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基于主成分分析的欧氏距离排序法构建新型气测录井解释图板

更新时间:2009-03-28

0 引 言

塔木察格盆地位于蒙古国东部,与海拉尔盆地紧密相连,同属中亚—蒙古地槽的一部分,为早白垩系陆相伸展断陷盆地体系。塔木察格盆地在平面上可以划分为三坳二隆5个一级构造单元,即:西部坳陷区、巴兰-沙巴拉格隆起区、塔木察格坳陷、贝尔-布伊诺尔隆起区与巴音-桑布尔坳陷[1]。其中,南贝尔凹陷为中生代断陷盆地内小断陷,历经断陷、断拗、挤压反转等多期构造演化过程的叠加[2],具有多凸多凹、凹隆相间的构造格局[3]。凹陷内白垩系南屯组为其优质储集层之一,以近岸水下扇、扇三角洲、湖泊相沉积类型为主,表现为多物源、多沉积中心、横向相变化快、多期扇体发育的特点。岩性以普含凝灰质的砂(砾)岩为主,孔隙类型主要为原生粒间孔、溶蚀粒内孔、收缩孔、微裂隙等;储集层非均质性强,总体属于中低孔隙度、特低渗透率型储集层。南贝尔油田以岩性油气藏为主,具有埋深变化大、类型多样、油水关系与饱和度主控因素复杂等特点[4],给气测录井过程中储集层流体性质识别带来很大的难度。传统的气测录井图板(三角形图板、PIXLER图板、烃类比值图板等),因缺乏相应的数理统计理论指导而受限,且解释符合率较低[5-7]。为了满足勘探开发的需求,对储集层流体类型进行合理解释,必须综合利用现有的气测录井资料,使用现代数学方法构建新型气测录井解释图板,对储集层流体性质予以准确判别。本文结合研究区南屯组的地质特征与成藏条件分析,参考该地区试油获取的各种储集层流体性质所对应的气测烃类数据资料,采用逐步分析方法优选出8项气测录井变量,采用主成分分析方法,利用提取的主成分计算不同流体性质的样本均值间欧氏距离与偏离距并优选建系端点,然后根据求解的样本坐标值再次投点排序进行流体性质属类划分,建立了南屯组气测录井解释图板,实际应用效果良好。

2.4 MTHFR两位点单倍型分析及连锁情况 HaploView软件分析后显示,湖口县汉族女性MTHFR C677T和A1298C两位点构建的单倍型存在3种组合:TA(34.5%)、CC(19.8%)、CA(45.7%)。两位点间存在完全连锁不平衡现象(D’=1.0,r2=0.13)。MTHFR基因两位点组合构建单倍型,见表5。

1 主成分分析原理与步骤

本文采用的气测录井数据组具有维数高、变量多且彼此相关的特征。为抓住数据组的主要信息及简化数据结构,采用投影降维的数学处理方法[8],可在信息损失尽可能少的前提下把多项指标转化为几个综合指标[9],以减少无关信息的干扰[10-11]。通常把转化生成的综合指标称为主成分,它们均为原始变量的线性组合,且各个主成分之间互不相关。设有n个样本,每个样本有p个指标,分别用V1V2,…,V p表示,V=(V1V2,…,Vp)TμR分别为V的均值向量和协方差矩阵。主成分的求取步骤如下:

算例设计为一个典型的供应链结构(如图1),包括3个供应商、2个制造商、2个销售商、3个消费者和2个回收商,且供应链各主体均可与上下游主体进行完全信息交互并自主决策。每个供应商提供4种不同类型原材料,每个制造商可生产3种不同类型产品。产品和原材料BOM关系如图2所示,并设置产品与原材料生产配比为1。

(2)钻井设备及钻井工具应用的精准化。对钻井设备进行精准化升级,如为井队配置20m3以上的胶液罐,统一规范整改加重漏斗、循环罐标尺,实行二开固控设备验收制度。

(1) 由于各变量所表示的物理意义与量纲不同,数量级差较大,首先将原始数据标准化:

0.442V5-0.561V6-0.005V7+0.402V8

 

式中:vij′为原始变量为变量的均值为各指标的标准差。

(2)计算样本矩阵的协方差矩阵R

(3)利用雅可比方法求取特征方程|R-Iλ|=0(I为单位矩阵)的p个非负特征值λ1>λ2>…>λp,及λi对应的单位特征向量aiai=(ai(1)ai(2),…,ai(p)),且满足aiTai=1。

