模式识别诊断储层损害.doc
【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流模式识别诊断储层损害.精品文档.模式识别对储层敏感性的预测模式识别(Pattern Recognition)是指对表征事物或现象的各种形式的( 数值的文字的和逻辑关系的) 信息进行处理和分析，以对事物或现象进行描述、辨认、分类和解释的过程，是一种借用于大量数据信息和经验对系统进行推理判别的技术，是信息科学和人工智能的重要组成部分。模式识别诊断储层损害所做的工作就是研究样品与样品、特征与特征之间的关系，这些关系通过距离或者相关系数来衡量，进而通过各种“隶属度”或“相似度”来表达。计算机通过运用这种技术，可自动把待识别的模式（损害程度）归入到相应的模式类别中去。1 模式识别对储层水敏性的诊断水敏性损害是指外来液体的矿化度与储层中的粘土矿物不配伍时，引起粘土矿物的水化膨胀和分散，导致渗透率降低的现象。1.1 模式识别诊断水敏损害因素的确定通过机理研究与现场资料调研的结果，我们将储层水敏性主要影响因素确定为： 油气层岩石的蒙脱石、伊蒙混层含量、伊利石含量； 油气层岩石的孔隙度、渗透率； 地层流体的总矿化度； 油气层岩石的泥质含量，与岩石的胶结强度有关； 岩石胶结类型 石英、胶结物含量 颗粒粒度中值、颗粒分选系数。经过筛选以及受数据收集的限制，我们最终把孔隙度、渗透率、蒙脱石含量、伊蒙混层含量、伊利石含量、泥质含量、流体的总矿化度、岩石胶结类型这8个损害因素作为用于模式识别的特性向量。表1 水敏损害因素及损害机理损害因素影 响 机 理S、I和I/S石、伊蒙混层与淡水接触后发生膨胀、脱落、分散并导致储集层孔隙度、渗透率下降的水敏性矿物孔隙度储集层孔隙空间的大小，储层若受到损害，孔隙度会变小渗透率储集层的渗流能力，储层若受到损害，渗透率会降低流体总矿化度矿化度过高会使粘土矿物吸水膨胀，矿化度过低会造成粘土矿物分散脱落泥质含量与岩石的胶结强度有关，岩石胶结程度强的储层不轻易受到损害岩石胶结类型胶结类型也会影响岩石的胶结程度1.2 水敏数据的收集与处理1.2.1 数据的收集我国各油田储层类型差异很大，要将各类储层潜在敏感性的有关资料全部收集起来其难度非常大。 基于此软件是面向“大港油田储层敏感性预测项目”所开发设计的，所以着重收集了大港地区的储层敏感性资料，由于所能掌握资料的局限性以及所掌握资料的不全面性，所以样板较少。1.2.2 数据的处理数据分为定性和定量两大类，定性数据首先要定量化，然后再对部分数据进行归一化处理，避免离奇数据的出现，影响诊断结果。(1) 蒙脱石、伊利石含量、孔隙度、泥质含量按实际含量的百分比直接赋值。（因素值本身处于0-1之间时，取小数值）(2) 渗透率、地层流体的总矿化度按线性归一化方法进行处理，其表达式如下： (j=1,2,i=1,2)其中为各组样本数据中的归一化值；、分别为第j个指标中的最大值和最小值。(3) 岩石胶结类型通过采用非等差式赋值方法处理，具体变换如下表：表3 用于预测水敏程度的原数据样本号孔隙度（%）渗透率(10-3m2)S（蒙脱石）（%）I（伊利石）（%）I/S（伊蒙混层）（%）泥质（%）矿化度(mg/L)胶结类型水敏指数W116.21.55016236.521664接触-孔隙式0.717W214.723.10170523663接触-充填式0.61W312.78.90230515831接触-充填式0.32W424.216831012.775.314.4923134孔隙式0.986W521.820801152032148孔隙式0.818W624.723770647027675孔隙式0.535W716.0148.501340.8019633孔隙式0.8W816.0256.7801626025173孔隙式0.4W918.254.1017275.518301接触充填式0.4W1015.0551463008767接触式0.6W1116.0256.7801626025173孔隙式0.4W1217.967.1012171238171孔隙式0.8W1318.485.41.13.651.3427675接触-孔隙式0.6W141427.5038010.3726234接触式0.197W1513.60.4033.500.354168孔隙-接触式0.168W1625.12837211.5013.3119616接触式0.965u16.114.9017276.518301接触-孔隙式0.31表2 胶结状态归一化赋值数据表标准胶结状态归一化赋值组合胶结状态归一化赋值弱胶结式0.1081孔隙-接触0.3514薄膜式0.1892基底-接触0.4054接触式0.2703接触-孔隙0.4865孔隙式0.5405基底-孔隙0.6216凝块式0.7027接触-基底0.6757再生式0.7838孔隙-基底0.7568基底式0.8378接触-充填式0.603压嵌式0.8919表4 