專利名稱：自動確定地層中層面的方法
技術領域：
本發(fā)明是關于根據(jù)地層的井孔壁圖像或巖芯樣品顯象(development)確定地層(特別是地質(zhì)地層)中的層面(bedding)的方法。更具體地說，它關心的是產(chǎn)生能非常準確地代表該地層中層面以及該層面邊界的圖象。
在地質(zhì)地層中井孔壁的電學圖象，例如使用被參考文獻稱作FMI(Full-bore Formation Micro Imager，全井地層微觀圖象產(chǎn)生器)和/或FMS(Formation Micro Scanner，地層微觀掃描儀)并已由SCHLUMBERGER公司開發(fā)出來的工具所得到的圖象，對于石油工業(yè)有巨大好處，因為這些圖象中包含了豐富的信息。這些圖象幾乎獨一無二地被構(gòu)造分析人員用于精細確定井孔中的層面和破裂面的幾何特性。
FMS和FMI工具使其能從井壁局部電導率的測量獲取電學圖象，為做到這一點，F(xiàn)MS和FMI各有4個用鉸鏈連接的臂，對于FMS工具，每個臂裝備有一個極板(pad)，對于FMI工具，每個臂裝備有一個極板和一個折板(flap)(伴隨極板)。FMS工具的極板每個有16個電極，而FMI工具的極板和折板每個有24個電極。在整個獲取電學圖象的過程中使用一個機械系統(tǒng)把所述工具的極板和折板支撐在井壁上。
井孔壁的電學圖象是井孔壁的一個視圖，當把井孔打開從而把井展開成一個平面時，該電學圖象有一水平軸x代表極板的電極的方位分布，還有一個垂直軸y，沿著這一垂直軸y確定了井孔中工具的深度(位置)。一個井孔中井壁的一個FMS或FMI電學圖象是由4個或8個極板圖象重新構(gòu)成的。由于在FMS工具的每個極板上有16個電極，在FMI工具的每個極板和每個折板上有24個電極，所以一個極板(極板或折板)圖象是由16或24列(每個電極一列)和幾千行構(gòu)成。圖象的每個象素的大小約為2.5mm2。對于FMS或FMI工具，垂直采樣間隔是2.5mm，而橫向采樣移動間隔對于FMS工具是3.8mm，對于FMI工具是2.5mm。更一般地說，在前述(x，y)座標系統(tǒng)中，每個極板圖象可以被認為是p個采樣列(p代表該極板的電極數(shù))，它們中的每一個沿著y軸排列，其沿著x軸的間距是對應于橫向取樣移動間隔的距離，每一列中的采樣彼此分開的距離對應于該工具的采樣間隔。
對電學圖象進行分析是為了找出面不均勻性和點不均勻性。而不均勻性包括層面以及插入層面的地質(zhì)地層破裂面；電學圖象的其余部分代表點不均勻性，也就是與石油物理參數(shù)(孔隙度)變化或沉積學參數(shù)(例如生物擾動作用)變化有關的那些變化。
利用圖象分析，在電學圖象上呈現(xiàn)的面不均勻性可按照它們相對于圖象背景的電導率、它們的清晰度(灰度對比度)、它們的組織(孤立的或是按家族分組的)、它們的頻率(根據(jù)方向和深度確定的高頻或低頻)以及它們的能見度(在所有極板圖象上可以見到或是只有在其中的一些極板圖象上可以見到)來進行分類。
有4種重要的平面類型能彼此區(qū)分，它們在電學圖象上有特別的特征，這就是·由圖象背景中的低頻變化識別出來的平面，它們在所有的極板上可以見到，這些平面被認定為層面邊界；·垂直的高頻平面，一般具有低對比度，總是按家族來組織并在所有的極板上可以見到，這些平面代表處在分層(bed)之間的成層或平紋(lying)；·切斷層面的平面，它們有很高的電導率，對比度很高，孤立的或按家族來組織的，這些平面的大部分可歸因于以導電泥漿填充的張開的破裂面；以及·也是切斷層面的平面，多多少少是孤立的，導電的或不導電的，往往對比度低，通常在所有極板上可以見到，這些平面被解釋為被填充的破裂面，其電導率依賴于填充劑(膠結(jié)物)的性質(zhì)。
當前述平面中的這個或那相平面與其軸線不與該平面垂直的圓柱狀井孔壁交切時，在井孔壁圖象上看到的交切線是由方程y＝d+Asin(x+φ)確定的正弦線，其中振幅A和相位φ分別對應于平面的傾角和方位角，而d是正弦線所在位置的深度。
“分層”的概念是野外地質(zhì)學家或?qū)Φ刭|(zhì)地層巖芯樣品進行工作的沉積學家為研究各沉積單元的沉積相所使用的基本概念之一。分層被定義為低頻平面不均勻性。它們通常比成層(layering)有更高的對比度而且更厚，它們的厚度變化范圍很大，例如幾厘米到幾米。分層的邊界可以以灰度對比度來標記，顯示出急劇的過渡或平滑的過渡；它們也可以簡單地以組織結(jié)構(gòu)的變化為其特征。
在井孔壁圖象上人工拾取層面平面是一項基本技術，但這是很復雜和煩人的事。
由井孔壁電學圖象自動識別平面也包含很大困難，這一方面是由于圖象覆蓋因子低(把一幅圖象分割成4或8個極板圖象，這對應于40％到80％的覆蓋因子)，另一方面是由于各地質(zhì)不均勻性之間的相互干擾。如果圖象覆蓋因子為100％，則識別描述平面與井孔壁交切的正弦線的問題便會簡化為從圖象中提取連續(xù)線的簡單問題。然而，對于如前所述的低圖象覆蓋因子，這個問題變成了根據(jù)若干線段識別正弦線的問題，而這個問題要復雜得多，而且還有一些與各極板圖象之間的垂直間距相聯(lián)系的附加限制。