V4=(iC4+nC4)/C3

2 欧氏距离排序法的依据与计算步骤

V5=C2/∑C

(1) 求解不同流体性质的气测录井样本均值:

 

式中:w=1,2,3,…,m;b=1,2,…,z

(2)计算不同气测录井解释层eg间的欧氏距离:

1.从被动到主动,是社区自治的前提。社区居民要有主人翁的意识,通过争当社区精英、热心肠,在做事的过程中带动更多的人参与,形成差序带动格局。在主动服务的过程中形成内生奖惩机制,评选出“热心阿姨”“好大哥”等光辉形象,对那些习惯于搭便车,享受了服务不干事、不配合的家庭或个人要透明、要曝光。

 

式中:xy分别为解释层eg的样本数据。

(3)选择所投影坐标轴端点及求解样本坐标:

依据已定端点ABMC,运用同样的方法依次求得原始样本的坐标值(xy)。

首先,选择样本均值间欧氏距离最大的ABX轴的两个端点(图1),记AB之间的欧氏距离),则A点在X轴上的值为0,B点在X轴上的值为Lx。设样本均值NAB之间的欧氏距离分别为LANLBN,在由ABN 3点构成的三角形中,从N点作垂线与AB交于D点,其中

在直角三角形AND中:

在直角三角形NDB中:

据上述公式解得N点在X轴的坐标值:

 

N点相对X轴的偏离距为:

二是事中审查。法律法规同样处在变动中,原本合法的制度在运行过程中可能因为法律法规的变化而变成不合法。为应对这种变化,应当根据相关法律法规的变动对制度进行相应的调整,确保其适应法律法规的变动。

秦观五十篇策论历来评价甚多,对其策论成就的看法却是呈两极化的。褒之者认为其“灼可资庙谋”[1]19,具有实际功用,秦观也被目为“国士无双”[1]20,堪为大用。贬之者则认为,秦观策论仅限为党争而作,未有实际功用,行文也是结构单一的应试之作。关于秦观策论实用价值与文学价值的探讨,前人论述已备,本是无缘置喙。然本文仍不揣浅陋,希望从另一种视角来探讨秦观策论文的价值,以期有所发现。

 

同理,选择与X轴的偏离距hx最大的样本均值MY轴的第一个端点,与M欧氏距离最大的样本均值C作为Y轴的第二个端点。设M点在Y轴上的值为0,则C点在Y轴上的值为Ly(为MC之间的欧氏距离)。样本均值NMC之间的欧氏距离分别为LMNLCN,在三角形MCN中,从N点作垂线与MC交于D′点,其中求得NY轴的坐标值:

 

2型糖尿病管理干预满意:患者的病情改善显著,临床症状明显消失。一般满意:2型糖尿病患者的病情改善一般,临床症状仍对患者日常生活产生困扰。不满意:2型糖尿病患者病情加重。

  

图1 欧氏距离三角形

(4)将求解的坐标值(xy)投点于直角坐标系中,构建气测录井解释图板。

3 南屯组气测录井解释图板构建方法

结合南贝尔凹陷南屯组的地质特征与成藏条件分析,采用逐步分析方法优选出8个气测参数:

V1=(C1+C2)/(C3+iC4+nC4)

太平洋西北的河口很年轻,距今只有15 000年或10 000年的历史,在冰的作用下和浮木的推动力量下,河口一直处于动态的变化中。在这里,树木以古老的方式流入河流,但自从人们开始为航运清理河道,兴起了工业化的伐木作业,以及随着河滨地区的发展和水电大坝的建立,人类活动也对河口和水道产生了很大的影响。

V2=∑C/C1

V3=(C3+iC4+nC4)/(iC4+nC4)

(4)选择k(k<p)个主成分。当k个主成分使得方差的累积贡献率达到85%以上,则可以认为这k个主成分基本包含了p个指标具有的信息。主成分FiFj(ij)互不相关,其中:F1是满足aiTai=1的所有V1V2,…,Vp线性组合中方差最大的一个,F2是与F1不相关的V1V2,…,Vp所有线性组合中方差最大者;F1F2,…,Fp的方差之和与V1V2,…,Vp的方差之和相等[12]

