应用多组逐步判别分析优选油气层.pdf

6 8 第 2 6卷 第 1期 大庆石油地质与开发P ． G ． 0 ． D ． D ． 2 0 0 7年 2月 文章编号1 0 0 0 ． 3 7 5 4 2 0 0 7 0 1 - 0 0 6 8 - 0 4 应 用 多组逐步判别分析优选油气层 段新国 ，王允诚 ，李忠权 ，麻成斗 ，姜福聪 皮都理 大学 油气田地质及开发工程 家 雨点实验摩 ．四川 b 邰6 1 0 0 5 9 ．大庆油田有 限责任公 司 第 L采 油厂，黑 坨汀 人呋 1 6 3 0 0 0 摘要判别分析是数 学地质 中广泛应用的一种 多元统计 方法，多组逐步判别分析是在判别分析的基础 上采用有进有 出的办法，把判别能力强的变量引入判别式，同时，将判别能 力最差的 变量剔除 最终 在判别式中只保 留数量不 多而判别能力强的 变量 应用此原理 ，结合测井、录井、完井测试等资料的 气、水显示情况，选取 大庆长垣南部黑帝庙油气层气藏典型井建立该地区气、水层的判别模型，以便 对该地 区单并进行气、水层划分在建立判识模型后 ，应 用回判率检验 、 检验等方法对模型的显著 性进行检验 ．其判别气 、水层的总体符合率达到 9 2 ， 8 6 ％ ，应用此方法在研究区黑帝庙油气层提 出试 气井 2口．均获得了工业产能，这表明所建立的模型是可靠的 ，提高了该地区气、水层识别的水平 关键词黑帝庙油气层；逐步判别分析；判别模型；识别 中图分类号 T E1 4 2 文献标识码 A Appl i c a t i o n o f mu l t i g r o u p s t e p di s c r i mi na n t a na l y s i s me t ho d f o r i de nt i fic a t i o n o f o i l a n d ga s l a y e r s DUAN Xi n ． g u o。 ． W ANG Yu n c h e n g 。 ， L I Zh o ng q u a n。 ． MA C h e n g d 0 u ，J I ANG F u S t a t e Ke ‘ l_ x z b o r a t o r ． o f O i l a n d G a s R e s e r v o i r G e o l o g a n d D e r e l o p m e n t E n g i n e e r i n g ．C h e n g d “[ l i l ’ e r s i t ． 0 厂T e -h n o l o g ’ ，C h e n g d “6 1 0 0 5 9 ．C h i n a ； 2 ． N o ． 7 O i l P r o d u ’l i o n C ． n 1 a n o f Da q i n g Oi e l d C o mp a n L t d ．．Da q i n g 1 6 3 0 0 0．C h i n a Abs t r a c tDi s c l i n fin a n t a l l a l t i c a l lne t h o d i s a l n u l t i x a l i a b l e s t a t i s t i c a l a n a h ．’ s i s l u e t h o d 、 、 。 h i t h h a s b e e n 、 、 i d e s p l ’ e a d us e d i n g e o n l a t h e n l a t i c s s t u h - ． Ba s e d o n t h i s l n e t h o d．t h e s t e p d i s c l i n l i n a nt a l l a l x ．’ s i s l n e t h o d c a l l s t h e h i g h 1 i s t 1 ‘ i n l i l l a t o l x ．‘ p 0 、 、 - e r v a r i a b l e s ． a n I l e j e , t s t h e l o w d i s m i l n i n a t o r ．v p o w e l 、 ’a l i a b l e s ． fi n a l 1 ．x ’ o n l x． 。 h i g h d i s 。 