已經(jīng)描述過兩種根據(jù)所述井孔壁圖象自動確定與地質(zhì)地層中鉆井交切的平面的傾角和方位角的方法，一種方法是在電學圖象的情況下進行流線(等值線)之間的匹配(J.N.ANTOINE和J.P.DELHOMME“從井孔圖象中分層邊界獲取傾角的方法”，論文SPE20 540Ω(1990)，第121至130頁，也是美國專利5299128號)，另一種方法借助HOUGH變換(美國專利3069654號)去處理聲波圖象(D.TORRES，R.STRICKLAND及M.GIANZERO“用井孔壁圖象確定傾角和走向的一種新途徑”，SPWLA，第31次年度測井研討會，1990年6月24-27)。
然而，還沒有方法能滿意地解決根據(jù)在地層中做成的進孔壁圖象或等效地根據(jù)該地層巖芯樣品側(cè)表面的圖象來確定所述地層特別是地質(zhì)地層中層面的問題。
本發(fā)明是關于一種能有效解決前述問題的方法，所述方法能容易地確定層面邊界，并能識別所述分層，不論它們的類型和尺度如何。
根據(jù)本發(fā)明的方法是根據(jù)地層中井孔圖象或巖芯樣品顯象圖象自動確定該地層(特別是地質(zhì)地層)中層面的一種方法，這些圖象中的每個圖象代表井孔或巖芯樣品側(cè)壁的一個切片(slice)，該切片的深度參照垂直軸y，方位參照水平軸x，并由一組跡線(trace)或列(column)來確定；每一個跡線或列的方向是由沿x軸分離的點沿著y軸方向延伸的，并代表與所述側(cè)壁特性相關聯(lián)的參數(shù)值，其值是作為深度的函數(shù)測定的；井孔或巖芯樣品的側(cè)壁是由N個壁圖象組合重建的。
根據(jù)本發(fā)明的方法的特點在于它的組成是—把用于重建井孔側(cè)壁或巖芯樣品側(cè)壁圖象的N個壁圖象中的每一個圖象進行分割，構(gòu)成第一組連接部分(connected component)，每個連續(xù)部分由一個均勻點帶(zone)構(gòu)成，這個均勻點帶是按下述方式把跡線點分組得到的按照與圖象特性相關聯(lián)的判據(jù)(例如與圖象特性相關聯(lián)的一個參數(shù)，特別是振幅)取各點間的值差，在所述均勻點帶內(nèi)的任何兩個相鄰點的值差低于一個閾值；—對一給定的連續(xù)部分中的全部象素賦予一個唯一的系數(shù)，所述系數(shù)是與分組到該連續(xù)部分中的跡線點的圖象特性相關聯(lián)的參數(shù)(特別是振幅)的平均值；—把所述第一個連續(xù)部分集合轉(zhuǎn)換成只由接觸圖象左、右兩個邊緣的各個連續(xù)部分(稱作連續(xù)區(qū)域(connected region))組成的第二集合，所述連續(xù)區(qū)域包括已包含在第一集合中的構(gòu)成連續(xù)區(qū)域的連續(xù)部分，還包括第一集中中那些不同時接觸圖象左、右兩個邊緣的連續(xù)部分(稱作連續(xù)帶(connected zone))構(gòu)成的連續(xù)區(qū)域，作法是把一個給定的連續(xù)帶與最鄰近的連續(xù)帶合并到一起，逐步地進行這種合并，在使用其余的連續(xù)帶(包括所述新造成的連續(xù)帶)進行新的合并之前，對所造成的連續(xù)帶賦予一個新的系數(shù)，—對于每對相繼的連續(xù)區(qū)域，產(chǎn)生一個平滑的等值線，用以標志出所述一對區(qū)域的兩個連續(xù)區(qū)域的邊界，作法是使用等值線追蹤對所述邊界找出上包絡等值線和下包絡等值線，把這兩個包絡等值線中能給出垂直移動水平較低變化的那個包絡等值線保留下來作為平滑的等值線；以及—在(x，y)座標系中產(chǎn)生一個圖象，它由具有被保留的平滑等值線的連續(xù)區(qū)域構(gòu)成，該圖象稱作與受到分割處理的壁圖象相關聯(lián)的分層圖象，而在這個分層圖象上存在的各連續(xù)區(qū)域之間的等值線稱作層面/等值線，每個等值線代表一個層面平面與井孔或巖芯樣品側(cè)壁的交切線的一段。
再一個可選項是把具有平滑等值線的、其組成點數(shù)低于一閾值的每個連續(xù)區(qū)域與具有平滑等值線的最接近的相鄰連續(xù)區(qū)域(例如具有最接近的參數(shù)平均值的那個)集合在一起。
當賦予每個連續(xù)部分的系數(shù)是與組合到所述連接部分中的跡線點的圖象特性相關聯(lián)的參數(shù)(特別是振幅)的平均值時，前述連續(xù)帶的合并具體地說是這樣進行的把具有給定的參數(shù)平均值的一個連續(xù)帶與具有次大參數(shù)平均值的相鄰連續(xù)帶組合在一起，逐漸地進行合并，從具有最高參數(shù)平均值的連續(xù)帶開始，按照賦予每個連續(xù)帶的參數(shù)平均值的下降次序進行合并，而且在每次把兩個連續(xù)帶合并之后，計算所造成的連續(xù)帶的參數(shù)平均值，然后再用剩下來的連續(xù)帶(包括所述新造成的連續(xù)帶)進行新的合并。