本文中欧氏距离排序法是由植物群落划分研究中的Bray-Curtis方法[13-15]转变而来,其基本依据为:利用研究区已经试油证实储集层的不同流体性质的原始气测样本均值间欧氏距离大小与偏离距优选出投影坐标系端点,并将投影所求解的坐标值再次投点在直角坐标系中实现样本的空间排序。在最终的排序图板中,通过寻找其分布规律划分油气水分布区域,进而达到识别储集层流体性质的效果。假设有m种流体性质且每种流体性质具有q个气测参数,每个气测参数具有z个样本。其计算步骤如下:

F3= 0.339V1-0.077V2+0.003V3+0.026V4-

V7=nC4/∑C

V8=Tg峰/Tg基

利用村庄附近自然出漏的山泉水,进行小范围的开挖,开挖以不破坏泉水的自然出流为前提,开挖深度一般较浅,并砌筑集水前池,集水前池多采用浆砌石或混凝土结构,容积依泉水出水量而定,集水前池对泉水进行汇聚,可弥补泉水出水量的不足,同时提升自流引水时水头压力或者为提水泵站储蓄充足的可利用水量。

式中:∑C=C2+C3+iC4+nC4

从经试油证实的21口探井、评价井中收集了26组样品(油层12组、油水层4组、水层4组、干层6组)的气测录井数据,作为建立图板的原始样本(表1)。

 

1 南贝尔凹陷南屯组气测录井资料

  

解释层序号全烃峰基比C1%C2%C3%iC4%nC4%解释层序号全烃峰基比C1%C2%C3%iC4%nC4%13.81.26130.12500.10910.03770.0625142.50.48820.00360.02480.00380.005826.10.68450.06870.15770.05900.1906153.10.30690.03350.06910.01080.023839.37.99190.69341.07660.23600.6711161.80.14100.01130.01580.00200.004245.00.53430.03780.04010.00630.0166173.00.37540.01660.02570.00680.011355.10.57480.03540.02760.00950.0143182.60.16720.01130.01580.00310.005363.11.67060.11380.09610.03250.0467192.00.16490.01000.01080.00230.003873.50.60570.03510.04030.01150.0237204.00.34050.01760.01530.00230.0051811.60.62290.04550.05730.01130.0244214.30.38220.03800.03980.00230.008998.51.32290.13940.13140.03350.1316222.80.58160.03030.02710.00590.0078105.00.29020.02090.02320.00590.0118233.41.17150.07820.10670.02810.05071119.63.25120.09560.09080.02280.0300243.50.12870.01120.01660.00340.0077125.80.27780.01680.01450.00330.0064254.00.20610.01360.01070.00120.0038131.80.92310.11080.17690.02370.0543261.90.71340.07980.12460.02750.0725

3.1 参数相关性分析与主成分分析

将原始样本转换成8个气测参数矩阵,计算相关系数矩阵可知,输入的8个气测录井参数间具有明确的相关性,存在着储集层流体信息的重叠现象,必定会导致对流体性质的误判,对图板识别精度造成影响,因此进行主成分分析是必要的。利用雅可比方法求取特征值及其对应的特征向量和方差贡献率,按照累积方差贡献率大于85.00%(或者特征值不小于1)的原则所提取的前3个主成分F1F2F3,包含了原始数据89.51%的信息(表2),可以概括反映原始变量,而且主成分数的选取与碎石图(图2)显示的信息相吻合。

 

2 特征值对应的单位化特征向量特征值方差贡献率

  

主成分特征值V1V2V3V4V5V6V7V8方差贡献率%累积方差贡献率/%F13.972-0.346 0.402-0.394 0.462-0.266-0.200 0.4880.02449.6549.65F22.187 0.352-0.251-0.308 0.216 0.442-0.561-0.0050.40227.3476.99F31.001 0.339-0.077 0.003 0.026-0.479 0.378 0.1410.69812.5289.51

由各特征值所对应的特征向量,得到南贝尔凹陷南屯组气测录井参数的主成分变换方程式:

F1= -0.346V1+0.402V2-0.394V3+0.462V4-

0.266V5-0.200V6+0.488V7+0.024V8

F2= 0.352V1-0.251V2-0.308V3+0.216V4+

何东便进去坐到权筝旁边,看着还在沉睡中的权筝,想象如果她就这样死了,他可怎么办?人都是在别人走了,再也回不来的时候,才能想起别人的好。何东现在想起的都是权筝的好,从最初的认识,到从登记处跑出来,他心里满满的都是自责歉疚。他特别感谢她没死,他还有机会赎罪,他拿起她的手,轻轻地亲了一下。“幸福”这词已被他远远地抛在昨天晚上的夜色中了。

