一种地层组分最优化确定方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种地层组分最优化确定方法及装置，属于油气勘探测井技术领域。【背景技术】
[0002] 地层组分定量确定是储层测井解释的基础和关键。通过对地层矿物、流体含量的 确定，并据此确定地层孔隙度、饱和度等参数，能够直接指导有效储层识别、油气层预测分 析以及油田区域评价，对油气田勘探开发具有十分重要的意义。
[0003] 目前，利用测井资料确定地层组分含量通常采用的方法是测井最优化处理方法， 它是将所有的测井信息、误差及地区地质经验综合成一个多维信息复合体，利用数学领域 的最优化技术求取满足地层条件的最优解释结果。
[0004] 用于测井的最优化处理方法的基础是依据地层模型建立的各类测井响应方程，该 测井响应方程表征了测井响应与地层特性参数之间的定量关系，通过测井响应方程能够确 定最优化处理结果与实际地层的符合程度。但是在现有的最优化处理方法中，测井响应方 程普遍只是采用预先定义的几类固定的形式。尽管在这些固定的形式在设计时都尽量为用 户提供了多种模型方程，但在实际应用中仍存在以下问题：首先，已有的测井响应方程都是 基于传统经典模型建立的，因而其适用范围有限，在很多复杂类型储层中应用效果不理想； 其次，预定的模型公式无法在所有油田、地层都适用，因为不同研究区存在其特定的形式； 最后，在测井解释中，通常还包括了很多根据岩石物理分析资料建立的经验公式，现有的最 优化处理方法中欠缺对这些公式的处理能力，因而限制了该方法的应用范围和处理精度。
【发明内容】
[0005] 本发明为解决现有的测井最优化处理方法存在的测井响应方程模型固定、适用范 围有限、处理精度较差的问题，进而提出了一种地层组分最优化确定方法及装置，具体包括 如下的技术方案：
[0006] 一种地层组分最优化确定方法，包括：
[0007] 根据待测地层的岩心分析资料及地质条件建立地层岩石组分模型，并确定参与模 型确定的测井曲线；
[0008] 确定所述参与模型确定的测井曲线对应的测井响应方程表达式；
[0009] 解析并记录存储所述测井响应方程表达式；
[0010] 根据经过解析的所述响应方程表达式建立最优化问题的目标函数，并通过迭代算 法求解所述目标函数，以确定所述待测地层的最优组分含量。
[0011] 在本发明所述的地层组分最优化确定方法中，所述测井曲线包括：自然伽马测井 曲线、深侧向电阻率测井曲线、浅侧向电阻率测井曲线、密度测井曲线、中子测井曲线或元 素俘获能谱测井曲线中的至少一种。
[0012] 在本发明所述的地层组分最优化确定方法中，所述测井响应方程为：
[0013]
[0014] 其中，表示测井响应方程的值；F表示待测地层的地层矿物及流体的组分含 量；//巧表示测井响应方程的表达式形式，并包括地层矿物和流体组分变量、数字、运算 符以及参数符号。
[0015] 在本发明所述的地层组分最优化确定方法中所述解析并记录存储各响应方程表 达式包括：
[0016] 对所述测井响应方程的表达式进行解析，并转义为用于计算机运算的后缀表达 式；
[0017] 将所述后缀表达式中的每个元素通过数据结构体记录并保存为动态数组的存储 结构；
[0018] 遍历所述后缀表达式的存储结构，并根据求导规则确定每个元素之间的组合关 系，从而确定所述后缀表达式的偏导形式。
[0019] 在本发明所述的地层组分最优化确定方法中，所述优化问题的目标函数包括：
[0020]
[0021]
[0022] 其中，尸(f)表示目标函数；/表示使目标函数获得最小值时的取值；t"表示根据 所述测井响应方程确定的各类测井方法的响应方程值；U表示实际测井测量响应值;w1表 示所述测井曲线在最优化模型中的权重系数；η表示求解的测井曲线的数量。