根據(jù)本發(fā)明的方法當中的下一步，是利用N個分層圖象(這些圖象每個都是從用于重建井孔或巖芯樣品側(cè)壁的N個壁圖象之一取得的)，使所述N個分層圖象中彼此對應的具有相同極性的層面等值線匹配起來，以便構(gòu)成代表層面邊界的正弦線。
通過一系列操作，有利地實現(xiàn)了構(gòu)成代表層面邊界的正弦線這一步驟，這一步驟以已經(jīng)確定了一個分層邊界正弦線Sk這一情況作為起始點，該步驟的組成是a)從N個分層圖象中存在的低于正弦線Sk的層面等值線(下文中稱作等值線)中選擇第一參考等值線，它是從最接近于Sk的等值線和在Sk之后首先遇到的等值線二者當中選取的；b)在不包含該第一參考等值線的那些分層圖象中確定對應于所述第一參考等值線和代表N-1個初級(primary)等值線的那些具有相同極性的等值線；c)構(gòu)成每個都包含第一參考等值線并把范圍從1到N-1中若干所述初級等值線聯(lián)合在一起的所有正弦線，并把所述正弦中那個具有大于閾值Qs的最大值Q1的正弦線保留下來作為最佳正弦線S01，這里的Q1是代表層面平面質(zhì)量的預先定義的判據(jù)Q的最大值；d)在含有第一參考等值線的分層圖象上選擇第二參考等值線，它是與第一參考等值線有相同極性而且緊跟隨第一參考等值線的等值線；e)在不包含第二參考等值線的那些分層圖象中，確定對應于第二參考等值線和定義N-1個次級等值線的那些具有相同極性的等值線；f)構(gòu)成每個都包含第二參考等值線并把從所有初級和次級等值線集合中選出的從1到N-1個等值線聯(lián)合起來的所有正弦線(對這種選擇而言，每個圖象有一個等值線)，并保留其具有質(zhì)量判據(jù)Q的最高值Q2(大于閾值Qs)的那個所述正弦線作為最佳正弦線S02；g)比較最佳正弦線S01和S02，i)如果正弦線S02平行于S01或者如果它與S01相交叉且質(zhì)量判據(jù)值Q2低于Q1，則正弦線S01作為分層邊界Sk+1有效，并在N個分層圖象上把屬于有效正弦線S01的等值線標注為層面邊界Sk+1；或者(ii)如果最佳正弦線S02與正弦線S01相交叉而且質(zhì)量判據(jù)值Q2大于值Q1，則拒絕最佳正弦線S01并去掉第一參考等值線；以及h)只要在N個分層圖象上還存在要匹配的最后的等值線，就重復a)到g)的操作系列，在根據(jù)g(i)進行操作的情況中使用N個分層圖象上存在的位于正弦線Sk+1以下的等值線，在根據(jù)g(ii)進行操作的情況中使用N個分層圖象上存在的位于正弦線Sk以下的等值線。
為了得到第一分層邊界正弦線S1，要進行的操作系列的組成是—在N個分層圖象的每一個上選擇第一層面等值線(以下簡稱等值線)—從所述被選定的第一等值線中挑選出有最小深度的那條等值線作為參考等值線，—在不包含參考等值線的那些分層圖象中確定對應于參考等值線并定義N-1個初級等值線的具有相同極性的等值線，以及—或者(i)通過檢出操作，或者(ii)應用根據(jù)上述c)至g)各點的處理，來構(gòu)成最佳正弦線S1。
用根據(jù)本發(fā)明的方法所處理的壁圖象可以是各種地層的井孔圖象或巖芯樣品的顯象，更具體地說，是由地質(zhì)地層中鉆井壁圖象或所述地質(zhì)地層巖芯樣品側(cè)壁圖象構(gòu)成，特別是電學圖象，諸如FMS或FMI。
在把壁圖象分割成連續(xù)部分之前，如果需要的話，可以對它們進行濾波以去掉開放破裂型平面不均勻性，從而使其更容易檢測出層面。為做到這一點的可能步驟的一個實例是使用閾值在由壁圖象產(chǎn)生的相應拉普拉斯(Laplacian)圖象上檢測出代表所述破裂的局部極大值，然后在拉普拉斯圖象上找出與這些局部極大值相鄰的局部極小值(基值)，然后用周圍值在對應于局部極大值的圖象點處完成內(nèi)差。具體地說，可以利用沿深度軸y進行單向DERICHE濾波來產(chǎn)生拉普拉斯圖象(R.DERICHE“低水平觀察的快速算法”，關于模式分析和機器智能的IEEE會議文集，IEEE Trans.PAMI-12 No.1(1990)，第78至87頁)。
在把用于重建井孔或巖芯樣品側(cè)壁圖象的N個壁圖象中的每一個分割成一組連續(xù)部分的過程中，可以用能達到目的的任何方法來把壁圖象的跡線點組合為構(gòu)成連續(xù)部分的均勻帶。特別是，一種可能的步驟是在所述均勻帶中任何兩個相鄰點處與圖象特性相關聯(lián)的參數(shù)(例如所述特性的振幅)所取之值的差值低于一閾值S，而且在所述組合過程中在要被組合的新點處該參數(shù)值與已經(jīng)被組合的各點所述參數(shù)值的平均值之差還低于一閾值Sm。最好是按下述方式進行所述組合在所述帶中沿x軸任何兩個相鄰點處與圖象特性相關聯(lián)的參數(shù)取值之差低于一閾值Sx，在所述帶中沿y軸兩個相鄰點處與圖象特性相關聯(lián)的參數(shù)取值之差低于閾值Sy，以及在要被組合的新點處該參數(shù)值與已被組合各點處所述參數(shù)值的平均值之差值還低于一閾值Sm。
