多維模糊識(shí)別方法在隔夾層判別中的應(yīng)用

梁勞勞 (成都理工大學(xué)管理科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610059)

謝潤成 (成都理工大學(xué)能源學(xué)院，四川 成都 610059)

多維模糊識(shí)別方法在隔夾層判別中的應(yīng)用

梁勞勞 (成都理工大學(xué)管理科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610059)

謝潤成 (成都理工大學(xué)能源學(xué)院，四川 成都 610059)

多級(jí)模糊模式識(shí)別克服了最大隸屬度原則不適用的缺點(diǎn)，而且以相對(duì)隸屬度和隸屬函數(shù)為基礎(chǔ)理論，使隸屬度、隸屬函數(shù)的計(jì)算更容易。以胡尖山隔夾層為例，應(yīng)用多維模糊數(shù)學(xué)方法建立了模糊識(shí)別模型，并進(jìn)行識(shí)別判斷。結(jié)果比較，表明該方法效果明顯，合理可行。

多級(jí)模糊模式識(shí)別；相對(duì)隸屬度；隔夾層

預(yù)測隔夾層空間的展布是揭示油藏非均質(zhì)性不可或缺的研究內(nèi)容，直接觀察巖心是識(shí)別隔夾層的基礎(chǔ)，主要依據(jù)巖心的數(shù)量應(yīng)用測井資料進(jìn)行綜合判別。下面，筆者以胡尖山隔夾層為例，應(yīng)用多維模糊數(shù)學(xué)方法建立了模糊識(shí)別模型，并進(jìn)行識(shí)別判斷。

1 多維模糊識(shí)別模型的建立

為了定量描述隔夾層的區(qū)分模糊屬性以及全面、客觀的識(shí)別分類，筆者應(yīng)用工程模糊集中的級(jí)別特征概念[1]。設(shè)對(duì)某一井或井段A的m個(gè)樣本，其中每個(gè)樣本存在k個(gè)指標(biāo)特征值，其指標(biāo)特征值矩陣表示：

(1)

式中，xij為樣本j指標(biāo)i的特征值，i=1,2,3,…,k,j=1,2,…,m。

將隔夾層分成c個(gè)級(jí)別進(jìn)行判別，k個(gè)指標(biāo)的c個(gè)級(jí)別的標(biāo)準(zhǔn)特征值矩陣為：

(2)

式中，yih為指標(biāo)i級(jí)別h的標(biāo)準(zhǔn)特征值；i=1,2,3,…,k；h=1,2,3,…,c。這種樣本的人為有序排列，通常有2種類型：①指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)特征值yih隨級(jí)別h的增大而減??；②指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)特征值yih隨級(jí)別h的增大而增大。第1種為遞減型的，所以小于等于指標(biāo)c級(jí)標(biāo)準(zhǔn)特征值對(duì)A的相對(duì)隸屬度為0；大于等于指標(biāo)1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)特征值對(duì)A的相對(duì)隸屬度為1；第2種為遞增型的，所以大于等于指標(biāo)c級(jí)標(biāo)準(zhǔn)特征值對(duì)A的相對(duì)隸屬度為0；小于等于指標(biāo)1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)特征值對(duì)A的相對(duì)隸屬度為1。

由此，判別指標(biāo)的特征值與標(biāo)準(zhǔn)特征值，對(duì)隔夾層類別的相對(duì)隸屬度可分別按線性內(nèi)插式(3)和(4)確定：

(3)

(4)

式中，rij為樣本j指標(biāo)的特征值對(duì)A的隸屬度；sij為指標(biāo)i級(jí)別h的標(biāo)準(zhǔn)特征值對(duì)A的隸屬度。

應(yīng)用式(3)和(4)將式(1)和(2)變換為相應(yīng)A的相對(duì)隸屬度矩陣：

(5)

i=1，2，…，kj=1，2，…，mh=1,2，…，c

由矩陣R知樣本j的k個(gè)指標(biāo)相對(duì)隸屬度：

rj=(r1j,r2j,…,rkj)T

將rj中各項(xiàng)分別與矩陣S中的第1,2，…，k行的行向量逐一進(jìn)行比較，可得rj落入矩陣S的級(jí)別下限a與級(jí)別上限b，可以得出落入c個(gè)級(jí)別中的某個(gè)區(qū)段中。