r i l l l i n a t o r ．x 。 p o A e l ‘ 、 a l ‘i a b l e s a l l 1 f l i n t he d i s c r i l ni n a nt ．Th i s p a p e r a do p t e d t h e s t e p di s 1 ．i l n i n a n t a l l a l x s i s l n e t h o d．c o n l b i n g t h e d i s p l a , ’ s o f g a s a n d 、 、 ’ a t e l ’ t h r o u g h we l l s u r v e y．we l l l o g g i n g a n d we l l t e s t i n g．t o e s t a b l i s h t h e di s 。 1 ．i mi l mn t l no d e l o f g a s a l 1 Ia t e l ‘ i ll a c e l ’t a i n g a s D o o 1 i n He i d i mi a o o i lg a s l e s e l WO i l o f Pu n n a n o i l fi e l d，S O a s t o i n a l ‘k o ff t h e g a s a l l ]x a t e l ’ i l l s i n g l e we l l i l l t h i s a r e a ． Af t e r t h e D r i l n a r y 1 i s c r i l ni n a t i o n l n o d e l wa s e s t a b l i s h e d． o r l e s po n di n g t e s t、 、 。 a s 。 a l 1 ． i e d o u t h ‘ us i n g t h e l l l e t ho d o f 1 ．e t t u ’ n d e c i s i o n D l、 o b a b i l i t v a l1 I F t e s t t o v e r i b “i t s s i g n i f i a n c e ．T h e r e s u h s h o w e d t h e．d 、 ’e r a g e e x a t t p l ‘ h a b i l i t ． 。l ‘ a ‘ h e d 9 2． 8 6％ ．Two g a st e s t i n g we l l s h a v e o bt a i n e d i n du s t l i a l p l o d u t i o l l b a s e d n t h e i 1 e n t i fi a t i o n n l o de l i n g．F t e s t a n d o t h e 1 ． me t h o I s ．wh i c I 1、 ， 1 1 ． i fi e d t h e r e l i a b i l i t y o f t h e l n o d e 1． Th e l ’e f o l ’e．t h e i d e n t i fi ‘a t i o n o f g a s a n d 、 、 a t e l ’ l a ‘ e l ‘s a l l I e i mp r o v e d i n t h i s a l ‘e a ． Ke y w o r d s H e i 1 i lu i a o o i l g a s r e s e l x ’o i l ； s t e p d i s r i l u i n a n t a n a b ’ s i s ； d i s c l ’i u l i n a n t l n o d e l ； i d e n t i f i ’ a t i o n 现代 0 井解释技术发展很快 ．在利用多参数进行 油气层判识方面 ．先后 现 了灰色理论分析方法 、模 糊聚类方法 、神经网络方法 、微差分析方法等 这些 判别方法推进 TN井解释 ．提高了评价预测油气层的 能力本文介绍一种较新的方法 ，即多组逐步判别方 法进行油气层的判识．