一种基于测井基础数据的地质甜点定量评价方法

1.本发明属于水力压裂技术领域，涉及一种基于测井基础数据的地质甜点定量评价方法。


背景技术：

2.地质甜点评价主要可以通过地层孔隙、含气以及泥质三大方面进行评价，这三方面主要是采取一定的方法通过测井基础数据与它们之间的关系开展测井解释。通过获取的测井资料中不同的物理参数，比如声波时差、自然伽马、密度、井径、相位电阻率、振幅电阻率以及平均中子孔隙度等各种参数来对地层孔隙、含气以及泥质三大方面进行评价，最终通过这三大方面对储层的地质甜点进行定量评价。但是在储层特征解释时往往需要用到多个测井参数，实际解释工作繁琐而复杂。
3.目前国内外对地质甜点的评价主要是通过储层的孔渗特征来评价储层的地质甜点，但是大量研究及开发实践表明，仅采用单一参数难以有效表征储层的孔渗特征，仅采用孔渗参数难以有效评价储层，对储层地质甜点定量评价模糊。因此有必要提出一种基于测井基础数据的地质甜点定量评价方法，更为精确的开展储层的地质甜点评价。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于测井基础数据的地质甜点定量评价方法，借助因子分析法的原理和特征，在保证数据信息丢失最小的原则下，对多个变量进行降维处理，进而达到简化分析的目的。本发明通过使用因子分析法来实现用少数几个因子参数来识别和评价储层的地质甜点，提高了储层的地质甜点评价的准确度。
5.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种基于测井基础数据的地质甜点定量评价方法，该方法将测井基础数据中声波时差、自然伽马、密度、井径、相位电阻率、振幅电阻率以及平均中子孔隙度为样本，将样本数据归一化之后，利用因子分析法通过降维方式从测井基础数据中提取出三类因子，以此代表所有测井数据所表示的信息；并通过分析各测井参数的权重明确因子的物理意义，建立储层因子分析法“甜点”识别模型；计算得出各因子的值经过归一化处理后将取值控制在0-1之间，根据各因子的权重计算出最终的地质可压性指标，并设置评级指标定量评价储层的地质可压性。
7.该方法具体包括以下步骤：
8.s1：提取与地质甜点评价相关的常规测井数据，即提取声波时差、自然伽马、密度、井径、相位电阻率、振幅电阻率以及平均中子孔隙度为样本，并将样本数据进行标准差归一化处理；
9.s2：采用kmo检验以及巴特利特检验判断各样本之间是否具有较强的相关性，是否适合使用因子分析法提取共性因子；
10.s3：根据标准差归一化处理后的数据建立相关系数矩阵，并计算出矩阵所有的特
征值以及特征向量，且计算出其方差贡献率和累计方差贡献率，根据特征值需大于1的原则提取几个因子作为共性因子；
11.s4：根据所计算出来的所有特征向量建立载荷矩阵，使用最大方差法旋转得到旋转后的载荷矩阵，并通过回归估计法计算出因子得分矩阵；
12.s5：根据因子得分矩阵及各样本之间的相关关系确定共性因子的物理意义，并计算出各因子的值，并根据各因子对地质可压性的正负相关性，采用归一化处理各因子的值；
13.s6：根据共性因子的方差贡献率和累计方差贡献率计算出各因子所占的权重，计算出地质可压性指数，并设置地质可压性评级指标。
14.进一步，步骤s1中，将样本数据进行标准差归一化处理的表达式为：
[0015][0016][0017]
其中，s为标准差，xi表示样本数据，i＝1,
…
,n，表示样本平均值，n表示样本个数，zi为归一化后的样本数据。
[0018]
进一步，步骤s2中，kmo检验的表达式为：
[0019][0020]
其中，m为kmo值，r和q分别是所有特征皮尔逊相关系数和偏相关系数的平方和，r
ij
为变量的皮尔逊相关系数，q
ij
为控制剩余变量的偏相关系数，n表示样本个数。
[0021]
当m大于0.5时，说明适合使用因子分析；反之则不适合；
[0022]
巴特利特检验：
[0023][0024]
其中，c为相关系数矩阵；
[0025]
根据自由度以及统计值，通过查询卡方分布表得到近似的巴特利特检验的伴生概率，根据伴生概率与显著水平的关系，判断是否适合因子分析。
[0026]
进一步，步骤s3中，根据标准差归一化处理后的数据建立相关系数矩阵并计算出矩阵所有的特征值λ1,λ2,
…
,λn以及特征向量μ1,μ2,
…
