張麗華，潘保芝，單剛義

(吉林大學(xué) 地球探測(cè)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,吉林 長(zhǎng)春 130026)

測(cè)井，也叫地球物理測(cè)井或礦場(chǎng)地球物理[1]，是利用巖層的電化學(xué)特性、導(dǎo)電特性、聲學(xué)特性、放射性等地球物理特性，測(cè)量地球物理參數(shù)的方法，屬于應(yīng)用地球物理方法(包括重、磁、電、震、核)之一。 把利用電、磁、聲、熱、核等物理原理制造的各種測(cè)井儀器，由測(cè)井電纜下入井內(nèi)，使地面電測(cè)儀可沿著井筒連續(xù)記錄隨深度變化的各種參數(shù)。通過(guò)這類參數(shù)的曲線來(lái)識(shí)別地下的巖層，如油、氣、水層、煤層、金屬礦床等。地球物理測(cè)井是解決有關(guān)礦產(chǎn)資源地質(zhì)、工程地質(zhì)、災(zāi)害地質(zhì)、生態(tài)環(huán)境等問(wèn)題的手段和依據(jù)，此外，測(cè)井工作還可用于現(xiàn)代地應(yīng)力場(chǎng)定量分析，預(yù)測(cè)和監(jiān)測(cè)地層壓力、破裂壓力，為合理開發(fā)油氣和科學(xué)鉆探提供依據(jù)。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等教育教學(xué)的重要組成部分，在創(chuàng)新性人才培養(yǎng)中占有非常重要的地位[2-5]。現(xiàn)在大學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)容局限于理論知識(shí)和常規(guī)儀器的使用，對(duì)專業(yè)軟件這一塊學(xué)生所能涉及的知識(shí)很少，實(shí)踐更是匱乏，有的學(xué)生只能對(duì)軟件功能有個(gè)簡(jiǎn)單的認(rèn)知，根本達(dá)不到應(yīng)用操作的程度。而且有些內(nèi)容用專業(yè)軟件來(lái)做，可以達(dá)到事半功倍的效果。

CIFLog是一體化網(wǎng)絡(luò)測(cè)井處理解釋軟件平臺(tái)的簡(jiǎn)寫[6]，它是全球首個(gè)基于Java-NetBeans前沿計(jì)算機(jī)技術(shù)建立的第三代測(cè)井處理解釋系統(tǒng)，是目前世界上第一個(gè)可以同時(shí)在Windows、Linux和Unix三大操作系統(tǒng)下高效運(yùn)行的大型測(cè)井軟件[7]。CIFLog 是一個(gè)具有統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理、專業(yè)應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)和交互可視化集成界面的大型測(cè)井綜合應(yīng)用軟件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)管理與資料應(yīng)用、單井解釋與多井評(píng)價(jià)、裸眼井解釋與套管井監(jiān)測(cè)的一體化。

平臺(tái)的功能很多，有數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)預(yù)處理(預(yù)處理包括曲線校深、交會(huì)圖、數(shù)據(jù)擬合、直方圖、曲線編輯和曲線拼接等功能)測(cè)井繪圖，應(yīng)用程序開發(fā)，成像測(cè)井的處理解釋，以及常規(guī)處理模塊(包括POR程序、CRA程序、CLASS程序等)。在實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、交會(huì)圖、測(cè)井繪圖和應(yīng)用程序開發(fā)方面用得比較廣泛，因此本文以一口井的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)為例，闡述CIFLog軟件在以下幾方面的應(yīng)用：

1)通過(guò)加載一口井的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，對(duì)多條曲線進(jìn)行繪圖；

2)通過(guò)做兩兩曲線交會(huì)圖，檢查曲線質(zhì)量和選參數(shù)；

3)將孔隙度和飽和度等計(jì)算公式通過(guò)自己熟悉的語(yǔ)言編寫程序，形成處理模塊，通過(guò)參數(shù)卡修改處理參數(shù)，處理實(shí)例井。

