模糊评判_模式识别方法在测井多参数评价油气层中的应用.pdf

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1、1988年6月孟油健球海才乡探第2 3卷第3期模糊评判、模式识别方法在参测井多参数评价油气层中的应用张运陶(四川南充师范学院化学系)张憋森叶礼萍(中国科技大学近代化学系)少摘要张运陶,张愁森,叶札萍:模糊评判、模式识别 方 法在浦井多参数评价油气层中的应 用,石油 地球物理勘探,23(3)1988:314一320利用刻井资料 评价油气层是石油勘探 与开发的重要环节。我们根据模糊数学的方法原理,编 制了一 组通用的模糊评判、模 式识别 的软件,将其 中的绘合评判法、隶属度 葬法应用 于浏井资料的油气层 评价,并以东渡油田的4 0个油层、2 3个 水层、n个油水同层 共7 4个样本为例,取 得了较

2、好的评 价效果。AB ST RACTZhangYuntao,Zba ngMa o sena ndYeL iping:Theap plieatlonof fuz zvdeelsionandPat ternre e ognitio nmethodstoevaluatingr es erv oirfrommulti一10g gingparameter s,O Gp,23(3)1988:314一320Toe valu atereser voirwiththeuseoflog gingdata15animPo rta nt1inkfor011e xPlorationanddev eloPment。ont

3、heba sisoffu zzyma-thematietheo ry,asetofgene r al一pu rposesoftwaresfo rfuz zyde eisio nandPatte r nree ognitionWe r ee omPiled,ofW hiehtheeompr ehe n sivede-eisiona ndmember sh iPvalu ealgo rithmsa r eu sedinevaluatingre se r-voirw iththeu seofloggingdata.7 4samPle sinDo ng Pu011field(4 0011reservo

4、irs,2 3wate rlayer sand11011一wate rlaye r s)wereev alu a-ted,andquitego odevalu ationr e s ultwasr eaPed。引言斌宁利用 测井资料评价油气层是石油勘探与开发的重要环节。近年来,国内油田进行油气层评价采用的数理统计方法 多为判别分析法,并取得了一 些较为满意的效 果一”,另外也有人应用了模糊数学的综合评判法“。由于判别分析对 测井参数 的准确度要求较本文于1987年7月27日收到.第2 3卷第3期张运陶等:模糊评判、模式识别方法在测井多参数评价油气层中的应用31 5庵高,因而使应用 范围受到局限

5、,而模糊数学方法具有对参数值准确度要求不 那 么严格的优点,但文献4提出的综合评判法需要 事先确定各参数对评价层(类)的隶属关系及评判用的权数分配,故难于推广。我们根据模糊数学的方法 原理,编制了一组通 用的模糊评判、模式识别软件,将其中的综合评判法、隶属度算法应用于测井资料的油气层评价,并以东渡油田的4 0个油层、2 3个水层、n个油水同层共 7 4个样本为例,取得了较好的评价效果。t模糊综合评判法的应用方法以欧阳健等在逐步判别分析法中所选择的岩性系数G、孔隙度价、侵人系数A、含 油饱和度S。四个参数构成因素集U=G,功,A,s。,将分别表示油 层、水层、油水同层的工、I、1 1 1类构成评

6、语集V二I,I,1 1 1。评判矩阵R二(r,)(i=z,2,3,4,j=i,2,3)是U至V的一个Fuzzy关 系,矩阵元ri表示从第种因素作出第了种可能的评判程度。R是由若千具有代表性的已知样本统计出的频率和各样本因素集代码求得。U中各因素在综合评判中的影响大小用U上的一个模糊子集A衷示,A=(a,a:内a)称为权数分配,a;即第i个因素的权。于 是,油气层评价的综合评判为、l.e s,I了了,J月J,J,J1214犷r rr/B二AR=a!aZa3a.)r 2r,r,r4lr 2=(b,b:b,)(1)B是v上的一个模糊子集,它是对G等四种因素综合考虑后作 出的工、I、1 1 1类各占多

7、大程度的评判。我们采用广义模糊运算模型求b,b,=乙a八r,(j=i,2,3)(2)玲,式(2)展开为b,=(a,八;,)(a:八rZ,)(a3八r3,)(a.八。,)此处运算符与八的意义分别为ab=min(1,a+b)a八b=min(a,b)根据式(2)计算b,(j二1,2,3)的大小,择优排序,就可以确定评判对象为工或I或1 1 1类.。鉴于通常不能事先较准确地知道各因素在综合评判中的影响大小,因此我 们把综合.可能 出现两个或两个以上的bi同为最大的情况,此时则无法确定评判对象的类别.316石油 地 球 物理 勘探1988年评判法设计为两个程序:一个由若干具有代表性的已知类别样本统计频率

