K近邻分类法在岩屑数字图像岩性分析中的应用

为解决采集的岩屑图像中对岩屑颜色、岩性、粒度的描述难题,提出了通过改进K近邻分类法对岩屑岩性进行分类识别的方法。通过对岩屑图像进行颗粒分割,获取其形状、颜色、纹理特征,将这些特征引入到改进的K近邻分类法中,可实现对岩屑图像的岩性分析。现场应用取得了较好效果,加强了岩屑图像描述的数字化程度,提高了地质资料的准确性。     

岩屑图像分析新技术简介

该文全面地总结了岩屑图像分析技术科技攻关取得的主要成果；简要介绍了新型岩屑图像分析仪，岩屑图像采集方法、技术，岩屑图像信息处理、管理技术，岩屑岩性、含油性智能分析、识别技术，岩屑图像分析成果应用和软件实现多项新技术。对录井数字化技术做了有益的探索，对促进录井信息数字图像化技术的快速发展具有重要技术价值。     

岩屑图像采集影响因素及图像采集标准

岩屑图像录井技术的岩屑采集环节直接关系到对岩性和含油岩石的准确识别,针对PDC钻头普遍使用及空气钻井技术推广应用所造成的录井岩屑细小甚至呈粉末状的状况,通过对岩屑图像采集过程中自平衡校正、岩屑的粒径及其存放时间以及钻井液添加剂水膜等影响因素的分析研究,制定出岩屑图像采集参数标准,通过实施岩屑图像采集的标准化、规范化,为准确识别岩性及含油岩石提供真实、清晰、系统的基础图像信息.在四川盆地普光构造、东濮凹陷文留构造的应用表明了该标准在空气钻井条件下对岩性识别及现场快速识别油气层的作用.     

基于傅立叶变换的岩屑纹理特征提取及岩性识别方法研究

针对在PDC钻头条件下石油录井过程中的岩屑岩性难以用肉眼识别,以及人工分类速度较慢的问题,该文利用傅立叶周向谱能量法原理,将岩屑图像在频域中按照频率由低到高对周向谱能量进行分级,将各级能量占总能量的比率作为该图像的特征量,然后应用Bayes分类器对其进行分类处理,将所得结果与人工分类结果做比较,并验证了方法的可靠性。实验证明,这种方法能更好的分析岩屑的岩性,对泥岩的分类准确率高达99.44%。      

应用荧光数字图像技术分析岩屑含油性

采用各类钻井新工艺所导致的岩屑细碎、稀少,给录井岩屑含油性现场快速、准确评价带来了严重影响,针对此问题,中原油田录井处开展了利用荧光数字图像评价岩屑含油性的技术开发研究.该技术融合了显微荧光、光学、图像技术和计算机技术等多项成果,采用混样直接采集荧光数字图像,不挑油砂样,不对岩样做特殊处理,在录井现场实现了岩屑含油性特征信息的数字化采集和原始性、永久性存储、应用,实现了自动、智能定量分析评价.其关键技术含油岩屑荧光图像特征及识别获得了重要突破,优选出3项特征要素:图像色彩S、砂岩表面产状B和图像强度M,建立了识别标准及图板.经过20口井2000多个层位的统计分析,验证含油岩屑识别符合率达90%.其应用效果对比表明,荧光图像判别技术与地化、轻烃、热解和核磁共振检测分析结果具有较好的一致性,与测井、试采结果也有较好的一致性.该项技术的应用不仅弥补了常规地质录井的不足,而且提升了地质录井信息的应用价值.     

PDC钻头条件下岩性识别新技术探讨

该通过对PDC钻井条件下，不同类型PDC钻头产生的岩屑特征以及给录井带来的难点进行分析与研究，探讨了PDC钻头钻井条件下的岩性识别与评价技术。中较详细地阐述了运用细岩屑在地面进行自然伽马测量(基于岩样)识别岩性技术的原理、影响因素、识别方法及综合录井信息识别岩性技术(不基于岩样)的原理，包括相关参数与岩石的可钻性、识别方法；通过几个典型的实例分析了PDC钻头条件下录井随钻岩性识别方法的应用效果；介绍了细岩屑光学成像色差法识别岩性技术。上述方法的研究，拓展了录井识别岩性的思路，值得录井同行在此类课题攻关中借鉴。     

