基于主成分分析的測井曲線識別不整合面方法

姜虹

摘 要：本文介紹了利用測井曲線識別不整合面的方法。利用歸一化和主成分分析方法，對測井曲線進(jìn)行主成分提取，將主成分變量進(jìn)行最優(yōu)分割計算，構(gòu)建一條綜合分層曲線，通過分析綜合分層曲線數(shù)值與不整合面的對應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了對不整合面的識別。

關(guān)鍵詞：歸一化；主成分分析；綜合分層曲線；不整合面

0 引言

利用測井曲線識別不整合面需要優(yōu)選多條測井曲線，選取的原則：能夠綜合反映地層不整合的信息；且在不整合面附近的響應(yīng)特征出現(xiàn)明顯異常的變化。此方法優(yōu)點(diǎn)是信息量大且全面，但在對其進(jìn)行運(yùn)算過程中，變量多，反映的地層信息有所重復(fù)。因此，通過對多條測井曲線進(jìn)行主成分分析，利用降維處理，消除或減少重復(fù)信息，將多條測井曲線復(fù)合成少數(shù)幾個綜合變量，降維的同時基本不損失原始曲線所反映的地層信息。在此基礎(chǔ)上，對利用主成分分析提取出的少數(shù)幾個變量進(jìn)行最優(yōu)分割方法的計算，構(gòu)建的綜合分層曲線可以對不整合面進(jìn)行識別。

1 測井曲線識別不整合面方法

基于測井曲線及其對應(yīng)的地質(zhì)意義，在利用測井曲線識別不整合面時，需要選用以下常規(guī)曲線綜合分析來進(jìn)行劃分：AC、DEN、CNL、COND、RLML、RNML、GR、SP。由于各測井參數(shù)的量綱不同，不能直接將它們放在一起計算。因此，為了消除數(shù)量級差異給測井參數(shù)融合帶來的影響，需對測井參數(shù)進(jìn)行歸一化處理。

假設(shè)測井信號n個深度點(diǎn)中第i個深度點(diǎn)的第j條測井曲線數(shù)值為Xij，對選取的測井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理后，得出第i個深度點(diǎn)的第j條測井曲線數(shù)據(jù)歸一化結(jié)果為Xij[1]。

對以上8組數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理之后，以主成分累積方差百分比大于80%為準(zhǔn)，進(jìn)行主成分提取，見表1，選用變量F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3，這三個變量就能表征原來8個變量85.529%的信息，降維的同時，消除或減少重復(fù)的信息，提取了有效信息。

提取的主成分F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3的表達(dá)式如式（1-3，4，5），式中的變量Xi*都為標(biāo)準(zhǔn)化之后的變量，標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)則為，其中μi為樣本均值，Sij為樣本方差。

由自變量解釋能力數(shù)值可以看出，主成分F1主要反映了地層的孔滲以及巖性特征，主成分F2反映了地層的巖性及流體性質(zhì)特征，主成分F3則反映了一些補(bǔ)充信息。因此，選取F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3這三個主成分變量進(jìn)一步構(gòu)建綜合分層曲線。

將主成分分析得到的F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3這三個主成分變量，進(jìn)行最優(yōu)分割計算，構(gòu)建得到一條綜合分層曲線。曲線的極小值點(diǎn)，為最優(yōu)分割點(diǎn)，最小值位置對應(yīng)的深度，其地質(zhì)意義為地層變化最劇烈的位置，即為不整合面深度。

2 測井曲線識別不整合面的應(yīng)用

圖1中的綜合分層曲線是將某A井的8條測井曲線進(jìn)行主成分提取，得到F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3這三個主成分變量，運(yùn)用最優(yōu)分割計算對這三個主成分進(jìn)行處理得到一條綜合分層曲線，可以準(zhǔn)確識別出Es2/Es3不整合界面的位置在曲線的極小值點(diǎn)1197m處。結(jié)合地震及巖心分析等資料，劃分的不整合界面位置準(zhǔn)確。

3 結(jié)論

基于測井曲線及其對應(yīng)的地質(zhì)意義，優(yōu)選8條常規(guī)測井曲線，利用歸一化和主成分分析方法對其進(jìn)行處理后，有效提取了三個主成分，降維的同時提取了有效信息。將得到的主成分進(jìn)行最優(yōu)分割計算，構(gòu)建了一條綜合分層曲線，其極小值對應(yīng)深度為不整合面位置，從而實(shí)現(xiàn)了對地層不整合面的識別。

參考文獻(xiàn)：

[1]張蕾.濟(jì)陽凹陷下第三系不整合結(jié)構(gòu)測井評價[D].山東：中國石油大學(xué)（華東），2008：1-78.