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大陆科学深钻是当代地球科学中具有划时代意义的大型科学工程,是解决当前人类面临的资源、灾害、环境等重大问题的重要途径,是带动二十一世纪地球科学和相关科学技术发展的大科学。进行科学钻探的目的就是要获取地下深部信息。地球物理测井(简称测井)集中了众多当代高新技术,利用各种先进仪器在钻孔中连续观测,可获得钻孔剖面物理、几何、化学等各种原位信息,是科学钻探工程的重要组成部分和关键技术之一,它的重要性如下:(1)重建无岩心井段的岩性剖面;(2)测井可以提供地下深处高温高压条件下的原位无偏信息;(3)提供岩芯测试无法获得的资料如井温、压力、水力等参数;(4)为地面地球物理的深化解释提供基础资料;(5)支持钻探施工等。所以测井资料的分析处理对大陆科学钻探的顺利钻进及其各项研究工作都有十分重要的意义。
本文主要讨论大陆科学钻探测井数据的分形性质以及变质岩岩性的识别等,主要内容分三个方面:
(1)测井数据的环境校正。由于测井环境如井径、泥浆密度以及仪器外径、间隙等等非地层因素,不可避免地要对各种测井曲线发生重要的影响,特别是在井眼及泥浆质量不好的情况下,这些非地层因素的影响会使测井曲线发生严重的歪曲,致使直接使用这些测井曲线难以取得较好的测井解释与数据处理效果。因此,需要对测井曲线进行必要的校正。本文利用前人的经验公式和校正图版,用VB编制专门的测井曲线环境校正程序,对全井段所有地层进行各种影响因素的校正,取得了较好的效果,并发现如下规律:自然伽玛测井曲线校正量普遍较大,并且校正量都为正值,这可能是井径扩大和泥浆吸收的原因,使得测量值减少,同时校正量随井径增大而增大并与测量值有关。声波(AC)测井曲线校正结果不明显,校正量都为负值,这是因为井径扩大,导致声波在泥浆中传播时间增加,使测量值偏大。密度测井曲线校正普遍较少,如果要求不高,几乎可以忽略。补偿中子测井曲线校正量有正有负,在井径大于20cm时,由于泥浆含氢量一般比地层高,使得测量值偏大,校正量为负,在井径小于20cm时,使得测量值偏小,校正量为正。自然伽玛能谱的各种测井曲线(K、TH、U)的环境校正有相似的规律,它们的绝对校正量不大,但相对校正量比较大,随着井径的增大,相对校正量也跟着增大;而绝对校正量不仅跟井径有关系还与测量值有关,井径和原始测量值越大,也越大。但是以上所用的校正公式大部分是针对沉积岩的,而变质岩的物性参数与沉积岩有较大的差别,所以,众多的测井曲线井眼校正公式中有一些可能不适合用于CCSD测井曲线的校正,所以急需要通过数值模拟或实验总结出新的校正公式,以更适合变质岩环境校正的情况。
(2)测井数据的分形分析。首先通过对分形模型(fBm)的分维计算和对比研究,证明本文所采用的功率谱法和小波变换法是正确的,效果是理想的,可以用于实际数据的计算,然后对环境校正后的中国大陆钻探声波、密度,自然伽玛和中子测井数据进行功率谱和小波变换分析,发现在双对数坐标系中,各种测井数据的功率谱都存在明显的直线段,满足¨fY类型的平均功率谱,说明CCSD各种测井数据的确具有分形特征。由于分维数携带了大量的信息,所以可用分维来预测裂隙发育情况,发现如下规律:破碎带分形参数分维与横向延伸、破碎程度和岩性都有关系。在横向延伸都一样的情况下,破碎程度越重,分形维数越高,在破碎程度都一样的情况下,横向延伸越大,分形维数越高。这也说明了,分形维数包含了大量的破碎带信息,破碎越严重,横向延伸越大,分维数越高,分维数与信息量成正比。同时,我们用引入一个新参数B和分维一起来判别岩性,但效果不太理想,所以采用传统的多元统计的方法来识别岩性。
3、变质岩岩性识别。首先用常规的地质方法对关键井进行岩性分析,然后从关键井中选出标准样本层,应用判别分析法根据样本层的测井参数将各样本层划分为具有地质意义的地层,并通过与岩心地质资料作详细的对比,确定每种地层的岩性组合;应用多组判别分析法建立研究区各类岩性的解释模型,应用该解释模型对测井资料进行连续自动解释,获得整口井的岩性解释剖面图。利用判别分析法分层的结果与岩性分层表进行对比,正判率可达78%以上,副片麻岩与退变质榴辉岩的判别可能会产生交叉的结果;退变质榴辉岩与金红石榴辉岩、副片麻岩的判别可能会产生交叉的结果;金红石榴辉岩与正片麻、岩副片麻岩的判别结果比较好。通过以上进行实际岩层划分的试验,可得出以下结论:在构造和建立岩性解释模型时,样品层的选取极其重要,对分层结果会有直接的影响;测井参数的选取,应选用多种反映岩性变化的测井信息,并按其反映岩性变化的能力大小把它们起来。本文虽然对判别分析法进行了一定探讨和研究,但仍然有许多问题有待进一步的讨论。