基于BP人工神经网络的岩性识别——以WC15-1油田为例
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应用人工神经网络模型识别白云岩类型
保 持 了原始 的低 孔 隙度 和 低 渗 透 率 特 征 ， 成 了羌 构
塘 盆 地 的 Ⅱ一 Ⅲ级 油 气 储 集 层 ； Ⅱ型 白 云 岩 则 是 在 海
分别 为 自组织 映射 网络 （ ｅ ｏｇ ｎｚ ｇ—Ｍａ ｔ ｓ１ ｒａｉｎ ｆ ｉ ｐＮｅ～
ｗｏｋ 、 ｒ ） 前馈 式 网络 （ ｅｄｏｗａｄ Ｎｅｗｏｋ 和反 馈 Ｆ ｅ ｆｒ ｒ ｔ ｒ ） 式 网 络 （ ｅｄ ａｋ Ｎｅｗｏ ｋ 。前 馈 式 神 经 网 络 模 Ｆ ｅ ｂ ｃ ｔ ｒ ）
Ｂ Ｐ神 经 网 络 模 型 是 １ ８ ９ ５年 由 美 国 Ｍ Ｉ 的 Ｔ
历 了明显 的重结 晶 、 蚀 和方 解 石 充 填 交 代 等 后 期 溶
改 造作 用 ， 具有 较好 的孔 渗 物性 ， 构成 了羌塘 盆 地 的 工 Ⅱ级油 气储 集 层 。 一
白 云 岩 类 型 的 常 规 识 别 手 段 是 采 用 显 微 镜， 一种 模 仿 大 脑皮 层 的 ］是
层状 结构 而 建立 的一 套并 行结 构信 息处 理 系统 。 目 前， 出现 的人 工神 经 网络模 型 主要 可 以概括 为 ３类 ，
形 成之 后基 本无 明 显 后 期 改 造 ， 因而 在 储 集 物 性 上
第２ １卷 筇 ３期
录 井 工 程
・ ・ ５
・工 艺 技 术 ・
应 用 人 工 神 经 网络 模 型 识 别 白云岩 类 型
邓 辉① 王 春 辉 ① 陈泽 新 ③ 支 丽 菊① ②
（ ｔ 城 钻探 ， 程 公 司 录 井公 司 ； 石 油 大 学 （ 东） ⑧ 长 城 钻探 工 程 公 司工 程 技 术 鄯 长庆 分 郭） 长 １ ２ ② 华 ；
派别 曲 纠， 出 了一 种 简 单 、 速 、 效 的 识别 方 法 一 人工 神 经 网 络 识 别 法 。 在 概 进 入 工 神 经 网络 模 型 、 介 Ｂ 提 快 有 简 Ｉ
塘 盆 地 的 Ⅱ一 Ⅲ级 油 气 储 集 层 ； Ⅱ型 白 云 岩 则 是 在 海
分别 为 自组织 映射 网络 （ ｅ ｏｇ ｎｚ ｇ—Ｍａ ｔ ｓ１ ｒａｉｎ ｆ ｉ ｐＮｅ～
ｗｏｋ 、 ｒ ） 前馈 式 网络 （ ｅｄｏｗａｄ Ｎｅｗｏｋ 和反 馈 Ｆ ｅ ｆｒ ｒ ｔ ｒ ） 式 网 络 （ ｅｄ ａｋ Ｎｅｗｏ ｋ 。前 馈 式 神 经 网 络 模 Ｆ ｅ ｂ ｃ ｔ ｒ ）
Ｂ Ｐ神 经 网 络 模 型 是 １ ８ ９ ５年 由 美 国 Ｍ Ｉ 的 Ｔ
历 了明显 的重结 晶 、 蚀 和方 解 石 充 填 交 代 等 后 期 溶
改 造作 用 ， 具有 较好 的孔 渗 物性 ， 构成 了羌塘 盆 地 的 工 Ⅱ级油 气储 集 层 。 一
白 云 岩 类 型 的 常 规 识 别 手 段 是 采 用 显 微 镜， 一种 模 仿 大 脑皮 层 的 ］是
层状 结构 而 建立 的一 套并 行结 构信 息处 理 系统 。 目 前， 出现 的人 工神 经 网络模 型 主要 可 以概括 为 ３类 ，
形 成之 后基 本无 明 显 后 期 改 造 ， 因而 在 储 集 物 性 上
第２ １卷 筇 ３期
录 井 工 程
・ ・ ５
・工 艺 技 术 ・
应 用 人 工 神 经 网络 模 型 识 别 白云岩 类 型
邓 辉① 王 春 辉 ① 陈泽 新 ③ 支 丽 菊① ②