由于k個(gè)指標(biāo)對(duì)模式識(shí)別的影響程度不同，故指標(biāo)應(yīng)具有不同的權(quán)重，單項(xiàng)指標(biāo)在總體權(quán)重的大小與某種用途的單項(xiàng)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)無關(guān)。對(duì)于樣本j，其中k個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重向量w可由下式得出：

(6)

由工程模糊集理論，可知判別表達(dá)式：

(7)

式中,uhj為樣本j對(duì)模糊子集級(jí)別h的相對(duì)隸屬度；dhj為樣本j的指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)級(jí)別h之間的廣義權(quán)重距離：

將式(5)和式(6)中的數(shù)據(jù)代入式(7)，得標(biāo)準(zhǔn)判別對(duì)判別級(jí)別h的相對(duì)隸屬度向量：

uhi=(u1j,u2j,…,ucj)

(8)

應(yīng)用級(jí)別特征公式，可得樣本j的級(jí)別特征值:

Hj=(1,2,…,c)·(u1j,u2j,…,ucj)T

(9)

2 實(shí)例分析

由于物性相對(duì)較差，隔夾層在油層內(nèi)屬非有效儲(chǔ)層，以胡尖山非有效儲(chǔ)層研究為例，根據(jù)現(xiàn)有的研究區(qū)取心井資料及測井資料，建立儲(chǔ)層的解釋模型，綜合測井資料和儲(chǔ)層物性特征，建立不同類型隔夾層識(shí)別標(biāo)志，應(yīng)用建立的數(shù)學(xué)模型對(duì)剩余區(qū)域的隔夾層進(jìn)行識(shí)別判斷，并把所得的結(jié)果與巖心判斷結(jié)果進(jìn)行比較，效果明顯，該方法對(duì)隔夾層的研究可以起到一定的推動(dòng)作用。

2.1隔夾層識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)的建立

對(duì)部分的巖心物性特征分析，在巖心刻度測井基礎(chǔ)上，胡尖山主要有3類隔夾層，建立識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 隔夾層判別標(biāo)準(zhǔn)

2.2隔夾層識(shí)別結(jié)果

表2 判別結(jié)果對(duì)比

利用已有測井資料，提取數(shù)據(jù)，在Matlab及VC++環(huán)境下進(jìn)行識(shí)別。以新場10#井(X10)為例，識(shí)別效果如表2所示。從表2可以看出,識(shí)別的結(jié)果大致與最終巖心分析結(jié)果吻合,準(zhǔn)確率可以達(dá)到所預(yù)期的結(jié)果，其中5084～5084.3m深度隔夾層類型識(shí)別不一致，這與指標(biāo)權(quán)重的選取有關(guān)，從而模型的精度就會(huì)受到影響，各指標(biāo)權(quán)重的選取主要是以經(jīng)驗(yàn)總結(jié)為主，但其基本的結(jié)果還是反映了實(shí)際情況。

3 結(jié) 論

1)應(yīng)用多級(jí)模糊識(shí)別進(jìn)行隔夾層的識(shí)別，考慮指標(biāo)權(quán)重可以有多種選擇，可以根據(jù)實(shí)際情況和試驗(yàn)而定，這樣就使得模型更有靈活性和準(zhǔn)確性，也具有科學(xué)性。

2)利用指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的級(jí)別分類及變量的相對(duì)隸屬信息，使樣本歸屬于何種級(jí)別更為客觀與全面，這是多級(jí)模糊識(shí)別的優(yōu)點(diǎn)。

3)由于指標(biāo)本身權(quán)重不能很客觀地得出，目前也沒有一種很好的方法解決這個(gè)問題，從而模型的精度就會(huì)受到影響。該模型已在水質(zhì)、環(huán)境等領(lǐng)域得到推廣和應(yīng)用，所以模型在隔夾層方面的研究是很有價(jià)值的，可進(jìn)一步推廣和完善。

[1]陳守煜. 工程模糊集理論與應(yīng)用[M]. 北京:國防工業(yè)出版社，1998.

[2]謝季平，劉承平. 模糊數(shù)學(xué)方法及其應(yīng)用[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2000.

[3]張吉，張烈輝，胡書勇，等. 陸相碎屑巖儲(chǔ)層隔夾層成因、特征及其識(shí)別[J].測井技術(shù)，2003,27(3)：221-224.

[4]蔡鶴生，周愛國，唐朝輝.地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)中的專家-層次分析定權(quán)法[J].地球科學(xué)-中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)，1998，23(3)：299-302.

[編輯] 洪云飛

10.3969/j.issn.1673-1409.2011.10.009

TE132

A

1673-1409(2011)10-0030-03