基于激光诱导击穿光谱的岩屑岩性在线识别试验研究

钻井新技术的发展及其推广应用，在提高钻井时效的同时，钻井产生岩屑的粒径变小，给常规岩屑录井带来了困难。近年来，基于激光诱导击穿光谱（LIBS）的岩屑岩性识别技术取得了较好的效果，但该技术仍需要人工采集、清洗岩屑样品，并存在钻遇地层岩屑样品代表性难以准确控制、岩屑岩性识别结果与钻遇地层真实岩性之间具有一定差异等问题。为了解决上述问题，提出了利用LIBS在线识别岩屑岩性的技术构想，在实验室构建了试验平台，探索了激光器光源功率对岩屑样品LIBS信息的影响，通过优选光源功率，提高了岩屑样品LIBS信息的采集精度，进行了干样与湿样、疏松与压实状态下岩屑样品的LIBS检测，发现不同状态下岩屑样品的LIBS特征较为稳定，岩屑样品的LIBS特征与其状态无关。试验结果表明，录井过程中岩屑样品无需处理，可以直接检测，即利用LIBS技术在线识别岩屑岩性可行。      

岩屑远程识别技术研究与应用

长城录井自主研发的远程录井平台应用无线宽带组网技术将岩屑图像快速传到基地,可登录网络并操控岩屑图像采集系统进行实时拍摄,实现基地专家决策和岩屑远程识别,充分发挥少数基地专家的技术优势,避免地质录井现场复杂岩性识别及关键层位卡取等重要作业环节发生错误。基地专家利用远程录井平台,通过观察现场岩屑图像和操控现场图像采集仪进行拍摄的方式,对岩屑图像进行分析、描述、定名,实现了岩屑远程识别和指导层位卡取。岩屑识别定名由现场向基地专家的转变,提高了岩屑识别的准确性和及时性,避免层位卡取和岩屑识别错误的发生,既有利于管理层决策,也提高了录井作业效率。     

利用细岩屑地面自然伽马测量值划分岩性

PDC钻头在钻井过程中的使用，给油田带来了高钻速、高效益，由于其特殊的破岩机理导致岩屑变得细小，从而给录井的岩性识别带来了困难。文章探讨了运用细岩屑地面自然伽马测量值识别岩性的原理、影响因素、识别方法．通过典型的应用实例分析了该技术的可行性，为解决PDC钻头条件下的细岩屑岩性识别提供了新思路。     

应用录井技术建立地层岩性剖面方法探讨

复杂钻井条件下随钻采集岩屑难以真实反应地层岩性，因而单纯依靠岩屑描述建立地层岩性剖面难免存在误差。该从常规地质录井岩性描述角度出发，探讨了结合气测、地化、定量荧光等录井方法建立地层岩性剖面的具体方法；提出“岩屑体积跟踪法”识别真假岩屑和“去尾法”落实地层底界方面的作法；同时针对岩屑混杂、细碎，甚至呈粉末状给岩屑描述造成困难，阐述了应用岩屑自然伽马检测值落实岩性的方法及可行性。进而为在复杂钻井条件下建立地层岩性剖面提供了保障。     

X射线荧光岩屑录井技术试验及在水平井地质导向中的初步应用

传统录井对岩性的识别主要靠人直接观察或借助光学仪器观察，获取定性的描述资料，这已不能满足当前复杂油气藏勘探开发形势的要求，同时钻井工程工艺发展造成岩屑细小，给常规录井岩性识别带来难题，为此冀东油田开展了X射线荧光岩屑录井试验。以冀东油田NP1—32井、NP101井和L109 X2井为例，验证了X射线荧光岩屑录井在识别砂泥岩和玄武岩剖面的效果，分析不同沉积环境下的储集层元素特征，阐述了如何辨别储集层的物性、砂质是否纯、泥质含量及分布是否均匀等特性。通过对岩屑元素分析，实现了岩性的快速、准确、定量识别和储集层的准确评价。该技术应用于水平井P238井的试验表明，X射线荧光分析获得的12种元素连续变化曲线，包含着丰富的地质内涵，对岩性、物性、沉积环境的识别和地层层位的划分更准确，有助于定向井预测井眼轨迹、卡准着陆点并及时地修正轨迹。由于该技术避免了资料的多解性，分析结果与岩臂录井同步．实时性和实效性更好，有利于弥补其他技术的不足。     