1 數(shù)據(jù)加載

平臺(tái)可以加載以下格式的數(shù)據(jù)：CLS，DLIS，LIS，LA716，XTF，GDS，LDF，WIS，SKD2000等。打開要加載的數(shù)據(jù)文件，點(diǎn)擊“智能解編”；然后點(diǎn)擊“轉(zhuǎn)換”，會(huì)出現(xiàn)如圖1所示的對(duì)話框，這里一定注意要把曲線名所在的行和數(shù)據(jù)起始行填對(duì)，并且勾選“第一列為深度列”；最后“確定”即可。

2 測(cè)井繪圖

一口井的測(cè)井曲線少則十幾條，多則上百條。畫曲線通常用EXCEL軟件。如果用EXCEL軟件來(lái)畫幾十條曲線，非常費(fèi)時(shí)；如果用CIFLog軟件，就非常省時(shí)省力。用CIFLog軟件繪圖的流程如下：將測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)導(dǎo)入到數(shù)據(jù)管理欄目下，在界面上選擇要繪圖的所有曲線，點(diǎn)擊“繪圖”圖標(biāo)，就可以隨意繪制不同比例、任意深度段、任意采樣間隔的測(cè)井曲線。圖形外框架及有關(guān)公用參數(shù)、數(shù)據(jù)等可保存為模板,供以后反復(fù)調(diào)用。 繪完圖，可以保存為CIFLog軟件本身可以打開的繪圖格式文件，也可以導(dǎo)出圖片。導(dǎo)出圖片可以是全井段導(dǎo)出，也可以給定起始深度和終止深度。圖片的色彩類型可以是黑白圖、灰度圖或彩圖。圖片的類型可以有很多種，包括bmp,tif,jpg,gif,png,pdf等。分辨率也有多個(gè)可以選擇。如圖2所示，為用CIFLog軟件繪制的測(cè)井曲線圖。

圖1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換界面圖

圖2 CIFLog軟件繪制的測(cè)井曲線圖

3 交會(huì)圖

交會(huì)圖法Cross plot是一種測(cè)井資料的作圖解釋技術(shù)。它把兩種測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)在平面圖上交會(huì)，根據(jù)交會(huì)點(diǎn)的坐標(biāo)定出所求參數(shù)的數(shù)值或范圍，或是分析某一參數(shù)和另一參數(shù)的關(guān)系，或是用來(lái)檢查曲線質(zhì)量和確定處理參數(shù)[8-10]。交會(huì)圖的類型主要有交會(huì)圖、頻率交會(huì)圖、Z值圖和直方圖。繪制交會(huì)圖的操作流程如下：點(diǎn)擊“任務(wù)欄-基礎(chǔ)平臺(tái)-預(yù)處理-交會(huì)圖”調(diào)出交會(huì)圖模塊；再點(diǎn)擊“新建”，選擇做交會(huì)圖，點(diǎn)擊確定進(jìn)入數(shù)據(jù)源設(shè)置對(duì)話框；再點(diǎn)擊“新建”，選擇做交會(huì)圖，點(diǎn)擊確定進(jìn)入數(shù)據(jù)源設(shè)置對(duì)話框，在數(shù)據(jù)源對(duì)話框中選擇相應(yīng)的數(shù)據(jù)源，完成添加交會(huì)圖對(duì)象操作，此時(shí)的交會(huì)圖是個(gè)空白圖件，用戶需設(shè)置數(shù)據(jù)源信息，才可顯示完整的曲線交會(huì)信息，鼠標(biāo)雙擊交會(huì)圖繪圖區(qū)域或鼠標(biāo)右鍵快捷菜單選擇屬性即彈出繪圖屬性主界面，用戶點(diǎn)擊窗口左邊的對(duì)象列表中文檔模型設(shè)置繪圖文檔屬性。點(diǎn)擊交會(huì)圖設(shè)置相應(yīng)的數(shù)據(jù)源信息。用戶可以在對(duì)象列表中來(lái)回切換完成文檔模型、交會(huì)圖、標(biāo)題、x 軸、y 軸、顏色軸、x 軸直方圖、y 軸直方圖的相關(guān)設(shè)置，用CIFLog軟件繪制的交會(huì)圖，如圖3所示。

