然是相对孤立而不成系统的。只是在有人对某些地层序列的数学结构产
生兴趣时,聊作统计而已。一直到 20 世纪末期,由于希望从统计规律背后发掘出更多的
成因和背景信息,这才使地层学中的定量研究重新被人们重视。也正是在这种新的要求
推动下,人们发现统计学本身的功能尚不足以解决所有问题。与此同时,非线性科学的
暗潮日益汹涌,统计工具的缺陷和动力学分析的优势同时凸现出来,引进新思想和新工
具的可能性对部分研究者产生了强烈诱惑。有人开始尝试用统计学工具结合非线性科学
方法,来进行沉积过程的动力学性质及其控制因素的研究,使定量地层学从单纯的统计
分析悄然过渡到复杂性科学层次。
从复杂性科学的角度出发,时空分析的内涵被再次凸现出来,但其深度已远大于传
统的统计分析方法。一个重要的原因是引入了动力学分析的思想。从这一新的视角出发
,
定量地层学研究的目的,既非对地层序列作数字化游戏,也非使其披上复杂性外衣。而
是要通过恰当的统计学和动力学分析揭示出地层序列数学结构背后的地质背景,把握沉
积过程的演化特征与环境事件变迁规律。从这一意义上讲无论统计学或定量化,也无论
非线性或复杂性,在定量地层学研究中所扮演的角色应该是研究工具,而不是终极目的
。
综上所述,在地层学的研究历史上,定量化研究实际上就是统计学研究。但在相当
长的时期内,统计地层学研究的思路和结果没能为地层学的全面推进带来革命性变化,
使定量化自身的进展步履蹒跚。当新的要求出现以后,由于传统地层学方法难以判别沉
积过程是平稳还是混沌,环境变迁是渐变抑或突变,寻找新的解决方法仍成为一个不可
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