所述閾值Sx和Sy可以有完全相同的值，例如當要分割的壁圖象是均勻的時候；或者反之有不同的值，取決于在獲取臂圖象過程中所可能遇到的異常。特別是，由于垂直向的人為作用使各個壁圖象上跡線之間的均勻性差時，閾值Sx之值大于Sy。類似地，為了不產(chǎn)生太小的連續(xù)部分，最好是使閾值Sm之值大于Sx。
這些閾值可以用統(tǒng)計學方法借助柱狀圖自動地固定，這些柱狀圖與x和y方向的梯度圖象相關聯(lián)并被與掩碼掩碼[1，1]和[-1，1]T卷積。在實驗的基礎上，申請本專利的公司已發(fā)現(xiàn)最好是這樣選擇閾值Sx，Sy和SmSx＝γGxm，Sy＝γGym和Sm＝γGx’m，在這些公式中Gxm和Gym分別表示沿x和y軸方向壁圖象梯度平均值，Gx’m代表沿x方向梯度大于Gxm部分的平均值，而γ是一個閾值系數(shù)，在大多數(shù)情況下γ值選為1。
如前面指出的那樣，在構(gòu)建分層邊界正弦線過程中，形成了包含N條等值線的等值線組，其中每一條等值線取自N個分層圖象中的一個，所述這些等值線包括一個參考等值線和N-1個與參考等值線有相同極性并與所述等值線對應的相關等值線。術語“等值線的極性”是要用來表示沿等值線各點處圖象的垂直梯度(沿y軸)的符號。
為了確定N個分層圖象中彼此對應的所述的具有相同極性的等值線，考慮這樣的事實，即對于給定的分層，其N個分層圖象中該分層的厚度差值ΔTb應該是小的，因而固定一個閾值，所述差值應在此閾值之下。特別是，以這樣一種方式來實現(xiàn)參考等值線和與該參考等值線有相同極性的N-1個等值線之間的對應關系當從含有參考等值線的圖象過渡到其他圖象中的任何一個時，由所述等值線在其頂部限定的分層的厚度變化低于一個閾值。
表征分層層面的質(zhì)量判據(jù)Q是用于從所有正弦線中找出一個最佳正弦線，這些正弦線的每一個包含參考等值線并包含伴隨該參考等值線的其他等值線(從1到N-1)。該質(zhì)量判據(jù)Q是一個包含多個因子的組合判據(jù)，特別是考慮了平面的平緩性或尖銳性、由圖象平均垂直梯度測量的分層均勻性、分層組織結(jié)構(gòu)、等等。
例如，對于由Qm等值線匹配而成的一個正弦線，根據(jù)本發(fā)明，可使用由下列方程定義的質(zhì)量判據(jù)QQ＝λQagd×Qbct×Qccr×Qddy×Qem其中·λ代表歸一化常數(shù)；·a，b，c，d及e代表相關判據(jù)的權重，最好是對于a，b，c，d的情況取值1，對于e的情況取值2；·Qgd代表梯被圖象上的局部對比度，所述局部對比度是考慮各分層之間的對比度，由公式Qgd＝Mgd∶Vgd表示，這里Mgd是在被屬于沿y方向一維梯度Gy的濾波器濾波后的N個壁圖象上估計的沿正弦線梯度平均值，Vgd是梯度圖象的標準偏差，它是在全部N個壁圖象上計算出來的。
·Qct代表平面總體對比度，所述總體對比度考慮沿正弦線的低頻對比度，并表示為從N個差值Δ系列中取出的N/2個具有最低絕對值的差值Δ的平均值；這N個差值Δ系列中的每個差值對應于N個圖象中的一個，并代表上分層和下分層中振幅平均值之間的差值，這個上分層振幅平均值和下分層振幅平均值是在恰在圖象中要弄清楚的平面的上方和下方的兩個沿該正弦線的窗口中計算出來的；·Qcr代表N個圖象的總體相關性，所述相關性考慮圍繞該正弦線的組織結(jié)構(gòu)的均勻性，由下式定義Qcr=1Max(Vup,Vlo,VΔ)]]>
這里Vup和Vlo分別代表振幅的標準偏差，其中一個與上分層相關聯(lián)，一個與下分層相關聯(lián)，該標準偏差是在N個圖象上在為求Qct所用的相同窗口中計算的，VΔ是如前面所定義的N個差值Δ的標準偏差；·Qdy代表該平面的平整性或粗糙度，用式
表示，這里ΔEy度量最佳匹配正弦上各點與對構(gòu)成所述正弦線有貢獻的對應點之間垂直差值的平均值；以及·Qm代表為匹配正弦線所保留的圖象的數(shù)目。
通過閱讀對根據(jù)本發(fā)明的方法的一個實施例的如下描述，將看到其他特點和優(yōu)點，如下描述所參考的附圖是·

圖1給出在地質(zhì)地層中所鉆井孔壁的FMS電學圖象系列，本圖是對于第一深度間隔給出的；·圖2示意性說明把圖1中的圖象分段成連續(xù)的部分；·圖3示意性表示出兩個連續(xù)區(qū)域之間的邊界和相應的包絡等值線；·圖4代表與圖1中電學圖象相關聯(lián)的分層圖象；·圖5示意性表示出對在分層圖象上出現(xiàn)的等值線進行匹配以給出一條邊界正弦線的一種方式；·圖6a和6b表示在FMS壁圖象上標出的分層邊界正弦線(圖6a)，以及代表該層面的相關連續(xù)區(qū)域的圖象(圖6b)，這是對第二深度間隔給出的。
測量電導率的工具，例如如前面描述的裝有4個測量極板(每個測量極板提供測量電導率的若干電極)的FMS型工具，是通過地質(zhì)地層中鉆成的井孔向下放置，用于產(chǎn)生一部分井孔壁的電學圖象。這項技術對于精通本門技術的人們是公知的，故不再描述其細節(jié)，該工具的每個測量極板提供垂直切片形式的電學圖象，其中包括一組跡線或列(每個測量極板上有多少個電極便有多少條跡線或列)，這些跡線或列沿垂直軸延伸按深度分度，并沿水平軸x分開間隔按方位分度，每條跡線有一振幅代表代表由相關電極測量的井孔壁電導率并作為深度的函數(shù)被記錄下來。如圖1中所表示的那樣，這提供了4個圖象I1至I4，用于重建井孔壁。這些圖象顯示出多個帶，例如B1和B2，它們代表地質(zhì)地層中的分層，并由等值線(例如F12)分開，這些等值線的每一個代表追蹤一個分層平面與測量井孔側(cè)壁交切的正弦線，它把相繼出現(xiàn)的分層分開。
