本發(fā)明涉及石油勘探中測井數據處理技術領域，尤其涉及一種儲層束縛水飽和度確定方法及裝置。

背景技術：

核磁共振測井是目前唯一能區(qū)分地層中可動流體和束縛流體的測井方法，具有其它測井方法不具備的獨特優(yōu)勢。儲層束縛水飽和度計算的準確與否直接影響儲層油氣評價的準確性、儲量計算的合理性和產能預測的可靠性，同時它還直接影響后期測試完井方案。因此，研究準確的儲層束縛水飽和度確定方法具有重要意義。

目前核磁共振測井確定束縛水飽和度的方法主要是對核磁共振回波數據進行拉普拉斯逆變換，反演得到T₂譜，然后利用T₂截止值得到束縛水飽和度。然而，核磁共振回波數據反演是一個嚴重的病態(tài)問題，測量數據中的微小擾動都會對反演結果產生很大的影響，導致反演得到的T₂譜具有很大的不確定性，從而根據T₂譜計算得到的儲層束縛水飽和度誤差增大。因此，現有技術中，對于低信噪比的核磁共振回波數據，儲層束縛水飽和度計算精度不能滿足油田現場應用的需要。

技術實現要素：

本申請?zhí)峁┮环N儲層束縛水飽和度確定方法及裝置，用于解決現有技術中通過對核磁共振回波數據進行拉普拉斯逆變換反演得到T₂譜，利用T₂截止值得到束縛水飽和度的方法存在反演結果不準確，反演得到的T₂譜存在很大不確定性，從而導致計算得到的儲層束縛水飽和度誤差大的問題。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明的一技術方案為提供一種儲層束縛水飽和度確定方法，包括：

構造指數雙曲正弦函數，對所述指數雙曲正弦函數做拉普拉斯變換得到T₂域的漸進階躍函數；

根據所述漸進階躍函數滿足的特定值條件，求取所述指數雙曲正弦函數中的未知參數，根據求得的未知參數更新構造的指數雙曲正弦函數；

根據更新的指數雙曲正弦函數對采集的核磁共振回波數據進行積分變換，確定儲層束縛水飽和度。

本發(fā)明另一技術方案為提供一種儲層束縛水飽和度確定裝置，包括：

數據采集單元，用于采集核磁共振回波數據；

構建單元，用于構造指數雙曲正弦函數，對所述指數雙曲正弦函數做拉普拉斯變換得到T₂域的漸進階躍函數；

未知參數求取單元，用于根據所述漸進階躍函數滿足的特定值條件，求取所述指數雙曲正弦函數中的未知參數，根據求得的未知參數更新構造的指數雙曲正弦函數；

儲層束縛水飽和度確定單元，根據更新的指數雙曲正弦函數對采集的核磁共振回波數據進行積分變換，確定儲層束縛水飽和度。

本發(fā)明提供的儲層束縛水飽和度確定方法及裝置，對構造的指數雙曲正弦函數進行拉普拉斯變換得到漸進階躍函數，根據漸進階躍函數滿足的特定值條件，確定指數雙曲正弦函數的未知參數，根據確定的指數雙曲正弦函數直接對原始核磁共振回波數據進行積分變換，確定所求儲層的束縛水飽和度，而不必先經過拉普拉斯逆變換反演得到T₂譜，這樣就避免了反演所帶來的不確定性。因此，在核磁共振回波數據信噪比很低的情況下，該方法依然能夠獲得準確的儲層束縛水飽和度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例的儲層束縛水飽和度確定方法的流程圖；

圖2為儲層T₂分布模型(實線)和對應的漸進階躍函數(虛線)；

圖3A及圖3B為本發(fā)明實施例的模擬兩種儲層的橫向弛豫時間T₂分布模型示意圖；

圖4A及圖4B為本發(fā)明實施例的不含噪聲的核磁共振回波數據以及添加了噪聲的核磁共振回波數據示意圖；

圖5A及圖5B為本發(fā)明實施例的T_C＝33ms時的指數雙曲正弦函數及漸近階躍函數；

圖6為本發(fā)明實施例的儲層束縛水飽和度確定裝置的結構圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的技術特點及效果更加明顯，下面結合附圖對本發(fā)明的技術方案做進一步說明，本發(fā)明也可有其他不同的具體實例來加以說明或實施，任何本領域技術人員在權利要求范圍內做的等同變換均屬于本發(fā)明的保護范疇。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一個具體實施例”、“一些實施例”、“例如”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。各實施例中涉及的步驟順序用于示意性說明本發(fā)明的實施，其中的步驟順序不作限定，可根據需要作適當調整。