进而优选⋯油气层 1 多组逐步判别分析的基本原理 多组逐步判别分析是采用有进有 的办法，即每 一 步都通过检验把判别能力最强的一个变量引入判别 收稿 日期 2 0 0 6 4 I - I 7 作者 简介段新 I q I 9 7 8一 ．男．四川b 部 人．博十 ．k人事 }} i 气n 1 丌发 I ． 程研究 维普资讯 2 0 0 7年 2月 段新 国等 应用 多组逐步判别分析优选 由气层 6 9 式 同时，也考虑到较早进 入判别式 的某些变量 ，其 判别能力冈其他变量的引入而下降 ，应当及时把判别 能力最差 的变量从判别式 中剔除m去 最终在判别式 中只保留数量不太多而判别能力又较强的变量 1 ． 1 判别模型的建立 1 ． 1 ． 1 逐步计算 设原始数据为 ．Y i l ，2 ，⋯，m；gl ，2 ， ⋯ ，G； l ，2 ，⋯ ，1 1 ；、1 1 l 1 1 ⋯ n “ 一首 先计算各组中变量的均值和总均值 ⋯ 、组 内离 差 阵 和总的离差阵 7 1 假设 已计算到 f 步 包括 7 0 ，判别函数中已 引入了 ￡个变量 ，则 1 算 m全部变量 的判别能力，若 是 未选 人 的变量 ，则 川 i Z - ， J 1 f “ 为威氏准则统计量 ，若 ． ， 是 已选人的变量 ，则 ， 【 川 _ l 】 i∈ L 2 “ 2 首先看 已选入的变量 中有无应被剔除的变 量 为此应从已选人变量中选最大 卜 设 r l l }I l i a ＼ U⋯ 作 检验 一 。 、一 一 ， 一．， i _ _ c 3 r “ 一 - 、 一 “ 一 ，．一 一 ， i j二 i 3 若 ≤F 则把 ， 从判别 函数 中剔除 出去 ，并 对 和 7 1 的 r 列进 行消去运算 一若 FF ．， ．则考虑从未选 人的变量 中，寻找 ，设 ㈣ mi l l Ull l 作 检验 c 4 l _ 、 l ．， I，一l 如果 FF 则把 ， 引入判别函数．再对 和 7 1 阵 的 r 列进行消去运算 重复 1 、 2 的步骤 ，到既 不能剔除变量 义 不能引入变量时 ．结束计算 1 ． 1 ． 2 判 别分类 1 假设计算结束时已引入￡个变量并得 lJ『 时，贝 4 计算 0 ； 0 系数 ．、 ’ 一 G ∑ ∈ L； l ， 2， ⋯ ， G 5 一 ∑ ， 一 二 ’ ， ∈ L； 1 ． 2， ⋯ ． G 6 2 判别分类 设 有某 个体 ． ，⋯， ， ，陔个体既可 以是 原来用 于建立判 别函数 ．、 个 样品中任何一个样品，也可以是新观测的样品．计算 判别函数一 、 Y 1 ,1 q C ∑C iz l ， 2． ⋯ ， G 7 对于给定的样本．可以根据上述函数进而计 f ． 验 概率来进 行分组判别 1 ． 2 判别模型的显著性检验 1 ． 2 ． 1 多类判 别效 果检验 在实际T作中．南已知 、 个样品所划 分的 G 1 、 总体 l ，2 ，⋯．G ，它 们相互问的差别是明 的然而 。可能南于在选取变量时没有能充分反映各 总体问的差别，因此需要对多个总体的判别效果进行 检验 ，检验采用威氏 。 i l k s 准则 威氏准则有统计量 ㈩ 值越小 ，意味着组内离差小而组 间离差大 ．即 G个母体的平均值差异 显著 ，表 明 i n个变量能 够 分 G个母体，并采 C ． R ．所提m的渐近 分布来检 验各母体均值差的显著性 G ． Pl 9 取置信度为 “ ，根据 I l l G1 和 P两 个 自由 度查 如 FF 则检验结果 著， 为置信 度为 “的 检验值 1 ． 2 ． 2回判 率检验 在建立多个总体的判驯函数后．【 I丁 将已知类别的 样品代人判别 函数进 行同判．如果 同判正确率 叼在 7 5 r ／ f 以上，则可以认为判别函数是有效的．否则认为 模型是无效的～其常用的计算公式为 叼 叼 t ’ f T r ’ X 1 ． 2 ． 3 类 间显著性 检验 对于多个母体 ，可以把母体两两配对，逐次检验 各配对总体的判别效果设要检验对 e和 两 个母体 的判别效果时，有统计量 1 1 或 D j， 一．Y ， 一 Y ． 一Y r ． ． ， f 一 ， ， 1 2 其中 ， ， ， ， 为 的逆矩阵 ，F ，， 为母体判 别效果 ，服从 分布 ，其自由度为 1 1 1 和 1 1 1 1 ， 一1 1 1 一 1 ，在选定置 度 “条件下，FF 则检验结果 维普资讯 7 0 大庆石油地质与开发P ． G ． 0 ． D ． D ． 第． 