小口径砂岩型铀矿测井资料处理解释系统设计

杨怀杰，乔宝强，冯延强

（核工业北京地质研究院，北京 100029）

小口径测井资料处理解释系统在砂岩型铀矿勘探中具有广泛的应用，在储量计算和地层分析方面能够满足地质精细化解释的需求。2005年核工业系统研发了一套铀矿测井资料处理解释系统，并且在核工业系统中广泛的应用。但是现有的处理解释软件还存在诸多的问题，如缺少测井曲线深度归位功能、缺少环境校正和标准化模块、地层参数计算不全面、缺少单孔综合解释和多孔分析等模块。该系统与煤田、油田系统内的先进测井处理解释软件相比，还存在一定差距。

针对核工业系统测井软件发展的现状，设计了一套针对小口径的砂岩型铀矿测井资料处理解释软件，该软件有钻孔数据管理、预处理模块、地层参数计算、地层岩性识别、定量γ解译、测斜数据处理、单孔综合解释和多孔分析等模块。在地质解释方面，能够实现地层划分、沉积相分析和多孔地层对比等功能，能为砂岩型铀矿预测和勘查提供技术支撑。

1 软件系统整体设计

1.1 软件系统总体框架设计

设计软件的整体框架，软件界面设计分为3个区域，上方为菜单栏和常用工具栏，菜单栏设置有文件、编辑、视图、工具、帮助等控件，工具栏设置有纵横比例尺、矢量键选择等常用的功能控件；左下方为模块功能，设置有钻孔数据管理、预处理模块、地层参数计算、地层岩性识别、定量γ解译、测斜数据处理、单孔综合解释和多孔分析等模块；右下方为图片编辑和显示区域（图1）。

1.2 软件的模块和功能

图1 软件设计界面示意图Fig.1 The schematic interface of software design

软件共设计有8个模块，分别为钻孔数据管理、测井资料预处理、地层参数计算、地层岩性识别、定量γ解译、测斜数据处理、单孔综合解释和多孔分析。测井资料预处理结果、地层参数计算结果、地层岩性识别结果、定量γ解译结果、测斜数据处理结果以及单孔综合解释结果均保存在钻孔数据管理模块下 （图2）。

测井资料预处理模块有7个功能，先后顺序分别为曲线拼接、数据修正、深度归位、环境校正、曲线计算、曲线数字化和文件标准化输出。软件设计有单孔综合解释和多孔分析等地质功能，可以实现地层划分、沉积相分析、地层对比和砂体对比等。

2 软件各模块功能

2.1 钻孔数据管理模块

钻孔数据管理模块设计三级项目树，一级为工区名称，二级为钻孔名称，三级为每个钻孔所有钻孔资料。在工区内建立新的钻孔时，需要完善该钻孔的基本信息，包括钻探深度、测井深度、方位角、倾角、坐标、高程、钻孔类型等。三级项目树不仅包括该钻孔的测井曲线，还包括处理模块处理解释的地层参数、地层岩性、地层划分、定量γ解译和测斜处理结果，后期单孔综合解释柱状图和多孔分析可以直接调用此模块的资料，然后人机交互绘制综合成果图。

软件设计要能兼容同类软件的多种数据格式和成果文件数据，例如国际石油测井处理解释软件中的Landmark、Discovery、Petrel、IPM等。所有保存图片的路径下都可保存为emfcgmdxf等矢量兼容格式，利用CorelDRAW、 GeoMap、 Kingdom、 GPTMAP、MAPGIS等软件均可编辑此模块生成的图片。

2.2 测井资料预处理

由于野外测井作业环境的许多随机因素影响，各条测井曲线之间深度往往难以保持一致，且各条测井曲线幅度也不可避免地受到许多非地层测量因素的影响。因此，测井资料预处理是测井解释的一项重要基础工作，是保证测井解释与数据处理结果精度的重要前提［1］。

通过调研不同测井资料采集系统下砂岩型铀矿原始地球物理测井资料普遍面临的问题，预处理模块主要包括以下功能：曲线拼接、数据修正、深度归位、环境校正、曲线数字化等。

2.2.1 曲线拼接

多次完井或同一次完井的多次测量，或人为去掉仪器遇阻遇卡的井段，需要将多次测量的数据进行拼接，最后形成一条完整的测井曲线。

2.2.2 数据修正

修正原始测井曲线因井眼垮塌或噪音等影响造成的曲线异常值，采用人机交互模式在曲线图上直接拖拉数据点修改曲线值。

2.2.3 深度归位

为了解决不同探管在采集数据过程中遇卡或者电缆张力不一致等问题导致的测井曲线间存在的深度差，以自然伽马曲线为目标曲线，将自然电位、电阻率、密度等测井曲线进行自动深度归位。