8、,并用单纯形法寻求能使这些样本判别准确率(回报率)最好的最佳权数分配,供预测时间用,另一个则利用上一个程序的结果,对未知样本作出评判。前一个程序在统计回报率时,剔除了两个及两个以上七,同为最大的样本。后一个程序在评判时,对两个以上b,同为最大的样本给出不能判别的信息,另外对b,也作了归一化处 理。结果与讨论1.将此 7 4个样本进行分类,结果如下:(1)以平均权为初始权系数分配(程序自定),单纯形步长分别取。.15,0.2 0,0.2 5,0.7 0,作第一步搜索,其中步长为0.1 5时的回报率最高为94.5 9%,判准样本总数为7 0例。(2)取第一步搜索得到的高回报率对应的权数分配为初值,

9、缩小步长作第二次搜素,得到回报率为9 5.9 5%的更好的权数分配。现将两步搜索 的最好结果列于表1。两步搜索结果的有关傲据裹1夸令回报率判准样本数初始权数分配(%)总数油层水层油水同层第一步第二步平均数第一步得到的最 佳权 数分配1011卜卉攀井六下-1“Gl币A!5。1。一”一”一”299o26110”71o“71o“9611月.1,自.r r rOJOJ八O几On.1了勺才0口氏d匕dQ甘:性 月一匀O口OU2.在使用 文献5中所选择的四个变量的情况 下,综合评判法的分 类结果,最高正确分类数为7 1例,判谁率为95.9 5%,效果较好。虽然较逐步判别分析的正确归类 数稍差,但从过去所做

10、过这方面的工作来看,如果适当增选一些变量,很有可能提高综合评判的判准率 一,“。3.在使 用逐步判别所用的各样本数据进行综合评判前,对原数据作了代 码化处 理(计算机实现)。对G代码化原则为:代 码11 22 12值城G一1 0一1 0夏G一8一8(G一6一6簇G一4代码233 2334位域一4毛G一2一2簇G00(G22(G4代码434455 45值城4(G66(G88(G1 01 0夏GG机翻护第2 3卷第3期张运陶等:模糊评判、模式识别方法在测井多参数评价油气层中的应用3 17隶属度算法”的应用龟方法正态型 模糊变量x的隶属函数为,二)=。xnf一乒,L乙a-式中。为相应的方差。令Q=甲

11、Za(x一 x)(3)啥按泰勒级数展开,近似地 取前两项则有1一叹O0(x一x)当x一xa(4)!r、l、一一XA应 用到G种类型P种因素的情况中,则第011一一-二-一(x一x飞,)11一一,百一a了i(x一x几2扩)0类第种类型在第声种因素上 的隶属函数为当xx飞广一a,当x飞,一a;xx;,当x几,xx几2,(5)当x飞2,xx飞:,+a.,当x“2+a,镇x.r.少.胜.一一XA式中川)和刘 愁,分别为第第i个因素上的方差。j个因素的最小值和最大值,叶,二2时,时,为第类对于 一给 定待判样x“,设其p个 因素为川,x孟,就,则其对于第i种 类型的隶属度为、产、声八bl了l矛侣、了吸.

12、若户S一今A:!x=碧警户,“兮CS。=V(S)二ma x(S)i(云G则判该样本归属于第i。类。本算法 仍用文献 3选用的G,劝,A,S。四种因素。卜各类(分三类)今数 值衰2勺二卜、一今一、一一洲一。一添)一二议云门几一加叮赢下叹死砰五如O一卜28茄“理:68 0“3 705 7032 。570。669“6 66063 0。55 09857。o“3 2 0“5 3 0573215942 86 27 027 5 0318石、油地 球物理 勘探1988年续衰2G,A梦Xmi。X。“a2a一6。1631 8.7 8 068。2 3011。6 80一11。530一4。5 233。6 342。696

13、一1 254 3。66 0。4 7 7。6 5 0。3 44一8。7286。3 9 030。75 07。842一7。2124。1122 1。5 606。5 67一10。6100。8 4717。2 8 05。879夕注:表 中工、n、l分别表示 沁层、水层、油水同层,下表同.各样本类型、案口度及按隶属度归类表3样本 号类型I I IS。o归类10。97251。000 01。000 01。00001。0 00 01。0 0001。00001。00000.9 8221。0 0 0 00。00 0 D0。1 7180。00000。0 0 0 00。00 0 00.0 0000。6 1690。00 0