1 6卷 第 1 期 显著 应用多组逐步判别分析时 。它要求各组均值之间 的差异要最大，同时每组组 内离差平方和要最小．也 就是所划分的各组之间的特征要有显著差异，否则判 识的效果很不理想 在判别分析过程中，各组根据组内样本的特征建 立各组本身的模型 ，提取特征的过程肯定要舍去一些 异常样本，因此在建立模型之后要 对原样本进行 回 判 ，以此来验证其可靠程度． 2 应用实例分析 r 黑帝庙油气层是松辽盆地的上部含油气组合 ，其 埋深在 2 0 0一l 0 0 0 n l 之间 ，属于浅层他源天然气藏 本次研究应用多组逐步判别分析方法原理 ，结合大庆 长垣南部黑帝庙油气J x - , 0 井 、录井 、完井测试等资料 的气 、水显示情况 ．选取大庆长垣南部黑帝庙油气层 气藏典型井建立该地 气 、水层的判别模型 ，对该地 区单井进行了有效的气 、水层划分 根据研究成果在 陔油 田古 6 l 断块和散包塔地 区分别优选出试气井一 口，今年试气均获得 J ’ T业产能，这表明所建立的模 型是可靠的．提高丁i 发 地 I 气 、水层识别的水平． 2 ． 1 判别模型的建立 根据研究区的实际情况，将研究目的层段储层分 为气层 、气水层 、含气水层 、差气层和水层 5类 ，并 将其作为建立判别模型时的 5组 在常规测井数据 资 料中，选取深测 向 ． 、浅测 向 ． 、声波时 差 、微电极 ． 、微 电位 ．Y 、2 ． 5 n l 电阻率 ． 、自然电位 ． 。 7条f m线 ，作为建立判别分析 模型的 7个变量 ，并根据 ” 具 有线性特征 的f m线 采 用线性 归一 化。具有 非线性 特征 的曲线 如深侧 向 电阻率 R L L D采用对数归一化” 的原则 ，对所选取 的曲线进行归一 化处理 然后 ，根据研究区的测井 、 测试资料 ，选取 8个典型气 、水层的 1 9 6个数据作为 已知样本 ，其中气层 、气水层 、含气水层 、差气层和 水层样本数分别为 4 6、8 3、l 4、2 0和 3 3 应用逐 步 多组判别分析方法建立研究区的气 、水判别模型在 这些变量中．对判别模型的贡献大小是不一样的，其 中电阻率类 的变量对模 型的贡献最 大，其 次是 S P ， A C另外对 于不同性 质的 气、水层 ，各 变量对模 型 的贡献不一样，比如 R 2 ． 5电阻率 ，其对气层模型 的 贡献率要大于它对其他模型的贡献率 另外 由于微电 位对所有模型贡献牢部很小 ，判 别模型已经将之剔 除 以下是各组 的判别方程 气层 l ’ 3 3 2 ． 5 0 9 x l 一1 4 9 ． 5 3 8 x 8 5 ． 3 4 3 x 3 2 2 3 ． 2 48 x l 21 ． 7 9l 7 8． 2 42 x 751 ． 8 38 气水 同层 2 6 6 ． 4 7 2 x ．一7 8 ． 1 5 6 x ， 8 4． 5 01 ． 321 0． 5 2 4 x 4一 1 ． 8 7 9 x 63 4． 7 7 - X 727 ． 49 7 含气 水 层 l 3 1 7 ． 0 1 9 x ．一1 0 1 ． 1 7 4 x ， 6 5． 51 4． 391 ． 53 5 x 42 5． 57 8 ． 68 3． 6 21 73 9． 8 48 差 气 层l ’ ． 3 2 1 ． 1 6 5 x I一 1 0 9 ． 9 9 0 x 7 2 ． 2 3 9 x3l 5 2 ．1 3 0 x 42 ． 4 7 4x 68 5 ． 9 4 Ix743 ． 4 47 水层 ， _Y 2 2 8 ． 8 4 2 x ． 一 9 5 ． 1 3 9 x ， 9 1 ． 3 7 3 x 2 7 6 ．1 4 0 x 46 ． 38 7 x 68 0 ． 7 2 4x 749 ． 9 4 0 2 ． 2 判别效果检验 2 ． 2 ． 1 回判 率检验 将已知样本代人已建立的判别方程 ，按各母体的 后验慨率重新归类 ，如果重新归类结果 与已知类别的 符合率很高 ，则判别函数的效果就好。昕建立的判别 模型对气层 、含气层 、气水层 、干层和 水层的判识效 果均相当显著，建立 的判别模型对除气层外的所有层 的判识效果都达到了 9 0 ％以上 ，气层也达到了 8 9 ％ ； 从总体上看 ，在将已 知样本代人判 别} 函 数 进行 回判 时，其总的同判率达 9 2 ． 8 6 ％，说 明所 童立的判别模 型是可靠的 2 ． 2 ． 