圖3 CIFLog軟件繪制的交會(huì)圖

4 程序開發(fā)

孔隙度和含水飽和度是儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的重要參數(shù)[11]，在測(cè)井的方法課與數(shù)據(jù)處理和解釋課程中，都是很重要的概念。巖石中所有孔隙空間體積之和與該巖石體積的比值，稱為該巖石的總孔隙度，以百分?jǐn)?shù)表示。儲(chǔ)集層的總孔隙度越大，說(shuō)明巖石中孔隙空間越大。從實(shí)用出發(fā)，只有那些互相連通的孔隙才有實(shí)際意義，因?yàn)樗鼈儾粌H能儲(chǔ)存油氣，而且可以允許油氣在其中滲濾。因此在生產(chǎn)實(shí)踐中，用有效孔隙度的概念。有效孔隙度是指那些互相連通的，在一般壓力條件下，允許流體在其中流動(dòng)的孔隙體積之和與巖樣總體積的比值，以百分?jǐn)?shù)表示。 巖石中水所占的孔隙的體積與巖石孔隙體積之比稱為含水飽和度?？紫抖群秃柡投萚12]的計(jì)算式分別為：

孔隙度：

(1)

含水飽和度：

(2)

式中，Δt為當(dāng)前層的聲波時(shí)差；Δtf為地層水的聲波時(shí)差；Δtma為固體骨架的聲波時(shí)差；a、b 是常數(shù)，對(duì)于砂巖地層通常取1.0；Rt為當(dāng)前層的電阻率；m為膠結(jié)指數(shù),n為飽和度指數(shù)。

CIFLog平臺(tái)主要有POR、CRA、CLASS等程序的常規(guī)處理模塊。模塊里參數(shù)非常多，而且沒(méi)有程序代碼。這些模塊中 POR程序是最簡(jiǎn)單的，參數(shù)有44個(gè)。模塊對(duì)于熟悉測(cè)井解釋或是有測(cè)井解釋基礎(chǔ)的人員，用起來(lái)很方便。但對(duì)于剛剛接觸測(cè)井解釋，對(duì)測(cè)井解釋流程和相關(guān)參數(shù)不是很熟悉的本科生來(lái)說(shuō)，用起來(lái)非常困難。但學(xué)生在教材里已經(jīng)學(xué)習(xí)了孔隙度、滲透率和飽和度等相關(guān)概念和公式，如果學(xué)生有自己的想法或是公式，也可以將學(xué)過(guò)的公式或是自己的想法通過(guò)熟悉的語(yǔ)言加入這個(gè)平臺(tái)形成自己的處理模塊。通過(guò)編寫該模塊，同時(shí)也會(huì)明白公式中各參數(shù)的含義并了解怎么取得，對(duì)測(cè)井的解釋流程也有一定的了解，將來(lái)用平臺(tái)的模塊也會(huì)更順利。

在CIFLog軟件下編寫程序非常簡(jiǎn)單，平臺(tái)把基本的輸入、輸出和參數(shù)已經(jīng)寫好，使用者只需要把自己的公式寫入相應(yīng)區(qū)域就可以了，省去了讀寫數(shù)據(jù)的麻煩。操作流程如下：在“基礎(chǔ)平臺(tái)”下，找到“應(yīng)用程序掛接”并雙擊，彈出應(yīng)用程序掛接“模塊”，可以看到有“應(yīng)用模塊開發(fā)”“應(yīng)用模塊集成”“應(yīng)用模塊運(yùn)行”3個(gè)菜單；點(diǎn)擊“應(yīng)用模塊開發(fā)”，在彈出的界面上，點(diǎn)擊“新建文件”，在彈出程序語(yǔ)言對(duì)話框，選擇要編輯的程序語(yǔ)言，可以是JAVA,C,FORTRAN,C#,Cifsun C。本文以FORTRAN語(yǔ)言為例，程序文件命名為“CY1”，點(diǎn)擊“確定”，會(huì)出現(xiàn)書寫程序代碼界面。只需把各種計(jì)算公式寫在userCodes 里。在寫程序代碼前，要先設(shè)置輸入曲線、輸出曲線和參數(shù)。設(shè)置好以后，在userCodes 里寫入程序代碼(如圖4所示)。程序代碼寫完后，如果編譯運(yùn)行都正確，就可以選擇要處理的井、輸入曲線、輸出曲線以及用到的參數(shù)(如圖5所示)。計(jì)算完以后，可以在數(shù)據(jù)管理里，查看計(jì)算結(jié)果。也可以把結(jié)果用圖2的測(cè)井繪圖形式顯示出來(lái)。