用于预测水敏程度的处理后的数据影响因素损害结果样本号孔隙度，%渗透率S，%II/S泥质矿化度胶结类型水敏指数水敏强度W10.1620.00200.160.230.0650.5150.48650.717强W20.1470.03300.1700.050.5730.6030.61中偏弱W30.1270.01200.2300.050.3430.6030.32中偏弱W40.24211.0000.10.1270.7530.14490.5580.54050.986极强W50.2180.30400.110.5200.8230.54050.818强W60.24720.55200.060.4700.6910.54050.535中偏强W70.16010.07000.130.40800.4550.54050.8强W80.16020.08300.160.2600.6180.54050.4中偏弱W90.1820.07900.170.270.0550.4160.6030.4中偏弱W100.15050.0740.460.03000.1350.27030.6中偏强W110.16020.08300.160.2600.6180.54050.4中偏弱W120.17960.01000.120.170.121.0000.54050.8强W130.1840.1250.0110.0360.5130.040.6910.48650.6中偏强W140.140.0400.3800.10370.6490.20730.197弱W150.136000.33500.003500.35140.168弱W160.2510.4140.720.11500.13310.4540.27030.965极强u0.1610.02100.170.270.0650.4160.48650.31中偏弱1.3 水敏诊断流程以及相应测试1.3.1将水敏损害模糊模式按照损害程度分为5个样板，见下表：表5 水敏损害程度诊断标准伤害程度极强强中等偏强中等偏弱弱水敏指数>0.90.70.90.50.70.30.50.050.31.3.2 计算水敏损害模糊模式5个样板中每个样板8个特性向量的平均值，即。其中，称为水敏损害模糊模式的均值样板。表6 水敏损害模式均值样板数据均值样板孔隙度渗透率SII/S泥质矿化度胶结类型损害程度0.1380.0200.357500.05360.32450.2793弱0.157350.062500.10.1980.026250.4280.578中偏弱0.180.190.117750.0740.170.02250.4480.4304中偏强0.1799250.09500.130.3320.046250.6420.5255强0.24650.7070.410.1210.3760.18850.5060.4054极强u0.1610.0200.170.270.0650.4160.4865待测1.3.3 计算对象u=(u1, u2, u8,)与均值样板之间的欧式距离表7 待测试对象u与各均值样板的欧氏距离0.16000.01710.06440.06830.6909令，则模糊模式的隶属函数为：隶属度：上一步求出的欧式距离：欧式距离的最大值1.3.4 最大隶属原则设是水敏损害5个样板的模糊模式，是一被识别对象，若则认为优先隶属于。表8 待测试对象u对各模式的隶属度0.76840.97520.90680.90110从表中数据可看出待诊断对象的水敏损害程度为中偏弱，经过对比排序，也基本符合优先隶属于中偏弱，次隶属于中偏强。2 模式识别对储层碱敏性的诊断碱敏性损害是指在钻井、固井、碱水驱油等作业中，高浓度的OH随外来流体侵入地层后造成的储集层损害问题。2.1 模式识别诊断碱敏损害因素的确定通过机理研究与现场资料调研的结果，我们将储层碱敏性主要影响因素确定为： 油气层岩石的蒙脱石、高岭石、伊利石、绿泥石含量； 油气层岩石的孔隙度、渗透率； 岩石胶结类型； 石英、蛋白石含量； 工作液的PH值； 泥土矿物产状。经过筛选以及受数据收集的限制，我们最终把孔隙度、渗透率、蒙脱石、高岭石、伊利石、绿泥石含量、石英含量、岩石胶结类型这8个损害因素作为用于模式识别的特性向量。表1 碱敏损害因素及损害机理损害因素影 响 机 理S、I、K、C石、伊蒙混层粘土矿物晶体表面结构的特殊性，使粘土矿物在碱溶液中易于分散而造成储层损害。孔隙度储集层孔隙空间的大小，储层若受到损害，孔隙度会变小渗透率储集层的渗流能力，储层若受到损害，渗透率会降低石英、蛋白石隐晶质石英和蛋白质等较易与氢氧化物反应生成不可溶性硅酸凝胶而堵塞渗流通道岩石胶结类型胶结类型也会影响岩石的胶结程度2.2 碱敏数据的收集与处理表3 用于预测碱敏程度的原数据样本号孔隙度（%）渗透率(10-3m2)S（%）I（%）K（%）C（%）石英（%）胶结类型类型碱敏指数W120.2165011203347.5孔隙式0.05W216.942012.6019.561.534.7孔隙式0.121W317.963901265648.6孔隙式0.2W41531.704372752孔隙式0.2W5177.1011.720.300孔隙式0.49W68.6853021411433接触式0.31W717.3656.7801132529.5孔隙式0.6645W824.1289.50641621.7孔隙式0.602W918.285.4013.329.37.335.8孔隙式0.6W1018.4503.637721.7薄膜式0.6W1110.56015.5049332孔隙-接触式0.697W1212.17.58.1026.420.625.4孔隙式0.521u1752646381335孔隙式0.21表4 