14、01.0 0 0 00。00000。0 0 000。0 0 0 00。000 00。000 00。0 0 0 00。0 0 0 00.00 0 00。0 0000。00 0 01。0 00 01。0 00 0l。00 00l。0 0 0 01。000 01。00000。88 761。0 0 0 0O。0 0 0 00。54 490。00 0 00。00 000。7 17 80。74 37O。605 80。67 7 91.00 0 00.99840。86 2 70。0 0 0 00。98831。00000。00001。00000。00001。00001.00 001。00 0 00。9 7 2

15、5l。000 01。00 0 01.0 0 0 0l。0000l。00习0l。00 0 01.000 00。99 841。00 0 01。0 0 0 01.00 0 01.00001。00001.00001。00 0 01。00 0 01。0 0 0 01。0 000IIIIIIII或1 1 1D IIIII 或皿II 或1 1 1Il l II或1 1 1工或1 1 1贾皿百且百l百1心畜1J.且甲1 1 1 n ln l110 nJ月任尸匀八b1ODO甘nUI上q OJJ任二J内btl八6OJ1工1几,土,1 丫l,l,1111111结果与讨论1。从4 0例油层中取 3 0例,2 3例水层

16、中取1 7例,1 1例油水同层中取8例,共 5 5例作为三种类型的已知分类样本,求得 的各刘,(即:.),对予(即介.x)和时,(以0表示),a,(用a表示)列于表2。第2 3卷第3期张 运陶等:模糊评判,模式识别方法在测井多参 数评价油气层中的应用31 9将其余的1 0例油层,6例水层和3例油水同 层 共1 9例作为未知分类样进行判别,各样的隶属度 和归 类 结果列于表3。2.将前而 5 5例已知样中的3 0例油层 和8例油水同 层划 为I类,1 7例水层 划为I类,求得各类的x。in,x ma x,口和。及 1 9例未 知样的隶属度 和归类结 果见表4及 表5 o各类(分二类)参数值表4,

17、。-一一一“G一一A一一s一产里一一一(“r1一38。一976一968一。60一38 O一2 59 0一6 63一“5 30“!6“O“3 7057。328。57 006 8 91878。一523“6 067012 530一“55。2 0005 750 0.797 065”o3:96“02 0165 62,5O0!6928o7 2。2“,0。,202“0 6各样 本类型、隶属度 及按隶属 度 归类表5样本 号类型归类1.且T月J万.10。97901.0 0 001.00001。00 001。0 0 001。0 0 001。00 001.0 0 0 01。0 00 01。00000。0 0 0

18、00。9 9 751。0 0 000。000 01。0 0 000。0 0 001。0 0 001。000 0l。00 000。9 3 920。0 0 0 00。0 0 0 00。00000。0 0 0 00。0 0 0 00。0 0000。0 0 0 00。00 0 00。00001。00001。00001。000 0l。00 001。000 01。000 00。8 7 971.0 0000。00 0 00.9 7 901。00001。000 01。0 0 001。0 0 0 01。0 0 0 01。000 01.0 00 0l。0 0 0 01。0 0001。0 0 0 01。00001。

19、000 01.00 0 01。0 0 0 01。0 00 01。0 0 0 01。00 0 01。00 0 0一|IIII或 III或IIII或II贫“皿百“二百皿百.皿9自qd力性尸O户 n iC八Q0-9曰,J月qta内bt了QQJ11确111111.111,1 1 1,11.13 20石油地球 物理 勘 探1988年3。从表3可见,用隶属度算法作油层、水层、油水同层三类判别,判准1 3例,判错l例,不能确定类别的有5例。但是不能确定的或错判的情况,都只涉 及 到“相近”的类别,即油层和油水同层、水层和油水同层,因此判别结果不会引起较大失误。显然,这里影响判准例数提高的原因是由于油水同层与

20、油层及水层在特征上的相近,因而在油水同层的已知样例数较少(此处 只有8例)的情况下,其分类参数x口i。,x二,a,a等不能使油水同层与油层或水层得到较严格的区分。因此,只 要能获得较多的具有代表性的油层、水层、油水同层 已知样,由此法求出各类的分类参数值,对未知样进行判别,能减少或避免出现不能确定的类别。例如,将油水同层与油层合并为工类,避开油层与油水同层相近特征的影响,作二类判别。表5给出的结果表明有1 6例判准,原作三类判别时不能确定归为油层 或油水同层的2例已能正确归类,剩下不能确定的三例(恰好是 三类判 别时不能确定的那三例)表明 了油水同层与水层相 近特征的影响。口乎结束语本文介绍了

