层内差异法与聚类分析结合法的自动分层方法在煤田中的应用.doc

层内差异法与聚类分析结合法的自动分层方法在煤田中的应用 朱立峰朱立坤 （内蒙古煤田地质局勘测队内蒙古呼和浩特） 摘要：在利用测井资料进行岩性判别时，需要根据测井曲线进行地层划分。文章应用层内差异法与聚类分析结合法自动分层方法对鄂尔多斯地区某井田的测井曲线进行实际分层处理，用软件呈现出自动分层结果图，与地质岩心资料进行对比，统计出符合率。 关键词：煤田勘探；测井曲线；层内差异法与聚类分析结合法；自动分层；符合率 ：TN979.0：51246 绪论 （）选题的目的和意义。地球物理测井是煤田勘探的一种重要手段，在利用测井资料进行岩性判别和地质界线划分时，首要的一项工作就是根据测井曲线进行地层划分。原始的手工分层方法，不仅会由于不同测井分析工作者在使用分层曲线和掌握分层标准的不同造成分层结果的差异，而且与当前测井计算机处理解释技术高度发展的现实极不相适应。 文章以鄂尔多斯地区某井田为研究对象，应用层内差异法与聚类分析结合法的自动分层方法对测井曲线进行自动分层。 （2）测井曲线自动分层方法的研究现状。自从上世纪年代提出测井曲线的计算机自动分层以来，到目前已发展了很多分层方法，主要有：方差分析法；以测井曲线上相邻采样点测井数值的差异为依据，用曲线变换后的极值点（或过零点）作为分层界点，如极值小波分层方法和零通小波分层方法；沃尔什滤波方法。 层内差异法与聚类分析结合法的理论基础 层内差异法是假设同一地层的测井均值是相对稳定的，层内测井值变化不超过某一个允许误差（即由非地层因素引起的测井值误差），并认为每一层内采样值的均值代表该层的真实测井值。如某相邻采样点的测井值与该均值之差在允许误差范围之内，则认为该采样点属于这一个地层；否则，属于下一个地层。分层时，先选择纵向分辨率强的测井曲线（称为主动曲线）进行细分层，然后再兼顾其它测井曲线（称为被动曲线）的特点，把分层结果应用到其它曲线上。现以一条曲线的分层来说明。上述层内差异法可能把地层分得过细，把本属于同一层的地层划分为若干小层。为了得到合理的分层结果，在上述层内差异法分层基础上，再结合聚类分析法进行合理分层。 聚类分析又称群分析，是研究对样品（或观测指标）进行分类的一种多元统计分析方法。它根据一批样品的多个观测指标（变量），找出能够度量样品间相似程度的分类统计量，然后用此分类统计量把相似程度高的一批样品聚合为一类，把另一批彼此间相似程度高的样品又聚合为另一类；把关系密切的样品聚合到一个小的分类单位，关系较疏远的样品聚合为一个大的分类单位，直到把所有样品都聚合分类完毕为止。聚类分析的方法很多，该方法采用马哈拉诺比斯（）距离作为衡量已划分出的各小层间的相似程度的分类统计量，把相似程度高且相邻的小层合并为一层。 层内差异法与聚类分析结合法在某井田的应用 应用 （）选择测井曲线。鄂尔多斯地区某井田的岩性较为复杂，给该地区的自动分层研究增加了一定困难。笔者在参考鄂尔多斯地区某井田的测井曲线和岩心分析资料的情况下，选择井径好的井段来做研究。选择纵向分辨率较高的自然伽马曲线作为主动曲线，选择密度、侧向电阻率和单收时差曲线作为被动曲线。并对各条测井曲线做归一化处理。 （）层内差异法进行细分层。应用层内差异法对自然伽马测井曲线进行细分层。设已确定相邻几个采样点测井值（，），均属于第层，该层的允许误差为（），均值为，若（），则认为岩性无突变，应属于第层，并重新算出这个采样点的测井均值、方差及允许误差，再作下一点处理；若（），则认为岩性变化大，不属于第层，该层划分结束。应用语言编制程序得出细分层结果。 （）聚类分析。将自然伽马测井曲线进行细分层后，将分层结果应用到密度、侧向电阻率和单收时差曲线上。计算每相邻两个小层的马哈拉诺比斯距离。通过试验，确定出一个最小临界距离，当计算出的马氏距离小于或等于最小临界距离时，做并层处理；当计算出的马氏距离大于最小临界距离时，认为原分层合理，不做并层处理。再将每个层内的采样点分为三部分，以中间部分的平均值作为该层的测井值。 （）利用软件呈现分层结果。把层内差异法与聚类分析结合法的最终分层结果和每一层的测井值用软件呈现出来，再将录井和地质资料确定出的岩层界面和自动分层界面进行对比，统计出自动分层结果的符合率。 应用效果 鄂尔多斯地区某井田最新的钻井岩心描述井有口，它们的井号分别是：井、井和井。根据本地区的地质资料、岩心描述等资料对各口井的煤层组段测井曲线进行了分层处理。 说明：本文以下出现的井号，鉴于对该地区资料保密，所以出现的井号为代替的井号。 结果分析1；比较井段岩心分析分层结果和本次自动分层结果，实际采样间隔为，可以看到岩心描述资料分层界面数据为个，层内差异与聚类分析结合法自动分层界面数据是个，其中误差在内的数据有个。这一段自动分层结果的符合率是。 结果分析2；比较井段岩心分析分层结果和本次自动分层结果，实际采样间隔为，可以看到岩心描述资料分层界面数据为个，层内差异与聚类分析结合法自动分层界面数据是个，其中误差在内的数据有个。这一段自动分层结果的符合率是。 结果分析3；比较井段岩心分析分层结果和本次自动分层结果，实际采样间隔为，从地质资料来看是的薄煤层，是的薄煤层，是的薄层，测井曲线上没有什么大的波动，所以将它们分别与其上下围岩合并为一层。可以看到岩心描述资料分层界面数据为个，层内差异与聚类分析结合法自动分层界面数据是个，其中误差在内的数据有个。这一段自动分层结果的符合率是。 鄂尔多斯地区某井田井煤层组段测井曲线自动分层效果（见图、表）： 结论 本文以鄂尔多斯地区某井田的测井曲线为研究对象，利用层内差异法与聚类分析结合法的自动分层方法对实际测井资料进行了处理，再与岩心分析资料进行对比，统计出符合率。总体来看，较厚的层段可以比较准确地划分出来，m以下的薄层很难准确地划分出来。其原因是鄂尔多斯某井田区域较大，岩性类型较多，而且部分岩（煤）层的厚度较小，有部分取心处的井径有垮塌，造成部分测井方法的纵向分辨率在不同程度上的失真。这些因素最终导致了测井数据的失真变化，使自动分层结果不准确。但在一定区域内，较厚的层段用层内差异法与聚类分层结合法进行自动分层是有效的。 通过和地质岩心资料进行对比，层内差异法与聚类分析结合法的自动分层方法符合率在以上。所以，建议在鄂尔多斯地区某井田可以使用该方法进行测井曲线自动分层。 参考文献 1史清江，王延江，孙正义，等小波变换和沃尔什变换