GeoReveal成像處理軟件的開發(fā)及其應(yīng)用

　　(本文作者：王磊 趙中明 齊寶權(quán) 張樹東 川慶鉆探工程有限公司測井公司)

　　摘要：成像測井資料攜帶了豐富的井壁地層導(dǎo)電特性和聲波傳播特性的相關(guān)信息，與常規(guī)測井資料相結(jié)合可用于巖性識別、裂縫識別、薄層分析以及沉積構(gòu)造研究等方面，特別是對于裂縫孔洞型儲層的研究更具有獨特優(yōu)勢。GeoReveal解釋平臺的聲電成像處理軟件，通過對成像資料預(yù)處理、數(shù)據(jù)處理、圖像合成、圖像動態(tài)增強、圖像繪制、交互解釋以及定量分析，來實現(xiàn)對各種構(gòu)造和地質(zhì)目標的解釋評價工作。在川西北地區(qū)JLS構(gòu)造下侏羅統(tǒng)珍珠沖段(3287～3300m)礫巖儲層的應(yīng)用表明，該軟件處理資料速度快，人機交互處理靈活，解釋評價方便快捷，定量計算參數(shù)準確，比國內(nèi)外同類軟件有著更好的實用性。

　　關(guān)鍵詞：GeoReveal解釋平臺;成像測井;圖像增強;交互解釋;頻譜分析;應(yīng)用;效果

　　成像測井以陣列電子掃描技術(shù)或超聲波得到井周的二維圖像，對井壁達到0.2in(1in=25.4mm，下同)的分辨率，能夠精細地描述儲集層巖電特性的細微變化，方便用于巖性識別、裂縫識別、裂縫有效性分析、構(gòu)造分析、沉積相分析以及地應(yīng)力分析等[1～2]。3大石油測井服務(wù)公司Schlumberger、Atlas以及Halliburton具有各自的成像測井儀及相應(yīng)的成像處理軟件，但以Schlumberger的FMl效果最好。

　　為打破國外公司對成像處理技術(shù)的壟斷，川慶鉆探工程有限公司測井公司研發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的GeoReveal成像處理軟件。該軟件是GeoReveal解釋平臺核心組成之一，操作直觀簡潔、方便，可處理國內(nèi)外各種主流的成像測井資料，完成從數(shù)據(jù)解編、圖像處理、交互解釋、定量評價分析等一系列解釋評價工作，該軟件主要內(nèi)容分為資料處理與解釋評價兩部分。

　　1 成像資料處理

　　GeoReveal成像處理軟件在開發(fā)的過程中，針對國內(nèi)主流成像測井儀的設(shè)計原理、儀器結(jié)構(gòu)及測井方式，完成了成像資料預(yù)處理、圖像合成、圖像動態(tài)增強以及圖像繪制等一系列功能模塊。形成了一套功能強大、運行穩(wěn)定的成像測井資料解釋處理系統(tǒng)。系統(tǒng)采用鏈式管理結(jié)構(gòu)(圖1)，提供給用戶方便、靈活的、交互性強的人機界面。

　　1.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理

　　聲電成像測井?dāng)?shù)據(jù)預(yù)處理是軟件的基礎(chǔ)部分，在測井資料進行圖像處理前對數(shù)據(jù)進行的一系列深度校正，主要包括：電扣深度校正、極板深度校正、自動相對深度校正、人機交互相對深度校正、加速度自動校正等功能模塊，其中尤以加速度校正模塊最為關(guān)鍵。加速度校正實質(zhì)就是消除測井儀在非勻速運動所產(chǎn)生的微電阻率曲線畸變影響，恢復(fù)原始采樣數(shù)據(jù)和真實深度位置。通過計算每個紐扣電極測量值的有效深度，消除非勻速運動產(chǎn)生的畸變。常用深度曲線計算方法有兩種：①對儀器運動的加速度作兩重積分;②對相鄰兩排紐扣電極的測量響應(yīng)相關(guān)對比。成像處理軟件已分別設(shè)計兩個相互獨立功能模塊，用戶可以根據(jù)需要應(yīng)用。