,μn，且计算出其方差贡献率vcri和累计方差贡献率ccri，提取前三个因子作为共性因子；
[0027]
[0028][0029]
进一步，步骤s4中，根据所计算出来的所有特征向量建立载荷矩阵a0，使用最大方差法旋转得到旋转后的载荷矩阵a，并通过回归估计法计算出因子得分矩阵g；
[0030][0031][0032][0033]
其中，a
0nh
表示旋转前的矩阵元素，a
nh
表示旋转后的矩阵元素，μ
hn
表示特征向量。
[0034]
进一步，步骤s5中，根据各因子对地质可压性的正负相关性，采用归一化处理各因子的值，具体为：
[0035]
正向指标计算公式：
[0036][0037]
负向指标计算公式：
[0038][0039]
其中，s为归一化之后的参数值，x为原始参数值，x
min
为参数中的最小值，x
max
为参数中的最大值。
[0040]
本发明的有益效果在于：本发明从测井基础数据的角度，利用因子分析法的原理，建立了孔隙因子、含气因子以及泥质因子的评价模型，最终建立地质甜点评价模型。本发明通过使用因子分析法来实现用少数几个因子参数来识别和评价储层的地质甜点，提高了储层的地质甜点评价的准确度。
[0041]
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
[0042]
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
[0043]
图1为本发明基于测井基础数据的地质甜点定量评价方法流程图；
[0044]
图2为碎石图；
[0045]
图3为本发明实施例中三类因子分级示意图；
[0046]
图4为本发明实施例中地质可压性分级示意图。
具体实施方式
[0047]
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0048]
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0049]
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0050]
请参阅图1～图4，本发明实施例提供一种基于测井基础数据的地质甜点定量评价方法，如图1所示，具体包括以下步骤：
[0051]
步骤1：通提取与地质甜点评价相关的常规测井数据，参见表1，将声波时差、自然伽马、密度、井径、相位电阻率、振幅电阻率以及平均中子孔隙度为样本，将样本数据进行标准差归一化处理。
[0052][0053][0054]
其中，s为标准差，xi表示样本数据，i＝1,
…
,n，表示样本平均值，n表示样本个数，zi为归一化后的样本数据。
[0055]
表1部分计算结果
[0056][0057][0058]
步骤2：采用kmo检验以及巴特利特检验判断声波时差、自然伽马、密度、井径、相位电阻率、振幅电阻率以及平均中子孔隙度各变量之间是否具有较强的相关性，是否适合使用因子分析法提取共性因子。
[0059]
kmo检验：
[0060][0061]
当m大于0.5时，说明适合使用因子分析；反之则不适合。
[0062]
巴特利特检验：
[0063][0064]
其中，c为相关系数矩阵。
[0065]
参见表2，根据自由度以及统计值，通过查询卡方分布表得到近似的巴特利特检验的伴生概率，根据伴生概率与显著水平的关系，判断是否适合因子分析。
[0066]
表2kmo检验和bartlett的检验结果
[0067][0068]
步骤3：根据标准差归一化处理后的数据建立相关系数矩阵并计算出矩阵所有的特征值λ1,λ2,
…
,λn以及特征向量μ1,μ2,
…
,μn，且计算出其方差贡献率vcri和累计方差贡献率ccri，根据特征值需大于1的原则提取前三个因子作为共性因子。参见表3和图1。
[0069][0070][0071]
表3总方差解释计算结果
[0072][0073]
步骤4：根据所计算出来的所有特征向量建立载荷矩阵a0，使用最大方差法旋转得到旋转后的载荷矩阵a，并通过回归估计法计算出因子得分矩阵g。
[0074][0075][0076]
2627.50.391707987 2627.60.395701039 2627.70.40016645 2627.80.401890599 2627.90.402748787 26280.403123277 2628.10.403847996