用于预测碱敏程度的处理后的数据样本号孔隙度渗透率SIKC石英胶结类型碱敏指数碱敏强度W10.2020.068400.110.20.330.4750.54050.05无W20.1690.18710.12600.1950.6150.3470.46680.121弱W30.17960.009400.120.650.060.4860.54050.2弱W40.150.085900.430.070.270.520.54050.2弱W50.170.196300.1170.203000.46680.49中偏弱W60.0860.13630.30.210.410.140.330.46680.31中偏弱W70.17360.388200.110.320.050.2950.54050.6645中偏强W80.24121.000000.060.410.060.2170.54050.602中偏强W90.1820.207100.1330.2930.0730.3580.54050.6中偏强W100.1840.197200.0360.370.070.2170.54050.6中偏强W110.1050.01030.15500.490.030.320.18920.697中偏强W120.1210.00000.08100.2640.2060.2540.35140.521中偏强u0.170.00430.260.460.380.130.350.54050.21待测2.3 碱敏诊断流程以及相应测试2.3.1 将碱敏损害模糊模式按照损害程度分为5个样板，见下表：表5 碱敏损害程度诊断标准伤害程度极强强中等偏强中等偏弱弱无碱敏指数>0.90.70.90.50.70.30.50.050.3<0.052.3.2 计算碱敏损害模糊模式4个样板中每个样板8个特性向量的平均值，即其中，称为碱敏损害模糊模式的均值样板。表6 碱敏损害模式均值样板数据均值样板孔隙度渗透率SIKC石英胶结类型损害程度0.2020.0684 00.110.20.330.4750.5405无0.16620.0941 0.0420.18330.3050.3150.4510.5159弱0.1280.1663 0.150.16350.30650.070.1650.4668中偏弱0.16780.3005 0.03930.05650.35780.08150.27680.4504中偏强u0.170.00430.260.460.380.130.350.5405待测2.3.3 计算对象u=(u1, u2, u8,)与均值样板之间的欧式距离表7 待测试对象u与各均值样板的欧氏距离0.18380.12600.17670.3156令，则模糊模式的隶属函数为：2.3.4 最大隶属原则设是碱敏损害5个样板的模糊模式，是一被识别对象，若则认为优先隶属于。表8 待测试对象u对各模式的隶属度0.41750.60070.44010待识别对象u的碱敏损害程度为弱，经过测试u确实优先隶属于 (弱的均值样板)，经过排序，也基本符合优先隶属于弱，次隶属于中偏弱，再隶属于无碱敏的实际情况。3 模式识别对储层酸敏性的诊断地层的酸敏性主要是指在酸化作业时，酸液与地层中的某些矿物反应生成化学沉淀或酸蚀后地层释放出微粒，造成储集层损害的现象。3.1 模式识别诊断酸敏损害因素的确定 通过机理研究与现场资料调研的结果，我们将储层酸敏性主要影响因素确定为： 油气层岩石的蒙脱石、绿泥石含量、伊蒙混层含量； 油气层岩石的孔隙度、渗透率； 碳酸盐含量； 石英、胶结物含量； 胶结类型； 颗粒分选性。经过筛选以及受数据收集的限制，我们最终把孔隙度、渗透率、蒙脱石含量、伊蒙混层含量、绿泥石含量、石英含量、胶结物含量、胶结类型、颗粒分选性这9个损害因素作为用于模式识别的特性向量。表1 酸敏损害因素及损害机理损害因素影 响 机 理S、I和I/S石、伊蒙混层HF与地层中的粘土矿物反应生成不溶性的氟硅酸盐、氟铝酸盐。孔隙度储集层孔隙空间的大小，储层若受到损害，孔隙度会变小渗透率储集层的渗流能力，储层若受到损害，渗透率会降低胶结物含量HCI与胶结物中的Fe2+和Fe3+反应，生成Fe(OH)2 和Fe(OH)3胶体状沉淀，堵塞孔道石英含量HF与地层中的石英反应生成H2SiF6，H2SiF6与Ca2+、Na+、K+生成不溶性的氟硅酸盐颗粒分选性胶结类型也会影响岩石的胶结程度3.2 酸敏数据的收集与处理3.2.1 数据的收集表3 用于预测酸敏程度的原数据样本号孔隙度（%）渗透率(10-3m2)S（%）C（%）I/S（%）石英（%）胶结物（%）胶结类型颗粒分选系数酸敏指数W120.8853.0101568306接触式1.450.72W220.4278.40156200接触式1.450.878W321.16 276.00 055229.510.79孔隙式1.570.449W423.72 571.00 064721.712.6孔隙式1.570.409W522.70 517.00 0575.325.00 8孔隙式1.53 0.377W612.13.2028.536.425.40孔隙-接触式1.680.321W721.0383.102842355接触式1.450.333W813.4814302257325接触式1.570.548W9175463123522孔隙式1.450.14W108.660215183320孔隙式1.450.04W1116.3248.8028423215孔隙-接触式1.450.05W1210.57.503453217薄膜式1.450.118W1316.950031.234.70孔隙-接触式1.1780.102u21.415902257347接触式1.450.6143.2.2 数据的处理数据分为定性和定量两大类，定性数据首先要定量化，然后再对部分数据进行归一化处理，避免离奇数据的出现，影响诊断结果。