2.2.4 环境校正

在井眼和泥浆质量不好的情况下，测井曲线会发生歪曲，这时就需要对测井曲线进行校正，需要校正的测井曲线主要有自然伽马、密度、电阻率、声波时差、 补偿中子等［2］。

2.2.5 曲线计算

提供对单条和多条测井曲线的计算，包括原始采集数据的AD值转化、曲线重构等。

2.2.6 曲线数字化

将一些年代久远的纸质钻孔曲线图读取到软件中，进行数字化处理，方便后期测井数据的管理、计算、储存和调用。

2.2.7 文件标准化输出

为了便于后期测井数据的管理、计算、储存和查询，建立统一的测井数据文件标准，将预处理后的测井文件统一格式后输出，输出文件为文本格式，保存在钻孔数据管理模块三级树下。

2.3 地层参数计算

建立砂岩地层参数解释模型，计算地层的泥质含量、砂岩含量、孔隙度、渗透率和含水饱和度等地层参数。

2.4 地层岩性识别

综合多种测井曲线获得岩性信息成为岩性识别的主要途径［3］。该软件设计了两种方法识别地层岩性，一种是由经验丰富的测井人员在测井曲线图上建立岩性道，根据多条曲线的整体变化趋势和该地区的岩石类型，人机交互解释地层岩性；另一种是根据多元统计分析方法精细化和自动化识别岩性，详细步骤如下（图3）：

1）利用频率直方图分析不同岩性不同测井曲线的测井响应特征，确定对不同岩性反应敏感的测井曲线，利用这些测井曲线参与岩性识别。

2）对参与岩性识别的测井曲线进行小波分解和重构，提高测井曲线的分辨率［4］。首先，通过分析测井曲线固定小波函数不同尺度分解后的低频部分与相应测井曲线的平均误差曲线，确定最优分解尺度；然后，通过分析不同小波函数固定尺度分解后的低频部分与相应测井曲线的平均误差曲线，确定最优小波函数。最后，对相应测井曲线进行最优小波函数和最优尺度下的分解，确定反映地层界面信息的高频部分，对其加权处理，重构新的测井曲线。

将参与岩性识别的所有测井曲线均重复步骤2），提高每条测井曲线的纵向分辨率。

4）计算待测样本与每种岩性聚类中心的海明贴近度［6］，通过分析贴近度曲线总体变化趋势，进而确定待测岩石样本类型。

图3 岩性识别流程图Fig.3 The flow chart of lithology identification

2.5 γ解译模块

该模块为核工业系统的一个特色内容，目的是根据钻孔的井径、定量γ测井以及一些标定系数和测试数据确定含铀层起止深度、品位和厚度。该模块遵循《γ测井规范》［7］，调用预处理后测井数据文件和岩性识别结果，输入中间参数，利用反褶积和给定含量法自动输出解译结果。

2.6 测斜数据处理模块

为了检验钻机的钻孔施工质量，利用测斜数据计算钻孔弯曲度校正情况，绘制钻孔井眼轨迹图和钻孔井眼轨迹在水平面的投影图，在投影图上直接读取钻孔偏斜距离。

2.7 单孔综合解释模块

单孔综合解释柱状图是一个钻孔综合信息的整体体现，包括预处理后的测井曲线（自然电位、自然伽马、井径、深中浅电阻率、定量伽马、声波时差、补偿密度、补偿中子等）、岩性识别结果、根据测井曲线的变化规律和岩性特征进行地层划分和沉积相分析。因此，根据不同信息的表现形式，建立不同的属性道。

设计文本道、符号道、分层道、图片道、岩性道和离散数据道，每道有如下功能：

1）岩性道：根据岩性固定显示方法，成岩性柱状图；

2）分层道：地层划分、沉积旋回分析；

3）文本道：地层岩性描述、地层显示等；

4）图片道：加载钻孔岩心照片以及交会图等；

5）离散数据道：显示实验室岩心化验离散数据；

6）符号道：记录地质和物探编录遇到的一些特殊标注，例如化石、地层破碎等。

每道录入或者解释后的数据均保存在钻孔数据管理模块每个钻孔目录下，可以随时储存和调用。

2.8 多孔分析模块

在钻孔平面分布图上连接钻孔勘探线，可以自动生成相应数量的钻孔综合解释柱状图 （包括自然电位、自然伽马和电阻率测井曲线、以及地层划分和岩性结果），进行多孔分析。

多孔分析能够显示砂、泥岩地层在横向的展布情况，做地层对比分析、砂体对比、沉积相剖面等。多孔分析需要调用钻孔数据管理模块三级树下测井曲线，岩性类型和地层划分结果等资料。

3 结论与建议

通过调研国内外石油和煤田测井资料处理解释软件的应用现状，以及分析核工业系统铀矿测井资料处理解释系统的缺陷，设计了一套针对砂岩型铀矿测井资料的处理解释软件系统。该套系统的测井资料预处理、地层参数计算、地层岩性识别、单孔综合解释和多孔分析模块可以弥补核工业系统内铀矿测井资料处理解释软件系统的缺陷。

在测井资料环境校正功能上，建议调研和学习斯伦贝谢、阿特拉斯和哈里伯顿等测井公司的环境校正解释图版，以及环境影响校正软件，研发出针对小口径砂岩型铀矿测井资料环境校正的解释图版以及相应的校正模块。