關于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均為開放性的用語，即意指包含但不限于。

如圖1所示，圖1為本發(fā)明實施例的儲層束縛水飽和度確定方法的流程圖，該實施例能夠克服現有技術中對于低信噪比的核磁共振回波數據，儲層束縛水飽和度計算結果誤差大的問題。具體的，包括：

步驟101：構造指數雙曲正弦函數，對所述指數雙曲正弦函數做拉普拉斯變換得到T₂域的漸進階躍函數。

本申請所述的漸進階躍函數與單位階躍函數類似，不同之處為，漸進階躍函數的過渡段為一遞增函數，函數值由0漸進遞增至1，如圖2中虛線所示，而單位階躍函數為跳躍過渡，函數值由0直接跳躍至1。

步驟102：根據所述漸進階躍函數滿足的特定值條件，求取所述指數雙曲正弦函數中的未知參數。

求得未知參數后，根據求得的未知參數更新構造的指數雙曲正弦函數，即將求得的未知參數代入至構造的指數雙曲正弦函數中，得到更新后的指數雙曲正弦函數。

特定值條件如為漸進階躍函數的0點函數值、無窮函數值、分界點函數值等。

步驟103：根據更新的指數雙曲正弦函數對采集的核磁共振回波數據進行積分變換，確定儲層束縛水飽和度。

具體實施時，通過如下公式計算束縛水飽和度：

$S_{wi}=1-t_E\underset{i=0}{\overset{N}{\Σ}}k({\mathrm{it}}_E,T_C)G\left({\mathrm{it}}_E\right)---\left(1\right)$

其中，S_wi為束縛水飽和度，t_E為回波間隔，i為第i個回波，it_E為時間，k(it_E,T_C)為it_E時對應的指數雙曲正弦函數值，T_C為核磁共振T₂譜截止值，可通過巖心實驗確定，為已知量，G(it_E)為it_E時采集的核磁共振回波數據，N為回波個數。

詳細的說，上述步驟101中構造的指數雙曲正弦函數公式為：

k(t,T_C)＝λe^-βtsh(at) (2)

其中，k(t,T_C)為時間t的函數，λ、β、a為未知參數，t為時域時間。

對公式(2)進行拉普拉斯變換后得到的T₂域的漸進階躍函數公式為：

$K(T_2,T_C)=\frac{\mathrm{\λ}\mathrm{\α}}{{(s+\mathrm{\β})}^2-{\mathrm{\α}}^2},s=1/T_2---\left(3\right)$

其中，K(T₂,T_C)為T₂的函數，T₂為核磁共振橫向弛豫時間。

本申請所述的指數雙曲正弦函數k(t,T_C)對任意t>0存在，漸進階躍函數K(T₂,T_C)對任意T₂>0存在，且K(T₂,T_C)的值域為[0,1)，且在定義域內單調遞增。漸進階躍函數滿足的特定值條件(包括極值和特殊值條件)具體包括：及其中，n為截止值T_C時漸進階躍函數的函數值，m為截止值T_C時漸進階躍函數的斜率，n及m為設定值，可根據經驗進行設定。

具體實施時，根據漸近階躍函數的性質，通常，設置截止值T_C時漸進階躍函數的函數值為0.5，即截止值T_C時漸進階躍函數的斜率m不宜設置過大，m越大，漸進階躍函數越陡，求得的儲層束縛水飽和度受噪聲影響越大，經過試驗，優(yōu)選的，m取0.3時效果較好，此時，計算得到的未知參數分別為：

其中，

進一步的，為了了解噪聲對儲層束縛水飽和度計算的影響，還包括通過如下公式求取束縛水飽和度的方差：

${{\mathrm{\σ}}_S}^2={\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ϵ}}^2{t}_E\[\underset{i=0}{\overset{N}{\Σ}}{k}^2({\mathrm{it}}_E,T_c)t_E\]---\left(4\right)$

其中，σ_S為束縛水飽和度標準差，σ_e為噪聲的標準差，t_E為回波間隔，i為第i個回波，it_E為時間，k(it_E,T_C)為it_E時對應的指數雙曲正弦函數值，N為回波個數。

進一步的，因為實際采集到的核磁共振回波數據受到了噪聲的影響，為了驗證計算結果的可信度，重復多次計算所述束縛水飽和度，求取多次計算結果的均值得到最終的束縛水飽和度。