岩屑分形特征对PDC齿破岩性能影响规律研究

随着油气井钻井工程研究的不断深入，岩屑形貌特征已成为评测岩石可钻性级值与钻头破岩效率的关键考量因素之一。为探究岩屑形貌分形特征对钻头破岩效率的影响规律，结合理论建模和室内试验等研究方法，围绕岩屑粒径分形维数、岩屑最大粒径、地层岩性系数等关键岩屑形貌描述参数，建立了基于岩屑粒径分形特征的PDC齿破岩比功评估模型，并针对常规齿和锥形齿等PDC齿开展破碎硬质花岗岩试验研究，验证该模型评估PDC齿破岩性能的预测精度。利用该理论模型和试验规律，进一步揭示常规齿和锥形齿等类型PDC齿不同出刃高度、布齿角度等破岩工艺参数下岩屑形貌生成特征及破岩能耗变化规律。研究结果发现：切削深度对PDC齿破岩性能影响效果远大于切削角度，随着地层埋深的增大，PDC齿吃入深度减小，PDC齿生成岩屑分形维数逐渐增大，最大岩屑粒径显著减小，且锥形齿生成岩屑平均粒径大于常规齿；同等钻压或破岩能量条件下，锥形齿脆性破碎能力强于常规齿，生成岩屑分形维数和最大粒径均大于常规齿。研究结果可为深层硬岩钻进过程中岩屑录井形貌数据和PDC钻头混合布齿工艺提供理论依据。     

岩屑自然伽马录井技术研究及应用

如何解决PDC钻头钻井条件下岩屑细碎甚至呈粉末状给岩屑录井带来的困难已成为录井行业急待解决的问题。该作结合录井工作实践，大胆借鉴有关测井理论，提出了一种全新录井技术——岩屑自然伽马录井技术；阐述了岩屑自然伽马录井理论与实验方法，给出了具体实验数据和结果，并与电测数据进行了对比。通过实践表日月，该岩屑自然伽马录井方法与电测自然伽马相比具有较好的一致性，对于今后解决细碎岩屑录井识别岩性问题，提供了理论依据，且增加了岩屑录井识别岩性的手段。     

数字图像录井技术在空气钻井中的应用研究

针对普光地区空气钻井粉末状岩屑岩性识别的技术难题，从岩屑的采集处理、数字图像的采集、显微图像分析、岩性识别等方面介绍了研究成果。提出在空气钻井中岩屑粒径为0．10～0．15mm和0．15～0．45mm的两组粒级最能代表地层的真实岩性，此粒级岩屑约占总体积的30％；分析了应用岩屑彩色数字图像识别岩性新技术的特点和优势，通过6口井空气钻井细碎岩屑的应用研究，证实数字图像岩屑资料具有重复性、永久性应用价值，提高岩性识别符合率10％以上，达到了82．6％；认为该技术更有利于识别标志层和卡准层位，有利于地质资料的数字化，对录井数字化信息技术的发展与应用具有很好的促进作用。     

基于计算机视觉的岩屑图像识别与处理

在传统的油田录井工作中,由于收集到的岩屑会受到地层的成分、结构和微观特征等诸多因素的干扰,且地层的岩性特征通常比较复杂,人为分辨岩屑种类存在主观性强、耗时长、误差大等问题,这都会在较大程度上降低岩屑描述的准确性。利用计算机语言中的OpenCV包,构建计算机视觉;依据HSV色彩模型,建立色彩跟踪器;通过调整HSV色彩值,可以识别不同岩屑的颜色,计算不同颜色的岩屑面积,实现对岩屑图像的分类与精细识别。利用数据挖掘中的K-means聚类算法,对岩屑数据进行分类,批量处理,得到了不同岩屑颜色的HSV色彩范围,完成了对岩屑图像的特征信息提取以及岩屑种类的划分与识别。通过对某一深度下采集出的岩屑样本数据进行测试集分析验证,将其结果与测井资料结论进行对比,确定其准确率达到93.4%。结果表明,利用基于K-means优化算法的岩屑识别分类可以对岩屑图像精确识别和处理,相对于人工识别分类而言,该方法在判断地层的岩性、油层位置、含油气性等信息中具有更高的准确性,可以为石油勘探开发提供更准确的地层信息。     