（ ｔ 城 钻探 ， 程 公 司 录 井公 司 ； 石 油 大 学 （ 东） ⑧ 长 城 钻探 工 程 公 司工 程 技 术 鄯 长庆 分 郭） 长 １ ２ ② 华 ；
派别 曲 纠， 出 了一 种 简 单 、 速 、 效 的 识别 方 法 一 人工 神 经 网 络 识 别 法 。 在 概 进 入 工 神 经 网络 模 型 、 介 Ｂ 提 快 有 简 Ｉ
一种基于BP神经网络的调驱增油预测方法
措施 效果 的新 方法 ．
镁离子含量以及模拟油黏度 ） ． （） ３ 与注 入 剂 相 关 因素 （ 注入 剂 的黏 度 、 度 、 浓
相对 分子 量 、 与地 层 配伍 性 、 面张 力 ， 界 以及 阻 力 系
数和残余阻力系数 ） ． （） ４ 与注人情况相关 因素 （ 注人 Ｐ Ｖ数 、 注入时 机 以及相 应水 驱采 收率 ） ．
Ａ平台水源井水 ， 矿化度为 ４００ｍ ／ ． ０ ｇＬ
２３ 物理模型 ． 根据南堡油 田Ａ １ ２ 井和 Ｂ ７井的测井资料 ， １ 确 定各小层的渗透率、 孔隙度和小层厚度等相关参数 ， 并利用物理相似原理 ， 采用石英砂环氧树脂胶结的 方法制成实验中所使用的物理模型． Ａ１ ２ 井为层内非均质模型， 几何尺寸 ： Ｘ × 高 宽 长 ＝ ． ｃ ４ ５ｅ ３ ｍ 包括高、 低 ３ ４５ ｍ× ． ｍ ｘ ０ｃ ． 中、 个渗 透层 ， 其渗 透率分别为 ３５０×１ ～ ｍ 、 ０ ０ ０ ２２０× １～ ｍ Ｏ 和 ８０×１ 。 ｍ ， ０ ０。 各小 层厚 度 为 １５ｃ ． ｍ、 ２０ａ ． ｍ和 １０ｅ ； １ ． ｒ Ｂ ７井为层内非均质模型 ， ａ 几何
摘 要 ： 驱后 增 油效果预 测是 调驱 措施 决策 和方 案优化 设计 的 重要 内容 ． 过 室 内岩 心物理模 拟 实 调 通
验参数 ， 分析 了调驱增油效果及其影响 因素 ， 建立了基于物理模拟参数为学习样本的调驱效果 Ｂ Ｐ 神 经 网络 预测模 型． 方法对 于渤 海 南堡 ３ 此 ５—２油 田 Ａ １和 Ｂ ７井预 测 结果 与 实际调 驱 增 油量 统 ２ １
始 含油饱 和度和非 均质 变异 系数 ） ．
程 由信号的正向传播和反向传播 ２个过程组成． 正 向传播时 ， 输入样本由输入层进人 ， 经隐层处理后传
镁离子含量以及模拟油黏度 ） ． （） ３ 与注 入 剂 相 关 因素 （ 注入 剂 的黏 度 、 度 、 浓
相对 分子 量 、 与地 层 配伍 性 、 面张 力 ， 界 以及 阻 力 系
数和残余阻力系数 ） ． （） ４ 与注人情况相关 因素 （ 注人 Ｐ Ｖ数 、 注入时 机 以及相 应水 驱采 收率 ） ．
Ａ平台水源井水 ， 矿化度为 ４００ｍ ／ ． ０ ｇＬ
２３ 物理模型 ． 根据南堡油 田Ａ １ ２ 井和 Ｂ ７井的测井资料 ， １ 确 定各小层的渗透率、 孔隙度和小层厚度等相关参数 ， 并利用物理相似原理 ， 采用石英砂环氧树脂胶结的 方法制成实验中所使用的物理模型． Ａ１ ２ 井为层内非均质模型， 几何尺寸 ： Ｘ × 高 宽 长 ＝ ． ｃ ４ ５ｅ ３ ｍ 包括高、 低 ３ ４５ ｍ× ． ｍ ｘ ０ｃ ． 中、 个渗 透层 ， 其渗 透率分别为 ３５０×１ ～ ｍ 、 ０ ０ ０ ２２０× １～ ｍ Ｏ 和 ８０×１ 。 ｍ ， ０ ０。 各小 层厚 度 为 １５ｃ ． ｍ、 ２０ａ ． ｍ和 １０ｅ ； １ ． ｒ Ｂ ７井为层内非均质模型 ， ａ 几何
摘 要 ： 驱后 增 油效果预 测是 调驱 措施 决策 和方 案优化 设计 的 重要 内容 ． 过 室 内岩 心物理模 拟 实 调 通