在(x，y)座標系統(tǒng)中，每個電學圖象I1至I4可被看作是坐標為(xi，yi)的點Mij的矩陣，xi代表產(chǎn)生跡線Ti的電極i的方位，yi代表電極進行測量的深度，所述各點沿y方向彼此分開的距離等于該測量工具的采樣間隔，沿x方向它們的間距代表兩個相繼跡線之間的方位差(橫向采樣移動距離)。每個點Mij被賦予一個值，該值代表在井孔壁上坐標為(xi，yj)點處測量的電導率，所述值是在點Mij處跡線Ti的振幅。
在第一階段，每個電學圖象被分割成連續(xù)的部分。為了這樣做，要固定一個閾值Sx，例如等于沿著要分割圖象x軸的平均梯度Gxm，要固定一個閾值Sy，例如等于沿著要分割圖象y軸的平均梯度Gym，還要固定一個閾值Sm，例如等于沿著要被分割圖象x軸梯度大于Gxm部分的平均值。如圖2中示意性表示的那樣，一個稱作連續(xù)部分的單個帶用于把要被分割的圖象的各跡線的不同點組合在一起，例如I3，在所述連續(xù)部分中沿x方向彼此相鄰的任何兩點(例如M11和M21)被賦予的振幅值之差小于Sx，在所述連續(xù)部分中沿y方向彼此相鄰的任何兩點(例如M11和M12)被賦予的振幅值之差小于Sy；而且當所述點被組合時，任何新的作為該組合候選點的鄰近點(例如M22)被賦予的振幅和已經(jīng)被分到該組合的點(例如M11，M12，M21)被賦予的振幅平均值之間的差值低于閾值Sm。在給定連續(xù)部分內(nèi)的所有象素被賦予一個振幅值，它等于被組合到該連續(xù)部分內(nèi)的各點相應振幅值的平均值。圖2示意性地顯示出6個連續(xù)部分C(12)，C(11)，C(10)、C(9)、C(8)和C(7)，括號內(nèi)的數(shù)指出賦予該連續(xù)部分的平均振幅值。如所述圖2中所示，連續(xù)部分可能會接觸圖象的左、右兩個邊緣，如連續(xù)部分C(8)的情況，于是這些部分被稱作連續(xù)區(qū)域；或者是另一種情況，它們只接觸圖象的左或右一個邊緣，如連續(xù)部分C(7)、C(9)、C(10)和C(11)的情況，或者可能和所述邊緣的任何一個都不接觸，如連續(xù)部分C(12)的情況，在這些情況中，這些連續(xù)部分被稱作連續(xù)帶。
在第二階段，由圖象分割造成的連續(xù)部分所提供的集合被轉(zhuǎn)換成只由連續(xù)區(qū)域組成的第二集合，就是說，如前文指出的那樣，這些連續(xù)部分每個都接觸圖象的左、右兩個邊緣；所述第二集合包括構(gòu)成連續(xù)區(qū)域而且已經(jīng)包含在第一集合中的全部連續(xù)部分，而且還包括這樣一些連續(xù)區(qū)域，它們是由第一集合中那些沒有各接觸圖象左、右兩個邊緣的連續(xù)部分，即稱作連續(xù)帶的部分形成的。從連續(xù)帶到由它們導出的連續(xù)區(qū)域的轉(zhuǎn)變是這樣進行的把給定平均振幅值的一個連續(xù)帶與具有次大平均振幅值的相鄰連續(xù)帶合并，這種合并是從具有最大平均振幅值的連續(xù)帶開始，按賦予每個連續(xù)帶的平均振幅值的減小順序逐步進行的；在計算出由兩個相鄰連續(xù)帶合并造成的連續(xù)帶的平均振幅值之后，利用其余的連續(xù)帶(包括所述新造成的連續(xù)帶)進行新的合并。這樣，參考圖2，連續(xù)帶C(12)先與連續(xù)帶C(11)合并，由這次合并造成的連續(xù)帶(它的平均振幅等于11.25)與連續(xù)帶C(10)合并。現(xiàn)在，三個被合并的連續(xù)帶C(12)、C(11)和C(10)一起接觸該圖象的左、右兩個邊緣并構(gòu)成一個連續(xù)區(qū)域。然后，兩個相鄰連續(xù)帶C(9)和C(7)合并構(gòu)成另一個連續(xù)區(qū)域。在對所有連續(xù)帶進行的合并結(jié)束時，便得到了只由連續(xù)區(qū)域構(gòu)成的第二集合(圖象)。
基于這個連續(xù)區(qū)域集合，對每一對相鄰的連續(xù)區(qū)域產(chǎn)生一條平滑的等值線，該等值線標記出所述一對連續(xù)區(qū)域中兩個連續(xù)區(qū)域之間的邊界。這是這樣完成的利用等值線追蹤對所述邊界找出一個上包絡等值線和一個下包絡等值線，并把這兩個包絡等值線中給出較低的垂直移動(沿y)程度變化的那條包絡等值線保留下來作為平滑等值線。參考圖3，兩個相鄰的(相繼的)連續(xù)區(qū)域RS和RI有邊界F。使用等值線追蹤技術，那些圖象跡線上在邊界F上方最靠近邊界的點(如ES1、ES2、…、ESi、…ESp)和在邊界下方的點(如EI1、EI2、…、EIi、EIp)被確定。把點ES1、ES2、…ESi、…、ESp聯(lián)結(jié)起來形成上包絡等值線，把點EI1、EI2、…、EIi、…、EIp聯(lián)結(jié)起來形成下包絡等值線，并把這兩個包絡等值線中那個“最直”的等值線保留下來作為平滑的邊界等值線。所謂“最直”的等值線就是得到下式的較低值的那條等值線Σi=1i=p-1|yi-yi+1|]]>這里yi放yi+1是待定的等值線上任何兩個相繼點的深度坐標(沿y軸)，p是圖象中的跡線數(shù)目。