岩屑数字图像采集分析技术应用研究

为了拓展岩屑录井资料的信息量,近年国内开发了岩屑数字图像采集分析技术,使岩屑录井从常规的实物保存、肉眼观察识别地层信息方法向数字化识别方法转化,这无疑是岩屑录井技术的一大进步,也是录井发展的必然趋势,对石油地质勘探具有一定的现实意义。采用CCD成像方式,运用自动调焦技术对岩屑的荧光和白光图像进行采集,图像采集清晰、方便;使用形态学滤波,分水岭分割和特征空间分类的方法对图像进行自动分析,图像分析准确、速度快。     

X射线荧光岩屑录井技术

针对传统岩屑录井信息量少等局限性，我国录井工作者率先将X射线荧光光谱分析技术应用于岩屑录井，开发出了具有独立知识产权的XRF岩屑录井技术。X射线荧光分析是一种对被测物质从元素成分及含量的角度进行测定的技术，以随钻获取的岩屑粉末为分析对象，从中获得元素组成（组分、含量及分布规律）信息，通过元素组合特征而识别岩性、判断划分地层，进一步开展深层次的数据分析处理，寻找与储集层物性、含油气性规律，实现评价储集层的目的。从该技术原理入手，阐述了特征X射线的产生、元素X射线的唯一性和地层岩性元素成分特点，论证了其方法的可行性。对XRF录井工艺流程、方法和影响因素进行了分析，简介了该技术数据及图谱处理软件结构和资料分析与解释思路。     

大斜度井岩屑图像技术应用方法研究——以大庆油田葡萄花油层为例

岩屑图像技术通过计算机实现了岩屑表征信息的再现,在含油显示识别中避免了人为误差,大幅提升了岩屑录井技术含量,在垂直井录井中已得到广泛应用,但是在大斜度井中受岩屑床影响,含油岩屑分散、滞留、拖尾现象严重,该项技术按常规方法在大斜度井中应用时出现了明显的不适,无法准确判断含油显示位置,经常出现漏失显示的现象。通过应用岩屑荧光面积比值、差值两项参数将含油显示与基值动态分离,并将二者间的差幅放大,使含油显示位置得以突出,从而达到准确识别油气显示的目的,在实际应用中取得了很好的效果。     

X射线荧光录井技术识别火成岩方法探讨

随着PDC钻头钻井、空气钻井、水平钻井等新技术、新工艺在油气勘探中的广泛应用,利用传统的岩屑录井方法对粉末状岩屑岩性的准确定名已成为难题。准噶尔盆地开展X射线荧光录井技术应用方法研究,旨在解决该地区火成岩的岩性准确快速识别问题。分析了准噶尔盆地腹部有代表性井的火成岩样本,研究了11种火成岩共910个样品的元素特征及其变化规律,初步建立起图板快速判别方法,结合各元素在剖面中反映的规律特征,能清晰指示地层变化趋势。应用实例证明,该图板判别方法可操作性强,能对所分析的粉末状岩屑做快速分析与解释,适合单点分析,快速鉴别岩性。随着研究的逐渐深入,判别模型的不断优化,这项技术将在油田勘探开发中发挥更重要的作用。     

泡沫钻井环空岩屑浓度影响因素分析

为了准确地计算泡沫钻井环空岩屑浓度,利用多相流体力学方法计算了该值,并着重分析和讨论了岩屑直径、岩屑形状和注液流量对其的影响,建立了泡沫钻井过程中泡沫、岩屑在环空中流动的数学模型,还采用修正Simple方法对该模型进行了数值求解。计算结果表明：①岩屑颗粒直径越大,环空岩屑浓度越大;②岩屑形状越不规则,环空岩屑浓度越低;③在浅井段,环空岩屑浓度随注液流量的增大而增大,而在深井段,环空岩屑浓度随注液流量的增大而增大;④该数学模型考虑了加速度和泡沫与岩屑之间相对滑动的影响,预测的井底压力更接近于实验数据,计算的环空岩屑浓度更准确。