圖4 用戶代碼輸入?yún)^(qū)

圖5 運(yùn)行對(duì)話框

5 應(yīng)用實(shí)例

文獻(xiàn)[13]運(yùn)用傳統(tǒng)的體積模型，將巖石的總的電導(dǎo)視為自由水、微孔隙水、粘土水三部分的并聯(lián)，從而提出了三水模型，并結(jié)合實(shí)際資料在新疆地區(qū)進(jìn)行了一些嘗試性的應(yīng)用。其表達(dá)式為：

(3)

式中，φf(shuō)、φi、φc分別為孔隙三種組分占巖石體積的比例；mf、mi、mc分別為其膠結(jié)指數(shù)；Rw是地層水電阻率，是粘土水電阻率；Rt為巖石電阻率；Swf為自由流體孔隙空間的含水飽和度。

由于這一模型沒(méi)有商業(yè)模塊，在CIFLog平臺(tái)上，開發(fā)了三水模型[14]的處理模塊，并應(yīng)用該模塊對(duì)一口井的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理。處理結(jié)果如圖6所示。圖中，深度道左邊是測(cè)井曲線，右邊是計(jì)算的曲線。孔隙度1和含水飽和度1是用平臺(tái)自帶的程序模塊計(jì)算的孔隙度和含水飽和度，孔隙度和含水飽和度曲線是應(yīng)用自己開發(fā)的模塊處理的結(jié)果。巖心孔隙度和含油飽和度是對(duì)巖心樣品分析得到的。從圖中可以看出，自己開發(fā)的模塊處理的結(jié)果更接近于巖心分析的結(jié)果。造成此結(jié)果的原因，是因?yàn)殚_發(fā)人員可以根據(jù)研究區(qū)的實(shí)際地質(zhì)情況，尋找合適的解釋模型，編寫相應(yīng)的程序，形成模塊，對(duì)實(shí)際井資料進(jìn)行處理。而平臺(tái)自帶的程序模塊都是根據(jù)通用的模型編寫的，針對(duì)性較差。

圖6 自編程序與平臺(tái)自帶程序計(jì)算效果對(duì)比圖

6 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)將CFILog軟件引入測(cè)井相關(guān)課程教學(xué)，學(xué)生充分利用軟件直觀的圖形界面工具對(duì)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行繪圖、程序開發(fā)和數(shù)據(jù)表等功能。利用 CFILog軟件平臺(tái)，把測(cè)井相關(guān)課程中的有關(guān)內(nèi)容實(shí)現(xiàn)，不僅增強(qiáng)了教學(xué)可視化與交互性，為教師課堂教學(xué)演示和學(xué)生深入學(xué)習(xí)提供了一個(gè)良好的交互式學(xué)習(xí)平臺(tái)。通過(guò)這一軟件的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)測(cè)井相關(guān)流程能有所了解，對(duì)類似軟件也能應(yīng)用，為將來(lái)走向社會(huì)奠定了基礎(chǔ)。另外，通過(guò)自編程序與平臺(tái)自帶程序計(jì)算效果對(duì)比發(fā)現(xiàn)，自編程序的針對(duì)性更強(qiáng)，取得的效果更好。