如果需要的話，可以把組成點數(shù)低于一閾值的帶有平滑等值線的每個連續(xù)區(qū)域與具有最接近的平均振幅值的帶平滑等值線的相鄰連續(xù)區(qū)域結(jié)合在一起。
被保留下來的具有平滑等值線的連續(xù)區(qū)域被賦予它們的平均振幅值，這些連續(xù)區(qū)域可以在(x，y)座標系統(tǒng)中表示出來構(gòu)成一個圖象，稱作“分層圖象”，它與被分割的壁圖象相關聯(lián)。在連續(xù)區(qū)域之間存在的并出現(xiàn)在這個分層圖象上的等值線稱作“層面等值線”，每個代表層面平面與測量井孔側(cè)壁的交切線的一部分。
圖4代表(x，y)座標系統(tǒng)中的分層圖象IB1、IB2、IB3和IB4，它們分別對應于圖1所示的電學圖象I1、I2、I3和I4，這些分層圖象被用于重建測量井孔壁的圖象。
利用4個分層圖象IB1、IB2、IB3和IB4，把在所述圖象中具有相同極性并彼此對應的等值線(層面等值線)進行匹配，于是構(gòu)成了代表理論層面邊界的正弦線。
參考圖5，構(gòu)成所述層面邊界正弦線的這一步驟是按如下操作進行的，這里取已經(jīng)確定了一個分層邊界正弦線Sk的情況作為下述操作的起始點。
在4個分層圖象IB1至IB4上存在的而且位于正弦線Sk下方的層面等值線(此后稱“等值線”)當中選擇第一參考等值線，這是從最接近于Sk的那條等值線和在Sk之后首先遇到的等值線二者當中選取，該等值線是位于圖象IB3上的等值線CR31。然后，在不包含參考等值線CR31的分層圖象IB1、IB2和IB4中，確定與所述第一參考等值線對應的具有相同極性的等值線，以構(gòu)成3條初級等值線，這3條等值線是圖象IB1中的等值線CP11、圖象IB2中的等值線CP21及圖象IB4中的等位線CP41。
然后構(gòu)成所有的正弦線，它們的每一個包含第一參考等值線CR31并包含初級等值線CP11、CP21和CP41的1至3個，而在按這種方式構(gòu)成的正弦線中保留一個作為最佳正弦線S01，它具有代表層面平面質(zhì)量的判據(jù)Q的最大值Q1，而且Q1大于一閾值Qs。所述判據(jù)是例如前述把5個因子組合在一起的那個判據(jù)。
然后，在含有第一參考等值線CR31的分層圖象IB3上選擇第二參考等值線，它是與第一參考等值線有相同極性而且緊跟隨它的CR32。在不包含第二參考等值線CR32的分層圖象IB1、IB2和IB4中，確定與第二參考等值線對應并定義3條次級等值線的具有相同極性的等值線，這3條等值線是圖象IB1情況中的等值線CS12、圖象IB2情況中的等值線CS22及圖象IB4情況中的等值線CS22。
然后構(gòu)成所有的正弦線，它們的每一個包含第二參考等值線CR32并包含從次級等值線CS12、CS22和CS42以及初級等值線CP11、CP21和CP41中選出的1至3個等值線，這種選擇使每個圖象中有一條等值線，而在所述正弦線中保留一個作為最佳正弦線S02，它具有質(zhì)量判據(jù)Q的最大值Q2，而且Q2大于閾值Qs。
比較最佳正弦線S01和S02，如果正弦線S02平行于正弦線S01或者如果它與S01相交叉且質(zhì)量判據(jù)值Q2低于值Q1，則正弦線S01作為分層邊界Sk+1有效。如果最佳正弦線S01是有效的，則把這一正弦線的等值線標注在4個分層圖象IB1、IB2、IB3和IB4上，和/或標注在4個相應的壁圖象I1、I2、I3和I4上，作為分層邊界Sk+1。
然而，如果最佳正弦線S02與最佳正弦線S01交叉而且質(zhì)量判據(jù)值Q2大于值Q1，則最佳正弦線S01被拒絕，而且參考等值線CR31被去掉。
然后，利用4個分層圖象上存在的位于分層邊界正弦線Sk+1之下的等值線(如果正弦線S01已被認為有效的話)或分層邊界正弦線Sk之下的等值線(如果正弦線S01已被認為無效的話)，重復進行匹配等值線的這一系列操作，直至對4個分層圖象IB1、IB2、IB3和IB4上存在的最后一些要被匹配的等值線重復這一系列操作為止。
得到第一分層邊界正弦線S1的過程如下在4個分層圖象IB1至IB4的每一個上選擇第一等值線，并在所述被選的各第一等值線中選定具有最小深度的等值線，在本例中是圖象IB3上的等值線CR30，作為參考等值線。然后，在不包含該參考等值線的分層圖象IB1、IB2和IB4中，確定與參考等值線對應并定義3條初級等值線的具有相同極性的等值線，即在圖象IB1上的等值線C10、在圖象IB2上的等值線C20和在圖象IB4上的等值線C40。利用所述初級等值線C10、C20和C40以及參考等值線C30，分層邊界正弦線S1被構(gòu)成，其做法是或者(i)通過檢出操作，如果所述4個等值線被清楚標出并允許進行這種檢出操作的話；或者(ii)應用上文描述的確定正弦線Sk+1的處理過程。
