[发明专利]基于模糊C均值聚类的碳酸盐岩流体识别方法

说明书

技术领域

本发明属于石油勘探领域，涉及将混沌量子粒子群优化算法与模糊C均值聚类算法相结合，并引入到碳酸盐岩流体识别当中，为充分利用多种叠前弹性信息实现碳酸盐岩流体识别提供了一种新的研究思路。

 

背景技术

利用地震资料进行流体识别是油气勘探最重要的研究工作，由于叠前AVO/AVA反演保留地层的横波信息，对储层流体变化特征具有敏感性，因此AVO技术已成为流体检测的重要地球物理手段之一。

国内外一些学者对利用叠前弹性信息进行流体识别做了大量深入的研究工作，提出了利用多种敏度流体识别因子来对流体进行直接检测(Goodway，1997；宁忠华，2006；李景叶，2008；贺振华，2009)，在一些地区取得了较好的应用效果。但是在实际应用中很难根据实际情况选择合适的流体识别因子，特别是针对塔里木复杂碳酸盐岩储层，利用单一的流体识别因子来进行流体预测应用效果并不理想。目前相对成熟而有效的方法是将岩石物理分析与叠前弹性反演结合，优选敏感流体识别因子进行交汇来进行流体的预测。首先，通过精细的岩石物理分析进行流体替代研究，正演模拟储层内饱和不同流体性质（油、气、水）时的各种叠前弹性参数；然后评价各种弹性参数对储层岩性和流体的敏感程度，通过交汇分析优选敏感的两种流体识别因子组合；最后，在叠前弹性反演结果基础上，在井旁道上提取的相应的敏感流体因子进行交汇，圈划出饱气、饱油和饱水储层的范围，从而得出研究区内的流体分布综合预测结果(江伟，2010；郎晓玲，2010；王军，2011)。

该方法与叠后流体识别方法相比有了很大的进步，但是在塔里木碳酸盐岩流体识别中的实际应用效果却不是很理想。分析其主要有以下几点原因：①岩石物理研究是做好叠前反演的基础保证，而塔里木碳酸盐岩储层次生孔隙结构（溶蚀孔、洞、缝）复杂，这会对碳酸盐岩储层的岩石物理分析及纵横波速度的预测带来相当大的难度，在计算过程中不可避免的带来误差，其准确程度会对叠前反演结果起到重要的影响；②岩石物理正演分析所依据的测井数据频率较高（通常为1kHZ-20kHz），而地震资料在深层往往存在较大频散而导致频率较低（通常为10HZ-80Hz），测井数据与反演结果在数值范围上会存在一定的差异，因此在实际进行流体识别时所利用的交汇数据是从叠前反演结果中提取，导致在敏感流体因子交汇图中所圈定的饱含不同流体性质的范围与岩石物理正演分析中所圈定的范围是不同的，为了得到较好的流体识别效果，必须根据已知井揭示的流体信息进行标定，不断修改交汇图中的流体分布范围，以达到最佳的匹配效果，，在这样操作过程中不可避免带来人为影响因素；③通过叠前AVO/AVA反演能够计算出多种叠前弹性参数，其中包含了丰富的流体信息，但常规叠前流体识别方法最终优选两种对流体识别相对比较敏感的两种叠前参数交汇，从而对流体分布进行预测，并没能充分利用丰富的叠前信息，造成流体识别的精度不高。

 

发明内容

针对模糊C均值聚类(FCM)算法对初值敏感和易陷入局部收敛的缺点，本发明将FCM算法和混沌量子粒子群(CQPSO)算法有机结合，提出了一种基于混沌量子粒子群的模糊C均值聚类(CQPSO-FCM)方法，该方法利用混沌粒子群算法来初始化隶属度矩阵，能够有效解决模糊Ｃ均值聚类算法对初始化敏感的问题，并具有很强的搜索全局最优解的能力，有效提高了模糊分类能力。并将改进的模糊C均值聚类算法引入到碳酸盐岩流体识别当中，提取已知钻井揭示的流体性质与叠前弹性参数之间的关系，能够计算出待辨别样本属于各流体性质的概率分布。经证实，该方法可对流体识别的不确定性进行评价，能够显著提高碳酸盐岩流体识别的精度，从而可以降低勘探风险，具有很好的实际应用价值，为充分利用叠前弹性信息实现复杂碳酸盐岩流体识别提供了一种新的技术方法。

本发明实现上述目的的具体实施方案如下：

步骤1：对地震资料进行叠前保幅偏移，抽取共反射点CRP道集；

步骤2：进行叠前AVO反演，基于反演结果：纵波阻抗、横波阻抗、密度数据体，计算出多种流体因子；

步骤3：根据钻井所揭示的流体性质实际情况，选取研究区已钻井作为训练样本，并提取各井储层段所对应的流体因子进行两两交汇，依据敏感性和独立性原则，优选对流体性质识别敏感、能够反映流体性质本质特征并相互之间独立的作为敏感流体识别因子组合；

步骤4：利用混沌映射初始化模糊C均值聚类的隶属度矩阵，对优选敏感流体识别因子组合在高维空间内进行分析，计算各聚类中心以及样本距各聚类中心的距离，判断训练样本的流体性质，当满足结束条件时转入步骤6，否则转入步骤5；