验参数 ， 分析 了调驱增油效果及其影响 因素 ， 建立了基于物理模拟参数为学习样本的调驱效果 Ｂ Ｐ 神 经 网络 预测模 型． 方法对 于渤 海 南堡 ３ 此 ５—２油 田 Ａ １和 Ｂ ７井预 测 结果 与 实际调 驱 增 油量 统 ２ １
始 含油饱 和度和非 均质 变异 系数 ） ．
程 由信号的正向传播和反向传播 ２个过程组成． 正 向传播时 ， 输入样本由输入层进人 ， 经隐层处理后传
基于BP神经网络在储层预测中研究及应用
１ ３
垦西 油 田位于 山东 省利 津 县 ， 造 位 置处 于 沾 构 化 凹 陷中 部 ， 岛 突起 西 南 倾伏 端 。西 北为 渤 南 洼 孤 陷 ， 为三 合村 洼陷 （ １ 。 ７ 南 图 ） 垦 １断块是 垦西 油 田的 主体 开 发 区 ， 油 面积 ４ １ｍ 石 油地 质 储 量 １ ８ 含 ．ｋ ， ２９ ×１ 。 块于 １ ８ 年 １月正式 投入开发 ， 目前综 ０ｔ 该 ９１ 至 合含 水高达 ９ ． 。 止２ ０ ４ ， ６７ 截 ０７年 月 已开 发２ 年 ， ６
ｆ
．
０
１ －
图１ Ｂ Ｐ神经网络示意图
收稿 日期 ：ｏ ９ Ｏ ５ ２ ｏ —１ 一１
作者简介 ： 江伟 （９ ３ ， 硕士研 究生 ， 究方 向： １８ 一） 男， 研 多波勘探 ， 震资料解释 。 地
２ １ 年第５ ００ 期
２ 实际应 用
江 伟 基 于 Ｂ Ｐ神 经 网络 在 储 层 预 测 中研 究 及 应 用
ｘ 善ｗ （
ｉ ． （ ． ＇ １ Ｎ ）
式 中 ： ｊ 示神 经元 ｊ ｗｉ 表 和神经 元 ｉ 间突触连 接 之 强度 ， 或称权值 ；ｊ Ｏ ｉ 为神经元的ｉ 阀值 ，为神经元激 ｆ 励 函数 ， 于 Ｂ 用 Ｐ神经 网络一般 采用 Ｓ形 函数表征 神 经元 的非线 性输 入输 出特性 ：
（） ３
１ Ｂ Ｐ神经 网络 原理 人工 神经 网络是 由大 量的 神经元 广泛互连 而形 成 的 网络 ， 它模 拟 了生物 细胞 的结构和 功能 ， 自人 源 们对神经系统的研究。从 ４ 年代开始， ｏ 人们提出了 大 量 的人 工神 经元模 型 。 有Ｎ 个神经 元互连 ， 设 每个 神 经元 的活化状 态 Ｘ（一１ ２ ３ ……Ｎ） ０或 １ 分 ｉ ， ， ， 取 ， 别 代表抑 制和 兴奋 。每一个 神经 元的状 态按下述 规 则 受其他 神经元 的制 约 ：
基于测井和薄片资料识别岩性——以红山嘴油田白垩系地层为例
程 度 却很 低 。通 过 对上 面三 幅 图进行 整体 分析 ， 叮
以知道砾 岩 、 砾岩 、 岩和泥 岩 的测 井值范 围 。对 砂 砂 这 三 幅 图进行 比较 ， 以 知道 图 ３ 对 于 图 １ 图 可 相 和
２对 岩性 的识 别效果较 低 。后 面做其 它 曲线之 间 的 ， 交会图 ， 发现 它们 交会 后 显示 出的图形 对岩 性 的分
４ ２
国 外 测 井 技 术
南部 ， 于 车排 子 高地 和 中拐 凸起 之 间 。区 内地势 介 平坦 ， 均地面海拔 ２０ 平 ８ｍ。该 地 区西 北 为扎 伊 尔 山， 东南 为 昌吉 凹陷 ， 一个被 众多 断层切割 的复杂 是 大型 断块 区 。断块 区的形 成是受 中拐 凸起与 车排子 高地 在 海西 和 印 支运 动期 侧 向挤压 作用 的影 响 ， 同 时， 也造 成 侏罗 系八 道 湾组 与 三叠 系之 间 的沉 积 间
Ｏ 引 言
