張方方

摘要：隨著我國對油田行業(yè)的不斷勘探和鉆井新工藝的應(yīng)用，在鉆井的過程中會(huì)遇到復(fù)雜的巖層，巖屑細(xì)小等問題，傳統(tǒng)的錄井識別已經(jīng)無法滿足常規(guī)的巖性識別，給巖性識別帶來了挑戰(zhàn)，在元素錄井?dāng)?shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的元素來進(jìn)行構(gòu)建錄井巖性識別方法，可以幫助提高巖性識別的準(zhǔn)確度，說明該方法對提高錄井巖性識別有著較好的效果。

關(guān)鍵詞：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的元素;錄井巖性;識別方法

在油氣鉆井過程中需要保證施工參數(shù)、鉆井安全，提高油氣勘探的效率。地層巖性識別技術(shù)是油氣鉆井工程中一項(xiàng)重要的內(nèi)容，目前所采用的傳統(tǒng)巖性識別方法主要是通過人工或者簡單的光學(xué)儀器觀察巖屑的組成成分，但是這種方法在使用的過程中會(huì)存在著一些差異，對于樣品的定義或者特征描述會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)，甚至?xí)Φ貙訋r性造成錯(cuò)誤理解。因此需要更為先進(jìn)的錄井技術(shù)。元素錄井是一種比較先進(jìn)的技術(shù)，通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，可以對元素錄井進(jìn)行巖性識別，提高復(fù)雜巖性識別的準(zhǔn)確率。

1元素錄井的原理及方法

對于巖性元素的成分分析的X射線熒光分析儀主要分為兩種，分別為波長色散型和能量色散型。其中波長色散型分析儀是利用多個(gè)衍射晶體對各種巖石元素的特征進(jìn)行波長分析，可以對元素進(jìn)行全方位的測量。而能量色散型分析儀其主要的作用是一個(gè)探測儀器，可以測量所有能量的X射線，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中，需要將巖石樣品的X射線能量和強(qiáng)度激發(fā)出來，就可以進(jìn)行元素測量。

元素錄井的樣品主要為從油氣鉆井中所采取的巖屑，利用X射線對這些樣品進(jìn)行分析獲得的元素信息主要包括譜圖信息和元素含量信息。在譜圖信息中不同元素的電子躍遷能力會(huì)有所不同，譜圖信息中的橫坐標(biāo)位置也會(huì)出現(xiàn)變化。從元素含量信息中可知X射線強(qiáng)度與巖屑中元素含量呈正相關(guān)系，因此可以通過數(shù)學(xué)運(yùn)算得出元素含量數(shù)據(jù)。

2元素含量與巖性的關(guān)系

2.1元素含量與礦物含量

巖石的主要成分為礦物，不同巖性的巖石所含有的礦物成分和含量不同，油氣田地層中常見的巖石為石英、石灰?guī)r、白云巖、鉀長石、高嶺石、云母等。不同的巖石所含有的元素也會(huì)有所不同，相反通過元素也可以判斷出地層中的巖性。

元素錄井主要是利用XRF進(jìn)行巖屑分析，從而得出巖屑中元素的含量，通過對元素的分析，可以反映出油氣田地層中所含有的主要元素，因此當(dāng)?shù)V物的化學(xué)成分比較穩(wěn)定時(shí)，說明礦物元素含量也會(huì)保持穩(wěn)定。

2.2元素含量與測井曲線的相關(guān)性

測井是油氣田開采中一種常見的勘探技術(shù)，對巖性和儲存物性都有著合理的解釋方法。在元素錄井過程中需要加強(qiáng)元素含量和測井?dāng)?shù)據(jù)之間的聯(lián)系，利用測井?dāng)?shù)據(jù)來對元素錄井中各部分?jǐn)?shù)據(jù)提供合理的依據(jù)，可以幫助提高元素錄井的準(zhǔn)確性，為巖性的判別增添了新的技術(shù)手段，促進(jìn)元素錄井技術(shù)在油氣田中的應(yīng)用。

2.3不同巖性的XRF譜圖特征

元素錄井主要是利用XRF進(jìn)行巖屑分析，利用對譜圖的處理來得到地層中各元素的含量，不同的巖性在進(jìn)行分析時(shí)會(huì)出現(xiàn)不同的差異，但是會(huì)存在一定的規(guī)律性，巖性相同的譜圖具有相似特征，利用這一特性可以對不同地層的譜圖進(jìn)行對比分析，有利于地層巖性的判斷，推動(dòng)油氣田的勘探工作。