V6=C3/∑C

兰德通过商业管理创新来帮助美国军事物流实现现代化,这些研究为国防部节省了数百万美元,同时提高了军队战斗力。

0.479V5+0.378V6+0.141V7+0.698V8

  

图2 主成分分析碎石图

根据主成分F1F2F3的计算模型对标准化后的26个样本进行主成分分析计算(表3),建立新的样本数据F=(F1F2F3)。

3.2 基于主成分的欧氏距离排序法图板的构建

F1F2F3 3个指标作为构建气测录井图板模型的新变量,经计算求得不同流体性质样本均值间欧氏距离(表4)。

在八边形式密码中,折线经过的点数为4有2208种情况,点数为5有10464种,点数为6有40512种,点数为7有119232种,点数为8和9均有236544种。可得,八边形图形的密码排列情况共645504种。

 

3 主成分计算后的不同流体性质的新样本数据

  

序号指标F1F2F3试油结论序号指标F1F2F3试油结论1 1.0150 0.9677-1.0148油层14-2.2062-3.3455 2.5098干层(见油花)2 6.2942-0.4051 0.6219油层15 0.3287-2.4726 0.1001干层3 1.8420-0.0385 0.9231油层16-1.6410-1.5993-0.5416干层4 1.8420-0.0385 0.9231油层17 0.0071-0.3519 0.1056干层5-0.0671 1.8481-0.6378油层18-0.7745-0.8883-0.3341干层6-0.0117 1.2418-0.9802油层19-1.1110 0.0427-0.7415油水层7 0.8005 0.5780-0.3295油层20-2.1807 1.0118-0.4915油水层8-0.0971 0.4999 1.0909油层21-2.9234-1.1601-0.6883油水层9 3.1872 1.5257 0.1095油层22-2.1286 0.8229-0.7306油水层10 0.4067 0.4676-0.2573油层23 0.4831-0.2583-0.2269水层11-2.2691 3.2942 3.0337油层24 0.6332-0.8493-0.2005水层(含油花)12-0.7917 1.3688-0.3493油层25-2.0770 1.0429-0.8492水层13-0.4613-2.1816-0.5323干层26 1.9005-1.1233-0.5122水层

 

4 南屯组储集层不同流体性质样本均值间欧氏距离

  

油层水层油水层干层油层0.0001.6263.3223.288水层0.0002.3791.943油水层0.0002.529干层0.000

选择油层、油水层样本均值分别作为X轴的两个端点AB,则水层、干层样本均值在X轴的相应坐标值分别为1.21、2.33,相对X轴的偏离距分别为1.09、2.32。因此,选择相对X轴偏离距最大的干层样本均值作为Y轴的一个端点M,而与M欧氏距离最大点A作为Y轴的另一个端点。将表3中新样本数据按照坐标值公式逐一求解并在直角坐标系中投点排序,26个气测录井解释层在基于主成分分析的欧氏距离排序法气测图板上被很好地划分开(图3),其中17号、21号层被误判,符合率为92.31%。该方法建立的气测录井图板对流体性质的识别能力较强,可满足生产的需要。

  

图3 南贝尔凹陷南屯组储集层气测录井解释图板

4 应用实例

为了检验新型气测录井解释图板的有效性与准确度,对南贝尔油田12口探井、评价井南屯组储集层的15个待识别气测解释层进行了识别(图3)。本文以T 21-H井(表5中1号层)为例进行具体解释分析,其中6号、10号层与试油结论不符,待识别层解释符合率为86.67%。

 

5 南贝尔凹陷南屯组15个待识别气测解释层

  