随着石油工业的迅速发展和人们对油气需求量 的提高 ， 在油气勘探 中寻找有利的油气藏变得极为 重要。通过对该地区岩性的准确识别 ， 从而进一步 的了解该地区储层的特性 ， 以进行岩性识别在勘 所 探开发 中显得尤为重要 。 目前识别岩性 的方法较 多， 主要有神经 网络方法和约束最小二乘法。 前人已经做了大量关于神经网络方法的研究 ， 包 括 Ｂ 人工神经网络ｒ 自组织神经网络法 ］ Ｐ ” 、 、 模糊神 经网鸯 、 前馈神经网 、 支持向量机方法（Ｖ 同基 ｓ Ｍ）、
的手段作 为辅助条件 ， 如重磁电方法、 地震方法 、 薄 片方法 、 地球化学方法、 成像测井方法等可很好地识 别岩性 。本文主要结合测井资料和薄片资料来识别
岩性 。
来发展 的自组织特征映射（Ｏ Ｍ） Ｓ Ｆ ￣经 网络 、 模糊神
基于MATLAB神经网络的岩性识别
基于MATLAB神经网络的岩性识别
金明霞;张超谟;刘小梅
【期刊名称】《石油天然气学报》
【年(卷),期】2003(025)004
【摘要】利用MATLAB工具箱中的快速BP算法来训练神经网络,并用神经网络来进行测井资料的岩性识别.通过对已知井段测井数据进行学习,来预测同一地区其他井段的岩性.实验结果表明,MATLAB工具箱中的快速BP算法具有很高的实用价值.【总页数】3页(P81-83)
【作者】金明霞;张超谟;刘小梅
【作者单位】江汉石油学院地球物理系,湖北,荆州,434023;江汉石油学院地球物理系,湖北,荆州,434023;中海石油研究中心开发设计研究院,北京,101149
【正文语种】中文
【中图分类】P631.84
【相关文献】
1.基于神经网络的元素录井岩性识别方法研究及应用 [J], 张志虎;谭伟雄;马猛;杜波;徐昱
2.基于岩性识别的BP神经网络孔隙度预测 [J], 魏杰; 杨斌; 刘锋; 张智南
3.基于LSTM循环神经网络的岩性识别方法 [J], 武中原;张欣;张春雷;王海英
4.基于SSA-BP神经网络的岩性识别研究 [J], 杨远宏
5.基于岩石新鲜面图像与孪生卷积神经网络的岩性识别方法研究 [J], 冯雅兴;龚希;徐永洋;谢忠;蔡惠慧;吕霞
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测井岩性识别
测井 相
数学方法 建立测井相— 岩心数据库 取心 井 测井 相
二.确定测井相的方法
交会图法
确 定 测 井 相 的 方 法
人工方法
蜘蛛网图法 阶梯图法
自动方法
多种统计分析方法相结合， 由计算机实现自动处理
2.1 蜘蛛网图法和交会图法
藻灰岩测井相蜘蛛网图
RD
SP
RS
N
DEN
GR
M
2.2 测井相自动分析方法
灰质含量 砂岩
0 0
判别岩性
真实岩性
50 20
自然伽马 自然电位
130 120
新综合解释
100 0 0
泥质含量
100 100
44
2.将灰质泥岩误 判为灰质粉砂岩
1300
33 46
浅5-5井第二段1288m-1312m识别效果对比
13
分析：这一段 识别效果较好
补偿中子孔隙度
60
q5-5 测井解释成果图
SP
RS
SP
RS
1242
N
DEN
N
DEN
1244 1246
GR
M
GR
M
4 总结
由于南翼山地区岩性十分复杂，做到很高的识别效果很难， 主要是对于灰质粉砂岩和粉砂质灰岩的区分及含灰粉砂泥 岩和含粉砂灰质泥岩的区分还不十分明显，但是从总的判 别结果来看还是有一定的效果的，对于藻灰岩和灰质粉砂 岩储层识别较好。
RD
粉砂质灰岩测井相蜘蛛网图
RD
SP
RS
SP
RS
N
DEN