　　聲電成像測井?dāng)?shù)據(jù)預(yù)處理還包括在進行圖像合成前對數(shù)據(jù)進行的質(zhì)量檢測和自動校正，特別是微電阻率掃描成像必須經(jīng)數(shù)據(jù)處理將各極板數(shù)據(jù)合并才能進行全井眼的圖像合成，主要包括微電阻率掃描成像測井電扣質(zhì)量檢測、微電阻率掃描成像測井極板數(shù)據(jù)合并、微電阻率掃描成像測井極板均衡校正、聲電成像測井?dāng)?shù)據(jù)濾波處理等功能模塊。尤其值得一提的是，軟件具備小井眼圖像幾何校正和STAR系列電阻率成像的增益恢復(fù)校正特色技術(shù)。

　　1.2 圖像合成

　　圖像合成主要包括數(shù)據(jù)矩陣的歸一化處理、圖像合成(數(shù)據(jù)矩陣的配色技術(shù))、圖像方位校正、圖像井眼幾何校正等功能模塊。其中，圖像配色技術(shù)直接關(guān)系到圖像視覺效果，如區(qū)域的亮度、輪廓等。優(yōu)化后的配色方案可以使地質(zhì)構(gòu)造的特征更加明顯。成像測井資料的調(diào)色板通常為黑棕黃白4種基本色塊形成色標區(qū)間，其中核心技術(shù)主要是中間色彩的插值技術(shù)，GeoReveal成像處理軟件涵蓋了4種不同的插值技術(shù)(線性插值、180°的余弦插值、階梯插值、反向插值)并且形成了相應(yīng)的軟件模塊，提供8種常見的色標配色方案，可自定義圖像合成所使用的色標以突出顯示某一地質(zhì)特征。

　　1.3 圖像增強處理

　　圖像增強技術(shù)目的是使圖像均勻，擴大圖像動態(tài)范圍，擴展對比度。常用方法是基于直方圖的變換的對比度拉伸法和直方圖均衡法，對于灰度集中時比較適用[3]。當(dāng)細節(jié)信號(高頻，例如巖石紋理、細微壓裂縫)集中在較窄的灰度范圍內(nèi)并且集中的灰度范圍在整個灰度級空間內(nèi)，使用上述的兩種方法無法對不同的區(qū)域內(nèi)像素進行不同程度的放大或者縮小，而小波分析對比增強算法能有效地解決這一問題，其原理是先應(yīng)用小波分解技術(shù)提取細節(jié)信息，通過小波分解，使某種分辨率下難以區(qū)分的特征在另一種分辨率下將很容易被區(qū)分和檢測，既保留圖像的整體特征，又得到各個分辨率上的細節(jié)。然后對細節(jié)信號進行增強放大后，再重構(gòu)到原圖中。

　　1.4 圖像繪制

　　GeoReveal成像處理軟件提供常規(guī)的兩種圖件：靜態(tài)平衡圖像和動態(tài)的加強圖像。靜態(tài)平衡圖像采用全井段的統(tǒng)一配色，目的是反映全井段的相對電阻率的變化;動態(tài)的加強圖像為解決有限的顏色刻度與全井段大范圍的電阻率變化之間的矛盾，一般采用每半米井段配色，所形成的動態(tài)圖其分辨能力很強，常用于詳細的地層分析。另外，軟件還具備多井繪圖模式下的全井段三維圖像動態(tài)旋轉(zhuǎn)功能，可以更為直觀地觀察井壁電性特征變化。

　　2 成像資料解釋評價

　　成像測井可提供大量的信息用于地層定性、定量評價，GeoReveal成像處理軟件可完成傾角處理、地質(zhì)特征人工交互解釋以及聲波成像井眼穩(wěn)定性分析(圖2)等信息的提取，而且具有裂縫參數(shù)計算、特殊巖性體積含量計算以及孔隙度頻譜分析等一系列定量評價模塊。

　　2.1 微電阻率成像傾角處理

　　地質(zhì)沉積層理的自動識取主要是針對國外3家測井公司的電成像資料進行傾角分析，同常規(guī)傾角測井相比具有縱向分辨率高、計算準確等特點。GeoReveal電成像處理軟件采用了電導(dǎo)率曲線相關(guān)對比計算高程差的方法進行常規(guī)傾角資料的處理，計算首先進行相關(guān)性分析，然后電導(dǎo)率曲線自動優(yōu)選，保證可信的相關(guān)系數(shù)進行傾角計數(shù)和傾角質(zhì)量分析。同一深度只要有3條電導(dǎo)率曲線正常就可以計算出可靠的地層傾角。