[0023] 在本发明所述的地层组分最优化确定方法中，所述地层岩石组分模型还包括附加 约束条件，所述附加约束条件为：
[0024]
[0025] 其中，表示约束条件；Ck表示约束条件系数矩阵；f表示待测地层的地层矿 物及流体的组分含量；bk表示约束条件边界。
[0026] 在本发明所述的地层组分最优化确定方法中，通过迭代算法求解所述目标函数包 括：通过惩罚函数法将所述目标函数转化为无约束问题的表达式：
[0027]
[0028] 其中，Μ表示惩罚因子：
并表示惩罚函数，当f满足 约束条件A(τ"）<G时，惩罚项if⑵=〇 ;当F不满足约束条件(?S◎时，惩罚项 #/ _P(i?) > 0且随Μ的增大而增大；cn表示约束条件的数目。
[0029] 在本发明所述的地层组分最优化确定方法中，通过迭代算法求解所述目标函数还 包括：通过Levenberg-Marquardt算法进行迭代增量可以表示为；
[0030] (JTJ+μ·I) ·h= _JTR
[0031] 其中，J表示R的Jacobi矩阵；I表示单位矩阵；μ表示阻尼因子，
在本发明所述的地层组分最优化确定方法中，通过迭代算法求解所述目标 函数还包括：
[0032] 对每个处理深度点的一组初始设定的地层组分含量值进行第一次迭代，将各地层 组分含量值代入解析存储的偏导表达式中，获得矩阵J;
[0033] 通过迭代增量求取当前迭代增量并转入到下一次迭代；
[0034] 当迭代地层组分值满足精度要求且满足附加约束条件时，即求解得到最优的地层 组分含量。
[0035] 一种地层组分最优化确定装置，包括：
[0036] 测井曲线确定单元，用于根据待测地层的岩心分析资料及地质条件建立地层岩石 组分模型，并确定参与模型确定的测井曲线；
[0037] 响应方程确定单元，用于确定所述参与模型确定的测井曲线对应的测井响应方程 表达式；
[0038] 解析单元，用于解析并记录存储所述测井响应方程表达式；
[0039] 最优含量确定单元，根据经过解析的所述响应方程表达式建立最优化问题的目标 函数，并通过迭代算法求解所述目标函数，以确定所述待测地层的最优组分含量。
[0040] 本发明的有益效果是：通过建立地层岩石组分模型并确定对应的测井响应方程， 再通过表达式解析法解析并记录存储测井响应方程表达式，然后建立最优化问题的目标 函数，通过迭代算法求解，从而获得待测地层的最优组分含量，不仅能够对用户自定义的测 井响应方程进行最优化处理，适用范围较大，而且具有较高的处理精度。
【附图说明】
[0041] 图1是以示例的方式示出了地层组分最优化确定方法的流程图。
[0042] 图2是实施例一所述的地层组分最优化确定方法的流程图。
[0043] 图3是实施例一提供的典型岩心含水饱和度-电阻增大率实验测量解结果示意 图，其中的横坐标表示含税饱和度（Sw)，纵坐标表示电阻增大率（I)，圆点表示岩电实验结 合，实曲线表示最优饱和度方程拟合结构，虚曲线表示Archie公式拟合结果。
[0044]图4是实施例一提供的表达式解析的流程图。
[0045] 图5是实施例一提供的A井地层矿物及流体组分含量结果与实验分析结果对比 图。
[0046] 图6是实施例二提供的地层组分最优化确定装置的结构图。
【具体实施方式】
[0047] 结合图1所示，本实施例提供的地层组分最优化确定方法包括：
[0048] 步骤11，根据待测地层的岩心分析资料及地质条件建立地层岩石组分模型，并确 定参与模型确定的测井曲线。
[0049] 对于预定的待测地层，可以获取的测井数据及实验分析数据包括：待测地层的常 规、电成像等测井数据以及岩心、流体实验分析数据。根据待测地层的岩心、流体分析数据 及地质条件，可以确定待测地层的岩石的主要矿物组成类型、微量矿物类型以及地层流体 类型，从而建立用