N
DEN
GR
M
GR
M
B2.对浅5-5井将灰质粉砂岩误判为藻灰岩的层段识别
数学方法 建立测井相— 岩心数据库 取心 井 测井 相
二.确定测井相的方法
交会图法
确 定 测 井 相 的 方 法
人工方法
蜘蛛网图法 阶梯图法
自动方法
多种统计分析方法相结合， 由计算机实现自动处理
2.1 蜘蛛网图法和交会图法
藻灰岩测井相蜘蛛网图
RD
SP
RS
N
DEN
GR
M
2.2 测井相自动分析方法
灰质含量 砂岩
0 0
判别岩性
真实岩性
50 20
自然伽马 自然电位
130 120
新综合解释
100 0 0
泥质含量
100 100
44
2.将灰质泥岩误 判为灰质粉砂岩
1300
33 46
浅5-5井第二段1288m-1312m识别效果对比
13
分析：这一段 识别效果较好
补偿中子孔隙度
60
q5-5 测井解释成果图
SP
RS
SP
RS
1242
N
DEN
N
DEN
1244 1246
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M
GR
M
4 总结
由于南翼山地区岩性十分复杂，做到很高的识别效果很难， 主要是对于灰质粉砂岩和粉砂质灰岩的区分及含灰粉砂泥 岩和含粉砂灰质泥岩的区分还不十分明显，但是从总的判 别结果来看还是有一定的效果的，对于藻灰岩和灰质粉砂 岩储层识别较好。
RD
粉砂质灰岩测井相蜘蛛网图
RD
SP
RS
SP
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N
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GR
M
GR
M
B2.对浅5-5井将灰质粉砂岩误判为藻灰岩的层段识别
基于BP神经网络的油气钻井成本预测
基于BP神经网络的油气钻井成本预测
刘天时;赵越;马刚
【期刊名称】《西安石油大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2010(025)001
【摘要】油气钻井成本是反映油田企业经济效益的重要指标.对钻井成本进行准确预测,有利于企业管理者和投资者进行科学的决策与评估.在对油气钻井成本影响因素进行分析的基础上,运用BP神经网络算法,建立了考虑成本因素之间相互关系的油气钻井成本神经网络预测模型,并结合中国石油某公司各区块钻井作业成本数据,将线性回归方法与神经网络方法进行对比,结果表明该模型具有较高的预测精度.【总页数】4页(P87-90)
【作者】刘天时;赵越;马刚
【作者单位】西安石油大学,计算机学院,陕西,西安,710065;西安石油大学,计算机学院,陕西,西安,710065;西安石油大学,计算机学院,陕西,西安,710065
【正文语种】中文
【中图分类】TE22;TP183
【相关文献】
1.灰色理论在油气钻井成本预测中的应用 [J], 赵俊平;邹野
2.支持向量机回归在油气钻井成本预测中的应用 [J], 马加传;刘天时
3.融合DE与ELM方法的油气钻井成本预测 [J], 潘华贤
4.贝叶斯正则化BP神经网络在油气钻井成本预测的应用 [J], 袁姝;胡宏涛;赵越
5.贝叶斯正则化BP神经网络在油气钻井成本预测的应用 [J], 袁姝;胡宏涛;赵越
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基于径向基过程神经网络的储层岩性识别
如何发现油气储层并准确评价油气储层及其产量