(1) 蒙脱石、绿泥石、伊蒙混层含量、石英含量、胶结物含量、孔隙度按实际含量的百分比直接赋值。(2) 渗透率、颗粒分选系数按线性归一化方法进行处理，其表达式如下： (j=1,2,i=1,2)其中为各组样本数据中的归一化值；、分别为第j个指标中的最大值和最小值。(3) 岩石胶结类型通过采用非等差式赋值方法处理，具体变换如下表：表2 胶结状态归一化赋值数据表标准胶结状态归一化赋值组合胶结状态归一化赋值弱胶结式0.1081孔隙-接触0.3514薄膜式0.1892基底-接触0.4054接触式0.2703接触-孔隙0.4865孔隙式0.5405基底-孔隙0.6216凝块式0.7027接触-基底0.6757再生式0.7838孔隙-基底0.7568基底式0.8378压嵌式0.8919表4 用于预测酸敏程度的处理后的数据样本号孔隙度渗透率SCI/S石英胶结物胶结类型颗粒分选性酸敏指数酸敏强度W10.2088 0.0877 00.150.680.30.060.27030.1614 0.72弱W20.2042 0.1324 00.150.62000.27030.1614 0.878弱W30.2116 0.4805 00.050.520.2950.10790.54050.1959 0.449中等W40.2372 1.0000 00.060.470.2170.1260.54050.1959 0.409中等W50.2270 0.9049 00.050.7530.250.080.54050.1847 0.377中等W60.1210 0.0000 00.2850.3640.25400.35140.2253 0.321中等W70.2103 0.1407 00.280.420.350.050.27030.1614 0.333中等W80.1348 0.2462 00.220.570.320.050.27030.1959 0.548中等W90.1700 0.0032 0.460.030.120.350.220.54050.1614 0.14强W100.0860 0.1000 0.210.050.180.330.20.54050.1614 0.04强W110.1632 0.0803 00.280.420.320.150.35140.1614 0.05强W120.1050 0.0076 00.030.450.320.170.18920.1614 0.118强W130.1690 0.0032 000.3120.34700.35140.0711 0.102强u0.2140 0.2744 00.220.570.340.070.27030.1614 0.614待测3.3 酸敏诊断流程以及相应测试3.3.1将酸敏损害模糊模式按照损害程度分为3个样板，见下表：表5 酸敏损害程度诊断标准酸敏指数0.30.30.70.7酸敏程度强中等弱3.3.2 计算酸敏损害模糊模式3个样板中每个样板9个特性向量的平均值，即其中，称为酸敏损害模糊模式的均值样板。表6 酸敏损害模式均值样板数据均值样板孔隙度渗透率SCI/S石英胶结物胶结类型颗粒分选性酸敏指数酸敏强度0.20650.110100.150.29640.150.030.27030.16140.799弱0.19030.462000.19080.51610.2810.06890.41890.14330.4062中等0.13860.03890.1340.0780.29640.33340.1480.39460.19320.09强u0.21400.274400.220.570.340.070.27030.16140.614待测3.3.3 计算对象u=(u1, u2, u9,)与均值样板之间的欧式距离表7 待测试对象u与各均值样板的欧氏距离0.14450.06540.1967令，则模糊模式的隶属函数为：3.3.4 最大隶属原则设是酸敏损害3个样板的模糊模式，是一被识别对象，若则认为优先隶属于。表8 待测试对象u对各模式的隶属度0.26540.66750从表中数据可看出待诊断对象的酸敏损害程度为中等，经过对比排序，也基本符合优先隶属于中等，次隶属于弱的实际情况。（2）隶属函数的构造隶属函数的确定在模糊数学应用中占有重要地位，如何恰如其分地定量刻划模糊性事物是利用模糊数学去解决各种实际问题的关键。本研究中采用样板法构造隶属函数。设是待识别对象全体的集合，给定上的个模糊子集（模糊模式），每一个对象的特性向量为：。从模糊模式中选出个样板：式中：第个模糊模式的第