對于其深度間隔不同于圖1至圖5所示深度間隔的情況，圖象6a和6b給出在FMS壁圖象上標出的分層邊界正弦線(圖6a)，以及代表該層面的相關在連續(xù)區(qū)域的圖象(圖6b)。
權利要求
1.根據(jù)地層中井孔圖象或巖芯樣品顯象自動確定該地層中層面的方法，每個圖象代表井孔側(cè)壁或巖芯樣品側(cè)壁的一個切片，該切片的深度參照垂直軸y，方位參照水平軸x，并由一組跡線或列來確定；每一個跡線或列的方向是由沿x軸分離的點沿著y軸方向延伸的，并代表與所述側(cè)壁特性相關聯(lián)的參數(shù)值，其值是作為深度的函數(shù)測定的；井孔或巖芯樣品的側(cè)壁是由N個壁圖象組合重建的，所述方法的特點在于它由以下步驟組成—把用于重建井孔側(cè)壁或巖芯樣品側(cè)壁圖象的N個壁圖象中的每一個圖象進行分割，構(gòu)成第一組連續(xù)部分，每個連續(xù)部分由一個均勻點帶構(gòu)成，這個均勻點帶是按下述方式把跡線點分組得到的按照與圖象特性相關聯(lián)的判據(jù)所取的在所述帶中任何兩個相鄰點的值差低于一個閾值，—對于給定的連續(xù)部分中的全部象素賦予一個唯一的系數(shù)，—把第一個連續(xù)部分集合轉(zhuǎn)換成只由接觸圖象左、右兩個邊緣的各個連續(xù)部分，稱作連續(xù)區(qū)域，構(gòu)成的第二集合，所述連續(xù)區(qū)域包括構(gòu)成已包含在第一集合中的連續(xù)區(qū)域的所有連續(xù)部分，還有由第一集合中那些不接觸圖象左、右兩個邊緣的連續(xù)部分，稱作連續(xù)帶，構(gòu)成的連續(xù)區(qū)域，作法是把一個給定的連續(xù)帶與最鄰近的連續(xù)帶合并到一起，逐漸地進行這種合并，在使用其余的連續(xù)帶，包括所述新造成的連續(xù)帶，進行新的合并之前，對所造成的連續(xù)帶賦予一個新的系數(shù)，—對于每對相繼的連續(xù)區(qū)域，產(chǎn)生一個平滑的等值線，用以標志出所述一對區(qū)域的兩個連續(xù)區(qū)域的邊界，作法是使用等值線追蹤對所述邊界找出上包絡等值線和下包絡等值線，把這兩個包絡等值線中能給出垂直移動水平較低變化的那個包絡等值線保留下來作為平滑的等值線；以及—在(x，y)坐標系統(tǒng)中產(chǎn)生一個圖象，它由具有被保留的平滑等值線的連續(xù)區(qū)域構(gòu)成，該圖象稱作與受到分割處理的壁圖象相關聯(lián)的分層圖象，而在這個分層圖象上存在的各連續(xù)區(qū)域之間的等值線稱作層面等值線，每個等值線代表一個層面平面與井孔或巖芯樣品側(cè)壁的交切線的一段。
2.根據(jù)權利要求1的方法，其特點在于與圖象特性相關聯(lián)的判據(jù)是一個與所述特性相關聯(lián)的參數(shù)，特別是振幅。
3.根據(jù)權利要求2的方法，其特點在于賦予給定連續(xù)部分的所有象素的唯一系數(shù)是與組合到所述連續(xù)部分中的跡線點的圖象特性相關聯(lián)的參數(shù)，特別是振幅參數(shù)，的平均值。
4.根據(jù)權利要求3的方法，其特點在于把連續(xù)帶進行合并，作法是把具有一給定參數(shù)平均值的連續(xù)帶與具有次大參數(shù)平均值的相鄰連續(xù)帶組合到一起，逐漸地進行合并，從具有最高參數(shù)平均值的連續(xù)帶開始，按照賦予每個連續(xù)帶的參數(shù)平均值的下降順序進行合并，而且在每次把兩個連續(xù)帶合并之后，計算所造成的連續(xù)帶的參數(shù)平均值，然后再用剩下來的連續(xù)帶，包括所述新造成的連續(xù)帶，進行新的合并。
5.根據(jù)權利要求1至4之一的方法，其特點在于把具有平滑等值線的、其組成點數(shù)低于一閾值的每個連續(xù)區(qū)域與具有平滑等值線的最接近的相鄰連續(xù)區(qū)域，例如具有最接近的參數(shù)平均值的那個，集合在一起。
6.根據(jù)權利要求1至5之一的方法，其特點在于它還包括這樣一個步驟，其組成是利用N個分層圖象，使所述N個分層圖象中級此對應的具有相同極性的層面等值線匹配起來，以便構(gòu)成代表層而邊界的正弦線，這些N個分層圖象每個都是從用于重建井孔或巖芯樣品側(cè)壁的N個壁圖象之一取得的