解释层序号全烃峰基比C1%C2%C3%iC4%nC4%对比分析图板法试油结论备注13.10.57390.04120.04890.01490.0263油层油层符合25.00.30880.01130.01410.00340.0085油层油层符合31.62.12880.06810.10770.02180.0630油层油层符合45.55.51650.42690.68520.12700.3181油层油层符合59.37.99190.69341.07660.23600.6711油层油层符合65.00.88970.00650.11070.01930.0464水层油层不符73.20.12220.00700.00780.00330.0041油层油层符合81.82.48720.51370.47580.08520.0789干层干层符合92.02.19790.42910.32980.00860.0948干层干层符合102.20.45880.07500.07490.00230.0231干层油层不符113.82.07690.40000.53410.05030.1579干层干层符合122.00.36370.01240.01260.00250.0070油层油层符合132.00.96790.07100.11460.01660.0428干层干层符合142.30.16810.01640.03160.00530.0129干层干层符合155.80.14060.00540.01410.00300.0044干层干层符合

T 21-H井是南贝尔凹陷东次凹北洼槽上的一口评价井,于井段1 812.00~1 820.00 m见气测异常显示(图4),层位南一段,全烃最大值1.45%,一般0.90%,基值0.47%,其中1号层的峰基比3.1,C10.573 9%、C20.041 2%、C30.048 9%、iC40.014 9%、nC40.026 3%,三角形图板呈气层特征。岩屑录井于井段1 817.00~1 820.00 m见灰色油迹凝灰质细砂岩,荧光湿照暗黄色,滴照淡黄色,系列对比11级,淡黄色。井壁取心于1 816.4 m、1 818.0 m见2颗棕灰色油斑凝灰质细砂岩,于1 817.4 m见1颗棕灰色油浸凝灰质细砂岩。岩屑热解分析样品3块,S0平均值为0.82 mg/g,S1平均值为7.66 mg/g,S2平均值为7.27 mg/g,St平均值为15.74 mg/g,S1/S2值为1.05,原油性质为中质油,呈差油层特征。井壁取心热解分析样品3块,S0平均值为0.41 mg/g,S1平均值为7.18 mg/g,S2平均值为6.19 mg/g,St平均值为13.77 mg/g,S1/S2值为1.16,原油性质为中质油,呈差油层特征。测井、录井分别解释为油层、差油层。将8项气测参数经标准化处理后,代入南贝尔凹陷南屯组气测录井参数的主成分变换方程式,求得F1=1.027 2、F2=0.999 8、F3=-0.476 1,据此求解1号层在图板中的坐标为(0.18,-0.05),投点落在高产能区(油层,图3中1号点)。完井后对该井段压裂求产,产油1.36 t/d, 试油结论为工业油层。图板识别结果与测井解释、试油结论一致。

  

图4 T 21-H井录井综合成果图

5 结 论

(1)塔木察格盆地南贝尔凹陷构造复杂,储集层流体性质识别难度较大,识别的关键是综合利用多项气测参数所包含的流体信息。利用主成分分析法将反映流体性质的高维气测样本数据进行降维,经线性变换提取原始数据的主要信息,以少数的综合变量取代原始的气测录井多维变量,不仅保证了信息量损失最小,而且有效地消除了原始评价指标所携带的重叠信息的相互影响。参数越多则包含的信息就越多,因而本文中新型气测图板法比传统的解释图板更具优越性。

(2)求取经主成分计算后新样本,计算不同流体性质的样本均值间的欧氏距离大小与偏离距,并按照文中所采取的端点选择原则建立投影坐标系,利用样本在已选定的两条直线上的投影坐标在直角坐标中再次投点排序,最终实现南屯组气测录井解释层在图板上的直观反映。其本质是利用与已选端点间欧氏距离的大小来体现不同流体性质属类的亲疏,即相似相聚、相异相离。

(3)实例综合分析表明,选择累积方差贡献率大于85.00%的主成分建立欧氏距离排序法气测解释图板,其符合率为92.31%,对待识别样本的验证符合率为86.67%,能根据气测录井资料有效地识别储集层流体性质,解决了传统图板符合率过低的问题,为研究区气测录井解释工作提供了可靠的依据。现存不足之处是,由于收集的油水层、水层的试油及气测录井资料有限,导致在低产能区没有将两者间界限较好地划分开来,有待进一步完善。

参 考 文 献

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工艺原始于美国麻省理工,由美国坎布里奇(Cambridge Water Technology)公司实现工程化。目前磁混凝澄清池在美国的工程案例都是TP去除至0.1mg/L。

 
刘晓亮,邱风,范晓军,肖琼,蒋丽君,刘雪申,杨雷,万安强,刘淑英
《录井工程》 2018年第01期
《录井工程》2018年第01期文献

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