3神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法

3.1神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理方法的原理

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理單元和大腦中樞神經(jīng)細(xì)胞結(jié)構(gòu)有著類似的節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)會(huì)通過不同的強(qiáng)度進(jìn)行互相連接，每當(dāng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理單元進(jìn)行操作時(shí)，都會(huì)對這些信號乘以一個(gè)權(quán)值。用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)巖性識別模型的方法主要是利用巖性資料和測井相應(yīng)值進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)等環(huán)節(jié)所得出的模型，在利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行巖性識別。

3.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

針對現(xiàn)有的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行分析，使用最為廣泛的算法就是誤差反向傳播。反向傳播主要由兩個(gè)方面為信息前饋和誤差反向傳播，其主要的原理就是調(diào)節(jié)各層的權(quán)值進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，并把所得到的學(xué)習(xí)樣本集進(jìn)行組合。

對于輸入向量可以采用測井曲線形態(tài)特征，用已知相對應(yīng)的巖性來作為輸出向量。通過多個(gè)對比樣本進(jìn)行分析，建立起與地質(zhì)狀況相對應(yīng)的測井特征，通過這樣的方法可以得知神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)非線性系統(tǒng)，可以把具有多個(gè)分量的測井曲線轉(zhuǎn)換成一個(gè)輸出矢量。將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)整好后，就可以依靠其它地層信息曲線確定巖性。

3.3BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在元素錄井巖性識別中的應(yīng)用

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樣本學(xué)習(xí)能力非常強(qiáng)，具有很強(qiáng)的自組織、自適應(yīng)、容錯(cuò)率低等特點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)方法的缺陷，對巖性識別結(jié)果的準(zhǔn)確率比較高。元素錄井測量數(shù)據(jù)種類比較多樣化，并且地層中的巖性變化情況也比較復(fù)雜，通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建立，可以幫助元素變化和巖性變化之間建立一定的關(guān)聯(lián)性，對元素錄井元素進(jìn)行快速劃分，從而提高了油氣田現(xiàn)場巖性識別的準(zhǔn)確率和高效性。

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種常用的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方式，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以在已知學(xué)習(xí)樣本數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)反方向傳播原理可以構(gòu)建成網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練模式，這種訓(xùn)練模式的過程可以分為兩種情況，一種為正向訓(xùn)練，另外一種則為反向訓(xùn)練。在正向訓(xùn)練的過程中，信號從輸入層進(jìn)入，然后會(huì)從輸出層輸出，如果在輸出層得不到所要求的數(shù)值，就會(huì)進(jìn)行反向訓(xùn)練。在反向訓(xùn)練的過程中，誤差信號會(huì)根據(jù)輸入途徑進(jìn)行原路返回，然后通過自身的模型數(shù)值對各層神經(jīng)元的權(quán)值進(jìn)行修改，在最大程度上降低誤差信號。

4結(jié)束語

通過對元素錄井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)處理以后，消除了儀器刻度、測量環(huán)境等對元素錄井?dāng)?shù)據(jù)的影響，可以幫助井間同類元素具有橫向?qū)Ρ刃?。利用神?jīng)網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行的元素錄井識別，方法比較簡單，而且準(zhǔn)確率高。相比較一些傳統(tǒng)的錄井方法，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以按照自身的樣本進(jìn)行自動(dòng)識別模式，為測井提供了一個(gè)全新的方法，在油氣資源開發(fā)方面的具有非常重要的意義。

參考文獻(xiàn)

[1]孟耀華，尚廷義，王兵.樣條過程神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)在測井巖性識別中的應(yīng)用研究[J].電子測試，2009（06）：4-8.

[2]陳袁，鮮讓之，吳德順，周飛，陳麗群.基于PCA-RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的新型錄井巖性識別方法[J].四川地質(zhì)學(xué)報(bào)，2016，v.36;No.125（01）：15 8-162+167.

[3]趙杰，李春華.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的兩種巖性識別方法的研究[J].《現(xiàn)代電子技術(shù)》（23期）：136-138.