7.根據(jù)權利要求6的方法，其特點在于通過進行一系列操作實現(xiàn)了匹配層面等值線，以下稱等值線，以構(gòu)成層面邊界正弦線的步驟，這一步驟以已經(jīng)確定了一個分層界面正弦線Sk的情況作為起始點，該步驟的組成是a)從N個分層圖象中存在的低于正弦線Sk的等值線中選擇第一參考等值線，它是從最接近于Sk的等值線和在Sk之后首先遇到的等值線二者當中選取的；b)在不包含該第一參考等值線的那些分層圖象中確定對應于所述第一參考等值線和代表N-1初級等值線的那些具有相同極性的等值線；c)構(gòu)成每個都包含第一參考等值線并把范圍從1到N-1個若干所述初級等值線聯(lián)合在一起的所有正弦線，并把所述正弦線中那個具有大于閾值Qs的最大值Q1的正弦線保留下來作為最佳正弦線S01，這里的Q1是代表層面平面質(zhì)量的預先定義的判據(jù)Q的最大值，d)在含有第一參考等值一的分層圖象上選擇第二參考等值線，它是與第一參考等值線有相同極性而且緊跟隨第一參考等值線的等值線；e)在不包含第二參考等值線的那些分層圖象中，確定對應于第二參考等值線和定義N-1個次級等值線的那些具有相同極性的等值線；f)構(gòu)成每個都包含第二參考等值線并把從所有初級和次級等值線集合中選出的從1到N-1個等值線聯(lián)合起來的所有正弦線，對這種選擇而定，每個圖象有一個等值線；并保留其具有質(zhì)量判據(jù)Q的最高值Q2，大于閾值Qs，的那個所述正弦線作為最佳正弦線S02；g)比較最佳正弦線S01和S02，(i)如果正弦線S02平行于S01或者如果它與S01相交叉且質(zhì)量判據(jù)值Q2低于Q1，則正弦線S01作為分層邊界Sk+1有效，并在N個分層圖象上把屬于有效正弦線S01的等值線標注為層面邊界Sk+1；或者(ii)如果最佳正弦線S02與正弦線S01相交叉而且質(zhì)量判據(jù)值Q2大于值Q1，則拒絕最佳正弦線S01并去掉第一參考等值線；以及h)只要在N個分層圖象上還存在要匹配的最后的等值線，就重復a)到g)的操作系列，在根據(jù)g(i)進行操作的情況中使用N個分層圖象上存在的位于正弦線Sk+1以下的等值線，在根據(jù)g(ii)進行操作的情況中使用N個分層圖象上存在的位于正弦線Sk以下的等值線。
8.根據(jù)權利要求7的方法，其特點在于通過完成一系列操作來得到第一分層邊界正弦線S1，該操作系列的組成是—在N個分層圖象的每一個上選擇第一等值線，—從所述被選定的第一等值線中挑選出有最小深度的那條等值線作為參考等值線，—在不包含參考等值線的那些分層圖象中確定對應于參考等值線并定義N-1個初級等值線的具有相同極性的等值線，以及—或者(α)通過檢出操作，或者(β)應用根據(jù)c)至g)各點的處理，來構(gòu)成最佳正弦線S1。
9.根據(jù)權利要求1至8之一的方法，其特點在于在把每個壁圖象分割成連續(xù)部分的過程中，為把壁圖象的跡線點組合成構(gòu)成一個連續(xù)部分的均勻帶所采用的方法是在所述帶中任何兩個相鄰點處與圖象特性相關聯(lián)的參數(shù)，特別是所述特性的振幅，所取之值的差值低于一閾值S，而且在所述組合過程中在要被組合的新點處該參數(shù)值與已經(jīng)被組合的各點所述參數(shù)值的平均值之差還低于一閾值Sm。
10.根據(jù)權利要求1至8之一的方法，其特點在于在把每個壁圖象分割成連續(xù)部分的過程中，為把壁圖象的跡線點組合成構(gòu)成一個連續(xù)部分的均勻帶所采用的方法是在所述帶中沿x軸任何兩個相鄰點與圖象特性相關聯(lián)的參數(shù)，例如所述特性的振幅，取值之差低于一閾值Sx，在所述帶中沿y軸任何兩個相鄰點所述特性的取值之差低于一閾值Sy，而且在要被組合的新點處該參數(shù)值與已被組合各點處所述參數(shù)的平均值之差低于一閾值Sm。
11.根據(jù)權利要求10的方法，其特點在于閾值Sx之值大于閾值Sy。
12.根據(jù)權利要求10或11的方法，其特點在于閾值Sm之值大于閾值Sx。
13.根據(jù)權利要求1至12之一的方法，其特點在于在壁圖象被分割成連續(xù)部分之前，這些壁圖象受到濾波以去掉開放破裂型平面不均勻性。
14.根據(jù)權利要求7至13之一的方法，其特點在于參考等值線和與其具有相同極性的N-1個等值線之間的對應性是這樣實現(xiàn)的當從含有參考等值線的圖象過渡到其他圖象的任何一個時，由所述等值線在其頂部限定的分層的厚度的變化低于一閾值。
15.根據(jù)權利要求1至14之一的方法，其特點在于其壁圖象是由在地質(zhì)地層中鉆成的井孔的壁圖象，特別是其井孔壁的電學圖象，構(gòu)成。
16.根據(jù)權利要求1至14之一的方法，其特點在于其壁圖象是由地質(zhì)地層中取出的巖芯樣品的顯象構(gòu)成。
全文摘要
用于恢復井孔或巖芯樣品表面圖象的N個表面圖象的每一個被分割成連續(xù)部分(C(12),C(11),…),它們又被分組為連續(xù)區(qū)域(C(18)),連續(xù)區(qū)域與圖象的左、右兩個邊緣都接觸,在平滑處理其等值線之后,連續(xù)區(qū)域表現(xiàn)為稱作分層圖象的形式,代表層面分層。將出現(xiàn)在N個分層圖象上的等值線匹配,以構(gòu)造分層邊界正弦曲線。本發(fā)明在確定地質(zhì)測點的分層中尤其有用。
文檔編號G01V3/38GK1198217SQ9719098
公開日1998年11月4日 申請日期1997年5月27日 優(yōu)先權日1996年5月31日
發(fā)明者南曼·克斯科絲, 西居·耶, 菲利普·拉比勒 申請人:埃勒夫勘探產(chǎn)品公司