2 F检验 显 著性 分析 经公式 9 F检验所选变量区分 个总体显著， 用公式 1 1 统计量 检验两两类间l j 勺 可分性列于 表 l 从表 l 可以看 ，总体内两两类问的 F 值均大 于 F 值 ，故检验效果显著，说 明类问 玎分，所建立 的模型是可靠的 表 1 F检验结果统计 表 Tab l e l St at i s t i c s o r t he Re s u l t o r』 7 Te s t 自 由 度 类圳F ￡ 、一G一￡l 检验结 果 “[10 5 I l 6 ． 7 8 9 I l 7 ． 6 5 4 l 5 ． 3 5 8 2 0 5． 2 7 6 3 6． 2 4 4 8 7． 1 3 0 I l 4． 9 2 7 21 ． 3l 7 47 ． 9l 3 5 2． 4 8 5 2 ． 5 4 2 ． 5 6 2 ． 4 5 2 ． 4 8 显 著 2 ． 5 9 2 ． 5 4 2 ． 5 7 2 ． 4 2 泣 l 气层 2 气水层 3 禽气水层；4 罄气层；5 水层 为引 入变量数 、为相天两组洋本之和G为组数 2 ． 3 在黑帝庙层进行试气层优选 在优选试气层时，首先利用 自然电应、自然伽马 以及微电位和微电极对研究区块的砂体 进行了精细划 分，然后对所有测井曲线进行了预处理 ，并针对不同 的曲线用不同的归一化方法进行归一化处理 ，对归一 化之后的测井数据用所建立的模型分别进行判识并以 此来确定各 个砂体的 油气性 ，最后 再结合钻井显 们 ％ 船 2 3 4 5 3 4 5 4 5 5 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 ●， 一， 一， 一3 3 4 维普资讯 2 0 0 7年 2月 段新 国等应用多组逐步判别分析优选海气层 7 1 ． 示 、烃类检测识别结果 、各个地区所特有的测井曲线 的显示情况 ．以及前人的研究情况对各个砂体的含油 气情况进行综合解释 。结果在古 6 l区块识 别出含气 层位 l 7 1 个 ，在敖包塔地 区识别 出含气层位 7 8个． 根据识别的结果在这两个地区提出最有利的2口井进 行试气，效果显著，2口井都达到了工业产能 3 结束语 1 通过采用多组逐 步判别 分析方法 原理 ．根 据长垣南部黑帝庙油气层测井 、录井 、完井测试等资 料的气 、水显示情况，建立了大庆长垣南部黑帝庙油 气层气 、水层的识别模型，并应用 回判率检验 、F检 验等方法对模型的显著性进行检验 ，结果显示其判别 气 、水层的总体符合率达到 9 2 ． 8 6 ％ ，表明所建立的 判别模型是可靠的。 2 依据 所建立 的模型对大庆长垣南部黑帝庙 油气层的单井进行了有效的气、水层识别，并根据研 究成果在该油田古 6 l 断块和敖包塔地区分别优选出 试气井 l口．今年试气均获得了工业产能 ．这表明所 建立的模型是可靠的．提高了该地区气、 水层识别的 水平。 参考文献 1 ]胥泽银，郭科． 多元统计方法硬其程序设计 M]．成都四 川科学技术出版 1 9 9 9 ． XU Z e 一 i n，GLO K e ． Mu hi a l ia b l e l a l i s l i e a l a n a 1 s i s l n e lI ． M I a n d l II 1 g n t n u n i n I M]． C h e n g d u S i c h u a n S c i e n c e a n d T e c h n o l o , P r e s s ． 1 9 9 9． ． 2 ]郭福星 ．多元统计 分析 M]．福州福建 斗 学技术出版社． 1 9 9 O ． G L ’O F u x l n ；M u l t i a ff a b l e s t a t i s t ic a l a n a 1 s i s[ M]． F u z b o u F u j i a n s ie i u P a n d T i t l u i o h l l y P t H ． 1 9 9 0． 3 j拿 ．施宝正 ．鹿川统汁方法 M]．东 石油大学出版 计 ．1 9 9 3 ． L l ,r l i a n ．s H I B a o z l l e l l I A l Ip l i c a l io n s l a l i s l i e a l n w l h [M]． D O l l l y h l g [ - l i i v e r s i l o f P e t r o l e u m eir t ． 