為了更清楚的說明本申請技術方案，下面詳細說明指數雙曲正弦變換方法求取儲層束縛水飽和度公式(1)的推導過程：

核磁共振測井所測回波數據可通過如下公式表示：

$G\left(t\right)={\∫}_0^{\mathrm{\∞}}{e}^{-t/T_2}f\left(T_2\right){\mathrm{dT}}_2+\mathrm{\ϵ}\left(t\right)---\left(5\right)$

其中，G(t)為采集的核磁共振回波數據，T₂為核磁共振橫向弛豫時間，單位s，f(T₂)為核磁共振弛豫時間為T₂的孔隙的區(qū)間孔隙度，單位pu，e(t)為噪聲。

如圖2所示，橫坐標為橫向弛豫時間T₂，縱坐標為區(qū)間孔隙度f(T₂)，T₂>T_C對應的孔隙度為可動水部分，T₂<T_C對應的孔隙度為束縛水部分。通過如下公式求可動水的飽和度：

$A={\&Integral;}_0^{\mathrm{\&infin;}}K(T_2,T_C)f\left(T_2\right){\mathrm{dT}}_2---\left(6\right)$

其中，A為可動水飽和度，圖2中斜線面積；K(T₂,T_C)為漸進階躍函數，圖2中虛線所示。

根據(6)可得到儲層束縛水飽和度為：S_wi＝1-A (7)

設漸進階躍函數的laplace逆變換函數為k(t,T_C)，則K(T₂,T_C)可表示為：

$K(T_2,T_C)={\&Integral;}_0^{\mathrm{\&infin;}}k(t,T_C)e^{-t/T_2}dt---\left(8\right)$

將公式(8)代到公式(6)中，可得到如下公式：

$I\left\{G\left(t\right)\right\}=A\&equiv;{\&Integral;}_0^{\mathrm{\&infin;}}k(t,T_C)G\left(t\right)dt---\left(9\right)$

其中，I{G(t)}表示對G(t)作積分變換，離散化公式(9)，結合公式(7)可以得到公式(1)。

進一步的，下面以一實驗實施例說明本申請?zhí)峁┑膬邮`水飽和度方法相較于現有技術確定的儲層束縛水飽和度更準確。

1)模擬兩種儲層核磁共振橫向弛豫時間T₂分布模型，如圖3A及圖3B所示，圖3A為T₂分布單峰模型，圖3B為T₂分布雙峰模型，總孔隙度均為20pu。橫坐標為T₂(單位為s)，縱坐標為孔隙度(單位為pu)，T₂分布預選了128個分量且最小值與最大值分別為10^-4s和10s。

2)正演圖3A及圖3B的兩種儲層橫向弛豫時間T₂分布模型，得到圖4A及圖4B所示的核磁共振回波數據，圖4A由圖3A的T₂分布單峰模型正演所得，圖4B由圖3B的T₂分布雙峰模型正演所得，包含了未加噪聲的核磁共振回波數據和施加了噪聲的核磁共振回波數據，回波間隔為0.2ms，回波個數為2000。橫坐標為時間(單位為s)，縱坐標為孔隙度(單位為pu)。

圖4A及圖4B中核磁共振回波數據具體獲取過程為：將圖3A及圖3B中模擬的核磁共振橫向弛豫時間T₂分布模型正演得到核磁共振回波數據，此時得到核磁共振回波數據是沒有噪聲的，然后，在得到的核磁共振回波數據上施加噪聲標準差為2.0pu的噪聲，得到圖4A及圖4B中施加了噪聲的核磁共振回波數據。

3)設定圖3A及圖3B所示T₂分布模型的截止值T_C為33ms，根據本申請方法得到的指數雙曲正弦函數及漸進階躍函數的圖像如圖5A及圖5B所示，圖5A為時間域的指數雙曲正弦函數，圖5B為指數雙曲正弦函數經過拉普拉斯變換所得在T₂域對應函數。

4)根據圖5A所示指數雙曲正弦函數及圖4A、4B所示回波數據計算束縛水飽和度(本申請技術方案)。根據圖5B所示漸進階躍函數及圖3A、3B所示的f(T₂)計算束縛水飽和度(本實施例中真值)。根據圖5B所示漸進階躍函數及圖4A、4B所示回波數據反演所得f(T₂)計算束縛水飽和度(現有技術方案)。為了驗證結果的可信度，對實驗數據重復50次，得到下表所示對比結果：