是油气 田勘探 开发工作 中不可或缺 的部分．因此储层
方法 ， 特点是使用方 便、 快捷，因此被科研人员广泛采 用． 但是 常规测井数据 处理方法是 以线 性 的数 学方法
岩性识 别作 为发现 、评价油气储 层的核心部分 ， 显得 尤其 重要．最初，储层 岩性识别 工作都是在 专业 的实 验室 内做 的，直接从取芯井 中取 出岩芯， 采用物理或者 化学方法进行储层的定性与定量描述，虽然得到了十分 精确的储层评价结果，但是缺 点也很突出，该方法对时 间与经费的消耗是 巨大 的．随着科学技术的发展， 地球 物理测井技术改善 了这一现状，利用测井资料进行储层
ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｌ ｉ ｔ ｈ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ｉ ｄ ｅ ｎ ｔ ｉ ｉ ｆ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｒ ａ ｄ ｉ ａ ｌ ｂ ａ ｓ ｉ ｓ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｎ ｅ ｕ ｒ ａ ｌ ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ， ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｉ ｓ ｖ ｅ ｒ ｉ ｉ ｆ ｅ ｄ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｌ ｄ ａ ｔ ａ ． Ｔ ｈ ｅ
实际应用的方法．
关键词：径 向基过程神经元；神经 网络； 岩 性识别
Ｌｉ ｔ ｈｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｉ ｄ ｅ ｎ ｔ ｉ ｉｃ ｆ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｒａ ｄ ｉ ａ ｌ Ｂａ ｓ ｉ ｓ Ｐｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ Ｎｅ ｕ ｒ ａ ｌ Ｎｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ
（ Ｃ ｏ Ｎ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｉ ｆ ｏ ｎ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ， Ｓ ｈ ｎｄ ａ ｏ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ￣ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｎｄ ａ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｑ ｉ ｎ ｇ ｄ ａ ｏ ２ ６ ６ ５ ９ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
BP神经网络在砂岩储层流体识别中的应用
的不足 ， 使其学习过程收敛加快 。 网 络 实 际输 出是 一 个 四维 向量 ， 其 数值 在 ０ 和１ 之间， 我 们 取 向量 中 最接 近 ｌ 所 在 的数 组 编 号 作 为类