1 9 93 ． 4 ]于志钧．赵旭尔．石油数学地质 M]．北l 石油工业出版 计 ． 1 9 8 7 ． Y Z h i - j u n ． Z H O X H - d O l l I ． P e l n l l e u n i M a t h e m a l rc a l G e o l o [ M ]． B e i j i n g P e t r o le u m I n d u s t r y P l -P S s ．1 9 8 7 ． 5 ]胡永章．王洪辉． 段新围． 多组逐步判别分析 鄂尔多斯某区块 识 U 气、水层 [ J ]．成都理工大学学报．2 0 5 ．3 2 2 1 5 2 ． I 5 5 ． HU “l o n g z h a n g． 。ANG Ho n g h n i ． DUAN Xi n．g uo ． Ap p l i c a t i o a o f s t e p d i ffln i n a n t a n a 1 s i s I o i d e n t i fi c a t i o n of g a s e a n d w a t e r l a y e r i n O r d o s b a s i n [ J ]． J o u rn a l o f C h e n g d u U n i v e r s it y of T e c h n o l o g y ． 2 0 o 5 ．3 2 2 1 5 2 一 l 5 5 ． 6 ]张文宾．林景哗，刘慨琴 ．对应分析油气水 识别方法及应用 J ]． 大庆石油地质与开发， 2 0 0 2 ．2 1 6 } 一 1 0 ． ZHANG ’e l l b i n，L I N J i n g 一 P ．U Ga i - q i n ． Me t l o d of c o r res p o n d e n t a n a l y s i s a n d i t s a p p l i c a t i o n I o d e t e r ； n i n e o i l ． g a s i n d wa t e r f o r ma t i o n s J ． P e l m l e u ln G e o l o g yO i l fi e l d D e u e l o p m e n l { 1 D a q i n g 2 0 0 2 ．2 1 6 8 ． 1 0 ． 非常规油气在中国能源工业中占有重要地位 编辑 邵宪志 据悉．早在2 0 0 3 年 l 0月，国土资源部和国家发改委就联合进行一轮全国油气资源评价，除常规石油天然 气外，首次将煤层气、油页岩、油砂等非常规油气资源列入国家评价体系，共对中国大陆4 7个舍煤盆地、8 0 个油 页岩 矿 区以及 2 4个含 油砂盆地 进 行 了评 价 对于油页岩 ．中国开发利用的历 史已有 7 0多年 2 0世纪 5 0年代 ，油页岩油产量曾 占中国 石油产量的一 半．抚顺油页岩矿为当时世界上最大的油页岩油生产基地之一2 0世纪9 0年代以来，随着全球对石油需求的 增长，油价逐步攀升 ，辽宁抚顺 、广 东茂名、吉林桦句等油 页岩矿区重现开发 生机2 0 0 5年 ， 国油页岩油 产量 已达到 3 0余万吨中国油 页岩资源丰富，地质资源量超过 4 7 0 X 1 0 。 t ，技 术可采资源量超 过 1 6 0 X 1 0 t ， 可回收量超过 1 2 0 X 1 0 。 t 松辽 、鄂 尔多斯 、伦坡拉 、准噶 尔和羌塘 5个盆地的地质资源量占全匡的9 0 ％以上 在油砂方面．中国对这一资源的勘探还处于起步阶段 ，勘探程度整体很低 ，只有一些大学或科研单位对油 砂开采的可行性和分离技术开展一些研究中国油砂资源较丰富，预计地质资源量超过 6 0 X 1 0 。 t ．可采资源量 超过 3 0 X 1 0 t ．主要分布在准噶尔、塔里木 、羌塘 、鄂 尔多斯 、柴达木 、松辽 、四川盆地 非常规油气在 中国能源工业中占有重要地位，是常规油气的重要补充，并且资源较丰富，潜力较 大，特别 是煤层气和油岩的勘探开发将对中国油气工业和能源供应产生较大影响中国政府对此高度重视，并将针对全 国非常规油气资源评价的结果，有针对性地鼓励开展非常规油气资源勘探开发 维普资讯