　　2.2 圖像交互式解釋

　　成像測井圖像人機交互分析主要指在圖像上進行的地質(zhì)特征交互解釋和指定井段的地質(zhì)沉積層理的自動識取。地質(zhì)特征交互解釋包括：地質(zhì)沉積層理的人工識取及產(chǎn)狀自動計算;規(guī)則裂縫的人工識取及產(chǎn)狀自動計算;網(wǎng)狀縫及不規(guī)則縫的交互解釋等功能模塊。

　　2.3 裂縫參數(shù)定量計算

　　針對裂縫性儲層的特點，電成像資料不僅能夠識別裂縫、劃分裂縫類型、確定裂縫發(fā)育層段，還能夠用于裂縫定量分析，計算裂縫參數(shù)[4～5]。裂縫參數(shù)計算主要有裂縫張開度、裂縫視孔隙度、裂縫密度、裂縫長度等。

　　2.4 孔隙度頻譜分析

　　標定的電阻率圖像利用Archie模型可轉(zhuǎn)變?yōu)榫芤暱紫抖葓D像，通過對儲層孔隙分布頻率譜統(tǒng)計分析，確定基質(zhì)孔隙與次生孔隙的分界點，從而確定原生孔隙與次生孔隙比率、次生孔隙率、視原生孔隙以及視總孔隙。孔隙頻率分布曲線只有一個峰值，說明僅發(fā)育原生孔隙、而峰值帶的寬窄反映非均質(zhì)性的強弱，峰值帶寬說明非均質(zhì)性強，反之亦然。在孔隙度頻譜分析中，孔隙率值的分布是以不同大小孔徑的孔隙來度量的，通?？捎貌煌陌俜直?20%，40%，60%，80%)來表示(圖3)。

　　3 軟件應(yīng)用實例

　　圖，1為川西北地區(qū)JLS構(gòu)造某井珍珠沖組3287～3300m礫巖儲層常規(guī)測井與電阻率成像成果圖，通過GeoReveal電成像處理軟件處理的成像圖可識別該段巖性為礫巖，常規(guī)測井資料指示物性較差，電成像成果圖顯示礫內(nèi)縫、礫緣縫以及穿礫縫發(fā)育，孔隙頻譜峰展布較寬，表明次生孔隙較發(fā)育，錄井顯示“氣測異常”，結(jié)合其他資料該段綜合解釋為氣層。根據(jù)試油資料，該段產(chǎn)氣1.58×104m3/a，驗證了解釋結(jié)論的正確性。

　　4 結(jié)束語

　　GeoReveal成像處理軟件的研發(fā)不僅提供了便捷的資料處理分析工具，更為成像測井各種新方法的應(yīng)用搭建了平臺，為用戶進行更為深化研究提供技術(shù)支撐。目前國內(nèi)主流的成像處理都朝著更為精細的方向發(fā)展，不斷加強圖像處理技術(shù)，提升圖像顯示效果。同時更為深入地進行各種定量分析，如將巖心刻度與圖像分析技術(shù)相結(jié)合，可以更好的評價溶蝕孔洞、裂縫等地質(zhì)目標;與其他測井資料相結(jié)合，確定沉積特征和沉積環(huán)境，量化分析沉積相;分析構(gòu)造和地應(yīng)力等。后續(xù)還有很多研究T作需要開展，不斷完善和優(yōu)化軟件各種功能，以促進成像測井在地質(zhì)勘探領(lǐng)域更為廣泛的應(yīng)用。

　　參考文獻

　　[1] 石油測井情報協(xié)作組.測井新技術(shù)的應(yīng)用[M].北京：石油工業(yè)出版社，1998.

　　[2] 張守謙，顧純學(xué)，曹廣華.成像測井技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：石油工業(yè)出版社，1997.

　　[3] 章毓晉.岡像處理和分析[M].北京：清華大學(xué)出版社，1999.

　　[4] 閆建平，蔡進功，首祥云，等.成像測井圖像中的裂縫信息智能拾取方法[J].天然氣工業(yè)，2009，29(3)：51-53.

　　[5] 張樹東，司馬立強，劉萍英，等.基于測井新技術(shù)解釋有效裂縫發(fā)育規(guī)律[J].西南石油大學(xué)學(xué)報，2007，29(1)：23-25.

　　(本文作者：王磊 趙中明 齊寶權(quán) 張樹東 川慶鉆探工程有限公司測井公司)