[发明专利]自动确定地层中层面的方法

说明书

本发明是关于根据地层的井孔壁图像或岩芯样品显象(development)确定地层(特别是地质地层)中的层面(bedding)的方法。更具体地说，它关心的是产生能非常准确地代表该地层中层面以及该层面边界的图象。

在地质地层中井孔壁的电学图象，例如使用被参考文献称作FMI(Full-bore Formation Micro Imager，全井地层微观图象产生器)和/或FMS(Formation Micro Scanner，地层微观扫描仪)并已由SCHLUMBERGER公司开发出来的工具所得到的图象，对于石油工业有巨大好处，因为这些图象中包含了丰富的信息。这些图象几乎独一无二地被构造分析人员用于精细确定井孔中的层面和破裂面的几何特性。

FMS和FMI工具使其能从井壁局部电导率的测量获取电学图象，为做到这一点，FMS和FMI各有4个用铰链连接的臂，对于FMS工具，每个臂装备有一个极板(pad)，对于FMI工具，每个臂装备有一个极板和一个折板(flap)(伴随极板)。FMS工具的极板每个有16个电极，而FMI工具的极板和折板每个有24个电极。在整个获取电学图象的过程中使用一个机械系统把所述工具的极板和折板支撑在井壁上。

井孔壁的电学图象是井孔壁的一个视图，当把井孔打开从而把井展开成一个平面时，该电学图象有一水平轴x代表极板的电极的方位分布，还有一个垂直轴y，沿着这一垂直轴y确定了井孔中工具的深度(位置)。一个井孔中井壁的一个FMS或FMI电学图象是由4个或8个极板图象重新构成的。由于在FMS工具的每个极板上有16个电极，在FMI工具的每个极板和每个折板上有24个电极，所以一个极板(极板或折板)图象是由16或24列(每个电极一列)和几千行构成。图象的每个象素的大小约为2.5mm²。对于FMS或FMI工具，垂直采样间隔是2.5mm，而横向采样移动间隔对于FMS工具是3.8mm，对于FMI工具是2.5mm。更一般地说，在前述(x，y)座标系统中，每个极板图象可以被认为是p个采样列(p代表该极板的电极数)，它们中的每一个沿着y轴排列，其沿着x轴的间距是对应于横向取样移动间隔的距离，每一列中的采样彼此分开的距离对应于该工具的采样间隔。

对电学图象进行分析是为了找出面不均匀性和点不均匀性。而不均匀性包括层面以及插入层面的地质地层破裂面；电学图象的其余部分代表点不均匀性，也就是与石油物理参数(孔隙度)变化或沉积学参数(例如生物扰动作用)变化有关的那些变化。

利用图象分析，在电学图象上呈现的面不均匀性可按照它们相对于图象背景的电导率、它们的清晰度(灰度对比度)、它们的组织(孤立的或是按家族分组的)、它们的频率(根据方向和深度确定的高频或低频)以及它们的能见度(在所有极板图象上可以见到或是只有在其中的一些极板图象上可以见到)来进行分类。

有4种重要的平面类型能彼此区分，它们在电学图象上有特别的特征，这就是：

·由图象背景中的低频变化识别出来的平面，它们在所有的极板上可以见到，这些平面被认定为层面边界；

·垂直的高频平面，一般具有低对比度，总是按家族来组织并在所有的极板上可以见到，这些平面代表处在分层(bed)之间的成层或平纹(lying)；

·切断层面的平面，它们有很高的电导率，对比度很高，孤立的或按家族来组织的，这些平面的大部分可归因于以导电泥浆填充的张开的破裂面；以及

·也是切断层面的平面，多多少少是孤立的，导电的或不导电的，往往对比度低，通常在所有极板上可以见到，这些平面被解释为被填充的破裂面，其电导率依赖于填充剂(胶结物)的性质。

当前述平面中的这个或那相平面与其轴线不与该平面垂直的圆柱状井孔壁交切时，在井孔壁图象上看到的交切线是由方程y＝d+Asin(x+φ)确定的正弦线，其中振幅A和相位φ分别对应于平面的倾角和方位角，而d是正弦线所在位置的深度。

“分层”的概念是野外地质学家或对地质地层岩芯样品进行工作的沉积学家为研究各沉积单元的沉积相所使用的基本概念之一。分层被定义为低频平面不均匀性。它们通常比成层(layering)有更高的对比度而且更厚，它们的厚度变化范围很大，例如几厘米到几米。分层的边界可以以灰度对比度来标记，显示出急剧的过渡或平滑的过渡；它们也可以简单地以组织结构的变化为其特征。

在井孔壁图象上人工拾取层面平面是一项基本技术，但这是很复杂和烦人的事。