21、Fu z:y综合评判法和隶属度算法在测井多参数评价油气层中的应用。从对实例的处理来看,效果较好,具有实用价值。这些方法与判别分析法等一样,用于储集层油气评价,无疑会为测井解释提供更多的可靠性依据,因此在测井解释中推广应用这些方法是颇 有裨益 的。一J.工.J,.人,自一.L口.J嘴飞J 工.J,.J工 胜l Je sJ臼以卜饰 7 6令.Jle e曰八八一OL,尸.rL10参考文献欧 阳健等:多元统计分析在测井油气评价及沉积环境分析中的应用概况,石油测井科技情报协作组第三次会议文集,1 9 8 4:2 51一 2 75欧阳健,吕健儒:测井多参数评价油气方法 及其应用,石油学报,(2)1982:

22、2836肖义越:应 用贝叶斯最佳 二次型判别函数识别油水层,地质科学,(l)1 98 2:8895伊广林:在储集层油气评价中模糊数学的应用,测井技术,(2)198 2:2 0 一2 9曾文冲等编:测井地层分析与油气评价,下册,石油工业部勘探培训中心,1982陈永义等:综合评判的数学模型,模糊数学,(1)1 9 8 3:6 1 一 6 9高如 曾:预测油气富集的数理统计法,石 油地球物理 勘探,(4)198 4:3 43一3 57,367张运陶,任健国,陈朝泰:利 用微机实现Fu zz y综合评判,石油地 球物理勘探,2 1(3)1 9 8 6:310一31 4叶礼萍,张运陶,张惫森:模糊综合评

23、判法试用于肝豆状核变性症的临床分型研究,计算机与应用化学,(3)1 9 88(待发表)汪培庄编:模糊集合论及其应 用,上海科技出版社,1 9 8 3:27 41988年作者介绍周彬忠硕士,1 9 61年生,1 9 8 3年毕业 于成都地质学院物探专业,现在成都地质 学 院应用 地球物理系任教,并从事复杂地区地震 波场的正演模拟和反演成像等研究工作。具国 明副主 任工程师,1 939年生,1964年毕业 于四川大学数学 系,现在江汉 石 油管理局物探公 司从事开发PE机的数据处理方法研究工作。傅才芳工程师,19 36年生,1960年毕业于北京地质学院地球物理 勘探系。现在物探局研究院 从事地震数

24、据处理方法的专题研究,发表过 多篇学 术论文。杨辉工程师,1 9 4 3年生,1 967年毕业 于北京石油学院物探专 业,现 在江 汉 油田物探公 司从事 地震资料综合研究工作。柯本,助理工程师,1 9 62年生,1 98 3年毕业 于大连工学院 应用数学 专业,现在石 油部物探局研究院从 事有限 元法 的研究工作。连绥仁工程师,19 40年生,19 6 2年毕业于清华大学自动控制系,1 96 6年于中国 科学院研究生毕业,发表过 多篇学 术论文,现在石油部物探局装备研究所从事可控震 源 的研究工作。张运陶讲师,1 948年生,198 1年毕业于 四川南充师范学院化学系,从事计算机化学及无机化

25、学的研究,现在四川南充师范学院化学系任教。颐培城工程师,194 2年生,1 9 6 6年毕业于 上海复旦大学物理 系,现在大港石 油管理局物探公 司计算中心方法室从事软件工作。金福娜工程师,1942年生,19 6 6年毕业 于北京石油学院勘探系 的石油 和天然气勘探专业。现在石油部物探局情报所从 事地 震地 层学 和综合地质解释等专题情报研究。王秀枕工程师,19 45年生,1 9 69年毕业 于北京石油学院勘探系矿场地球物理 专 业。现在大港石 油管理局物探公 司计算中心从 事 地震资料方法 研究工作。王成礼助理 工程师,1 9 6 3年生,198 3年毕业于山 东大学数学 系理论 数学专业。现在胜利油田地调处研究所从事方法程序研究工作。祝妞1 9 57年生,1 9 7 7年毕业于江 汉石 油地质学 校物探专业,现在辽河石 油勘探局物探公 司研究所从事资料解释工作。赵世华工程师,1 94 4年生,1 9 69年毕业于北京石油学 院物探专业,现在石油部物探局地调二处从事地震资料解释及综合研究工作。毕耳华19 57年生,1 9 82年毕业于长春地质学 院石油物探专业,现在地质矿产部第四物探大队从事计算机应用软件工作。王遵让工程师,194 1年生,1 9 65年毕业于西北 师范学院物理系。现在新疆 石油管理局 地 调处从事 地震仪 器维修与开发工作。.专.