[0103]
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种基于测井基础数据的地质甜点定量评价方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：s1：提取与地质甜点评价相关的常规测井数据，即提取声波时差、自然伽马、密度、井径、相位电阻率、振幅电阻率以及平均中子孔隙度为样本，并将样本数据进行标准差归一化处理；s2：采用kmo检验以及巴特利特检验判断各样本之间是否具有较强的相关性，是否适合使用因子分析法提取共性因子；s3：根据标准差归一化处理后的数据建立相关系数矩阵，并计算出矩阵所有的特征值以及特征向量，且计算出其方差贡献率和累计方差贡献率，根据特征值需大于1的原则提取几个因子作为共性因子；s4：根据所计算出来的所有特征向量建立载荷矩阵，使用最大方差法旋转得到旋转后的载荷矩阵，并通过回归估计法计算出因子得分矩阵；s5：根据因子得分矩阵及各样本之间的相关关系确定共性因子的物理意义，并计算出各因子的值，并根据各因子对地质可压性的正负相关性，采用归一化处理各因子的值；s6：根据共性因子的方差贡献率和累计方差贡献率计算出各因子所占的权重，计算出地质可压性指数，并设置地质可压性评级指标。2.根据权利要求1所述的地质甜点定量评价方法，其特征在于，步骤s1中，将样本数据进行标准差归一化处理的表达式为：进行标准差归一化处理的表达式为：其中，s为标准差，x
i
表示样本数据，i＝1,
…
,n，表示样本平均值，n表示样本个数，z
i
为归一化后的样本数据。3.根据权利要求2所述的地质甜点定量评价方法，其特征在于，步骤s2中，kmo检验的表达式为：其中，m为kmo值，r和q分别是所有特征皮尔逊相关系数和偏相关系数的平方和，r
ij
为变量的皮尔逊相关系数，q
ij
为控制剩余变量的偏相关系数，n表示样本个数；当m大于0.5时，说明适合使用因子分析；反之则不适合；巴特利特检验：
其中，c为相关系数矩阵，根据自由度以及统计值，通过查询卡方分布表得到近似的巴特利特检验的伴生概率，根据伴生概率与显著水平的关系，判断是否适合因子分析。4.根据权利要求3所述的地质甜点定量评价方法，其特征在于，步骤s3中，根据标准差归一化处理后的数据建立相关系数矩阵并计算出矩阵所有的特征值λ1,λ2,
…
,λ
n
以及特征向量μ1,μ2,
…
,μ
n
，且计算出其方差贡献率vcr
i
和累计方差贡献率ccr
i
，根据特征值需大于1的原则提取几个因子作为共性因子；的原则提取几个因子作为共性因子；5.根据权利要求4所述的地质甜点定量评价方法，其特征在于，步骤s4中，根据所计算出来的所有特征向量建立载荷矩阵a0，使用最大方差法旋转得到旋转后的载荷矩阵a，并通过回归估计法计算出因子得分矩阵g；过回归估计法计算出因子得分矩阵g；过回归估计法计算出因子得分矩阵g；其中，a
0nh
表示旋转前的矩阵元素，a
nh
表示旋转后的矩阵元素，μ
hn
表示特征向量。6.根据权利要求5所述的地质甜点定量评价方法，其特征在于，步骤s5中，根据各因子对地质可压性的正负相关性，采用归一化处理各因子的值，具体为：正向指标计算公式：负向指标计算公式：其中，s为归一化之后的参数值，x为原始参数值，x
min
为参数中的最小值，x
max
为参数中的最大值。

技术总结
本发明涉及一种基于测井基础数据的地质甜点定量评价方法，属于水力压裂技术领域。该方法将测井基础数据中声波时差、自然伽马、密度、井径、相位电阻率、振幅电阻率以及平均中子孔隙度为样本，将样本数据归一化之后，利用因子分析法通过降维方式从测井基础数据中提取出几类因子，以此代表所有测井数据所表示的信息；并通过分析各测井参数的权重明确因子的物理意义，建立储层因子分析法“甜点”识别模型；计算得出各因子的值经过归一化处理后将取值控制在0-1之间，根据各因子的权重计算出最终的地质可压性指标，并设置评级指标定量评价储层的地质可压性。本发明实现用少数几个因子参数来识别和评价储层的地质甜点，提高了地质甜点评价的准确度。点评价的准确度。点评价的准确度。


技术研发人员：肖晖 张磊 王春兵 向九洲 夏小杰 张晗 卢宇 何天喜 王鸿森
受保护的技术使用者：重庆科技学院
技术研发日：2023.06.07
技术公布日：2023/8/4