其中，σ_e為噪聲標準差，TRUE為束縛水飽和度真值，ESHT為指數雙曲正弦變換方法計算結果(本申請技術方案)，ILT為現有方法計算結果(現有技術方案)，μ為50次處理結果得到的束縛水飽和度的均值，σ為50次處理結果的標準差，rmse為50次處理結果的均方根誤差。

由對比表可知，根據本發(fā)明實施例束縛水飽和度確定方法得到的結果與現有方法得到的結果相比，更接近束縛水飽和度真值，標準差和均方根誤差更小，說明了本發(fā)明方法相對于現有方法確定的儲層束縛水飽和度更準確，可以適用于低信噪比核磁共振回波數據確定儲層束縛水飽和度。

如圖6所示，圖6為本發(fā)明實施例的儲層束縛水飽和度確定裝置的結構圖。該裝置可以通過邏輯電路實現運行于智能終端，例如手機、平板電腦等設備中，或者以功能模塊的方式由軟件實現各部件的功能，運行于所述智能終端上。具體的，所述裝置包括：

數據采集單元601，用于采集核磁共振回波數據。

構建單元602，用于構造指數雙曲正弦函數，對所述指數雙曲正弦函數做拉普拉斯變換得到T₂域的漸進階躍函數。

未知參數求取單元603，用于根據所述漸進階躍函數滿足的特定值條件，求取所述指數雙曲正弦函數中的未知參數，根據求得的未知參數更新構造的指數雙曲正弦函數。

儲層束縛水飽和度確定單元604，根據更新的指數雙曲正弦函數對采集的核磁共振回波數據進行積分變換，確定儲層束縛水飽和度。

一具體實施例中，儲層束縛水飽和度確定單元604通過如下公式計算束縛水飽和度：

其中，S_wi為束縛水飽和度，t_E為回波間隔，i為第i個回波，it_E為時間，k(it_E,T_C)為it_E時對應的指數雙曲正弦函數值，T_C為核磁共振T₂譜截止值，G(it_E)為it_E時采集的核磁共振回波數據，N為回波個數。

詳細的說，所述構建單元602構造的指數雙曲正弦函數公式為：k(t,T_C)＝λe^-βtsh(at)，其中，k(t,T_C)為指數雙曲正弦函數，λ、β、a為未知參數，t為時域時間，T_C為核磁共振T₂譜截止值。

所述漸進階躍函數公式為：s＝1/T₂，T₂為核磁共振橫向弛豫時間。

本申請所述的指數雙曲正弦函數k(t,T_C)對任意t>0存在，漸進階躍函數K(T₂,T_C)對任意T₂>0存在，且K(T₂,T_C)的值域為[0,1)，且在定義域內單調遞增。漸進階躍函數滿足的特定值條件(包括極值和特殊值條件)為：及其中，n，m值為設定值。

一具體實施例中，當n＝0.5，m＝0.3時，所述未知參數求取單元603計算得到的未知參數分別為：

其中，

本發(fā)明提供的儲層束縛水飽和度確定裝置，對構造的指數雙曲正弦函數進行拉普拉斯變換得到漸進階躍函數，根據漸進階躍函數滿足的特定值條件，確定指數雙曲正弦函數的未知參數，根據確定的指數雙曲正弦函數直接對原始核磁共振回波數據進行積分變換，確定所求儲層的束縛水飽和度，而不必先經過拉普拉斯逆變換反演得到T₂譜，這樣就避免了反演所帶來的不確定性。因此，在核磁共振回波數據信噪比很低的情況下，該方法依然能夠獲得良好的儲層束縛水飽和度評價結果。

本領域內的技術人員應明白，本發(fā)明的實施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計算機程序產品。因此，本發(fā)明可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(包括但不限于磁盤存儲器、CD-ROM、光學存儲器等)上實施的計算機程序產品的形式。

本發(fā)明是參照根據本發(fā)明實施例的方法、設備(系統(tǒng))、和計算機程序產品的流程圖和/或方框圖來描述的。應理解可由計算機程序指令實現流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結合?？商峁┻@些計算機程序指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數據處理設備的處理器以產生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數據處理設備的處理器執(zhí)行的指令產生用于實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。

這些計算機程序指令也可存儲在能引導計算機或其他可編程數據處理設備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。

這些計算機程序指令也可裝載到計算機或其他可編程數據處理設備上，使得在計算機或其他可編程設備上執(zhí)行一系列操作步驟以產生計算機實現的處理，從而在計算機或其他可編程設備上執(zhí)行的指令提供用于實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。

以上所述僅用于說明本申請的技術方案，任何本領域普通技術人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此，本發(fā)明的權利保護范圍應視權利要求范圍為準。