本发明涉及地球物理,具体是关于一种预测陆相泥页岩成岩作用的方法、装置、存储介质及设备。
背景技术:
1、与砂岩和碳酸盐岩相比,泥页岩粒度小,观察难度大,同时受微观实验条件的限制,其成岩作用是沉积学界乃至于地质学界研究的薄弱领域。泥页岩成岩作用受物理、化学和生物因素演变的制约,成岩作用驱动机制受实际地质条件与复合因素的叠加影响而复杂多变。而且,微生物几乎参与了所有的成岩过程,因而成岩作用是典型的生物地球化学过程。早期成岩过程中继承下来的特征会影响中期和晚期成岩作用的进程,从而影响泥页岩层系的物理性质和力学性质。受控于复杂的实际地质条件,特别是中期和晚期成岩作用阶段物质的传输过程及其传输机制研究的限制,成岩作用的驱动机制和演化路径研究相对薄弱,成岩作用的控制机制异常复杂。此外,在成岩过程中,变形和裂缝形态通常与应力分布和几何形状有关。
2、成岩作用是指在沉积和成岩过程中物理、化学和/或生物过程对岩石结构和矿物组分的作用。只要沉积物与足够量的化学活性流体接触,无论是大气还是海洋(微咸水、正常盐度或高盐度),成岩作用就会继续。成岩作用通常局限于低温和低压条件,明确排除了与变质作用相关的过程和产物。成岩过程通常与成岩环境有关,成岩环境为解释胶结和多孔单元的几何形状提供了总体框架。一些因素会对成岩过程造成影响,包括主要的化学条件(氧化还原条件、酸碱度和co2)、扩散和离子交换速率、低镁方解石与文石的比例、侵蚀速率、成岩史之前的沉积物、粒度、有机质利用率、间隙烃流体的速率和组成、细菌数量、粘土百分比和物理条件。成岩作用通常通过各种形式的胶结作用和矿物生长来降低总孔隙度,也可能通过浸出颗粒基质(溶解)形成次生孔隙空间或通过白云石化作用产生/重新分布孔隙来增加孔隙度。
3、然而现有技术难以准确预测陆相泥页岩成岩作用。
技术实现思路
1、针对上述问题,本发明的目的是提供一种预测陆相泥页岩成岩作用的方法、装置、存储介质及设备,能够准确预测陆相泥页岩成岩作用。
2、为实现上述目的,本发明采取以下技术方案:
3、本发明所述的预测陆相泥页岩成岩作用的方法,包括如下步骤:
4、1)提取陆相泥页岩储层特征,获取陆相泥页岩中的阿尔奇参数,通过三维回归确定陆相泥页岩的胶结系数m,并计算成岩作用系数md;
5、2)在成岩作用系数的基础上,确定对成岩作用的最敏感参数数据,并将最敏感参数数据分成训练集、验证集和测试集;
6、3)根据阿尔奇参数和胶结系数建立人工神经网络模型,并利用训练集来训练人工神经网络模型;
7、4)利用验证集和测试集在人工神经网络模型训练过程中不断测试模型的误差;
8、5)对训练后的人工神经网络模型性能进行评估,若性能接受度良好,进行步骤6),否则返回步骤3);
9、6)利用性能接受度良好的人工神经网络模型预测陆相泥页岩的成岩作用。
10、所述的方法,优选地,在上述步骤1)中,利用resform软件提取陆相泥页岩储层特征,利用pickett plot技术获取陆相泥页岩中的阿尔奇参数。
11、所述的方法,优选地,在上述步骤2)中,利用微软excel的相对重要性算法确定对成岩作用的最敏感参数数据。
12、所述的方法,优选地,步骤1)中通过三维回归确定陆相泥页岩的胶结系数m的方法为:
13、岩石物理学上,地层系数f和有效孔隙度代表了控制电性的基本参数,使用电阻率和孔隙度测井或常规岩心分析进行物理测量,地层系数在数学上与电阻率关系为:
14、
15、式中,f为地层系数;ro为水饱和地层的真实电阻率;rw为地层水电阻率;为有效孔隙度;a为与岩石有关的比例系数,为0.6~1.55;m为陆相泥页岩的胶结系数;
16、使用公式(1)中的地层系数f定量计算地层水饱和度sw:
17、
18、式中,sw为地层水饱和度;n为饱和度指数;rt为地层岩石真实电阻率;
19、将公式(1)代入公式(2)可得到关于岩石组构特征的饱和度swa和关于孔隙组构特征的饱和度swr:
20、
21、picket plot技术可通过公式(5)在数学上表示为测井测量值sw、rw/rt和孔隙度的函数,具体为:
22、
23、并且,公式(5)可被分解为三个新的方程,它们可作为x、y和z坐标的三维空间中的平面方程:
24、因此,公式(5)可改写为每个物理测量点i的公式:
25、zi=-a+mxi+nyi (6)
26、其中,参数x、y、z与测井曲线有关,a=loga,a、m和n通过钻井记录在不同物理测量点i构造三个不同的方程来获得,公式(7)由公式(6)对n个测量点求和所得,公式(8)和公式(9)分别由公式(7)乘以∑xi和∑yi得到,具体的三个方程为:
27、∑zi=-n*a+m*∑xi+n*∑yi (7)
28、
29、∑yizi=-n*a*∑yi+m*∑xiyi+n*∑yi2 (9)
30、通过使用matlab同时求解由公式(7)-(9)组成的方程组,以获得a、m和n值,然后将结果与picket plot技术结果进行比较,并获得合理的陆相泥页岩的胶结系数m。
31、所述的方法,优选地,成岩作用系数md可通过公式(10)表示:
32、md=m2+m*(swr-swa) (10)
33、将公式(3)和(4)代入公式(10)可得:
34、
35、式中,rlls为浅层电阻率;rlld为深层电阻率;rmf为泥浆滤液电阻率。
36、本发明所述的预测陆相泥页岩成岩作用的装置,包括:
37、第一处理单元,用于提取陆相泥页岩储层特征,获取陆相泥页岩中的阿尔奇参数,通过三维回归确定陆相泥页岩的胶结系数m,并计算成岩作用系数md;
38、第二处理单元,用于在成岩作用系数的基础上,确定对成岩作用的最敏感参数数据,并将最敏感参数数据分成训练集、验证集和测试集;
39、第三处理单元,用于根据阿尔奇参数和胶结系数建立人工神经网络模型,并利用训练集来训练所述人工神经网络模型;
40、第四处理单元,用于利用验证集和测试集在人工神经网络模型训练过程中不断测试模型的误差;
41、第五处理单元,用于对训练后的人工神经网络模型性能进行评估;
42、第六处理单元,用于利用性能接受度良好的人工神经网络模型预测陆相泥页岩的成岩作用。
43、本发明所述的计算机存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现所述的预测陆相泥页岩成岩作用的方法步骤。
44、本发明所述的计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现所述预测陆相泥页岩成岩作用的方法步骤。
45、本发明由于采取以上技术方案,其具有以下优点:
46、本发明所述的预测陆相泥页岩成岩作用的方法能够准确预测陆相泥页岩成岩作用,且人工神经网络在利用测井数据进行成岩作用量化方面的效率高,从而更好地表征复杂的泥页岩系统。