别的输 出。
１ ． １ Ｂ Ｐ 神 经网络 算法 （ １ ） 计 算 隐 含层 输 出 。 根 据 输 入 向量 Ｘ， 输 入 层和 隐 含 层 间 的权 ２ Ｂ Ｐ 神经 网络 实际应用 值 ｗ． ｉ ， 以及 隐 含 层 阈 值 ａ 计算 隐含 层输 出Ｈ ： ２ 。 １建立 模型 网络 训 练 样 本 设 计 的 好 坏 ， 是 直 接 关 系 到 网 络 识 别 储 层 准 确 率 的 一 个关 键 环 节 。 训 练样 本 由输 入值 和 期 望 输 出 值两 部 分 构 成 ， ／ （ ∑ 一 ） ． ｊ ＝ １ ， ２ … ｌ ｉ ； ｌ 如 果 训 练样 本 任 何 一 部 分 存 在 问题 ， 首 先 会 导 致 网 络不 易收 敛 ， 计 式 中， ｌ 为 隐含 层 节 点 数 ； ｆ 为 隐 含 层激 励 函数 ， 文 章 中 该 函 数采 算 精 度 较低 ， 从 而影 响识 别储 层 的 准确 率 。 有 时 训练 样 本 设 置 和 实 用 的 激 励 函数 为 ： 际情 况相矛盾， 如对同一输入值 ， 可 能 给 出不 同 的 期 望 输 出 值 。 如 何 合理 的确 定训 练 样 本 的 输入 值 和 期 望 输 出 值 就 显 得 尤 为 重 要 。 ） ： 储 层 类 型 与含 油 性 、 孔 隙 度 有 密切 的 关 系 。 因 此 可选 择 对 流 体 （ ２ ） 输 出 层计 算 。 根 据 隐 含 层输 出 Ｈ， 连接 权 值 ｗ 阈值 ｂ 得出 性 质敏 感 并 且 在 交 会 图上 具 有 比 较 明 显 区分 度 的 与物 性 相 关 的 密 预 测 输 出 Ｏ： 度值 （ ＤＥ Ｎ） 、 孔隙度（ Ｐ Ｏ Ｒ） 、 与含 油 性 相关 的 电阻 率 值 （ ＲＴ ） 和 含 水 饱和 度 值（ Ｓ Ｗ） ４ 个 参 数将 其 归 一 化后 作 为输 入 神 经元 ； 以储 层 类 型 Ｏ ＝ ∑Ｈ ， 一 Ｏ ＝ ∑Ｈ ， 一 ｋ ： １ ， ２ … ｍ 决 策 向 量 作 为 输 出神 经 元 。 』 １ 产１ 对 三 工河 组６ Ｉ ： １ 井４ ３ 个 试 油 样 点取 其 层 段平 均 值 ， 将 取 值 向量 （ ３ ） 针对 神经网络算法的缺点 ， 提出了相应的改进算法 ， 改 进 作 为输 入 向量 。 首先 对 输 入 变 量统 一 进 行 归 一化 处 理 ， 在 此基 础 上 方法 如下 ： 对样 本 采 用 随 机 选样 ， 用４ ３ 个 样 本 建立 模 型 进 行 回判 ， 网络 输 入 变 Ｂ Ｐ 神 经 网 络 采 用 梯 度 修 正 法 作 为 权值 和 阈值 的学 习算 法 ， 没 量 为 密 度相 对 值 （ Ｄ Ｅ Ｎ） 、 孔 隙度相对值（ Ｐ ＯＲ） 、 电 阻 率 值 相 对 值 有 考 虑 以 前 经验 的积 累 ， 学 习过 程 收 敛 缓慢 ， 对于 这 个 问题 采 用 附 （ Ｒ Ｔ） ； 输 出变量 为 油 层 、 油水 同层 、 水层、 干层。 采用 １ 个隐含层， 隐含 加运量方 法来解决 ， 公式如下 ： 层节 点 单元 有 ｌ ０ 个， 在训 练过 程 中 ， 取网络 学 习率 ０ ． ３ ， 误差０ ． ０ ０ ０ １ ， 网络 迭 代次 数 ｌ ０ ０ ０ 。 些 网络 模 型 效 果较 好 ， 油层， 油水同层、 水层 、 千 层识 别正 确 率 式 中ｗ（ ｋ ） 、 ｗ（ ｋ －１ ） 、 ｗ（ ｋ － ２ ） 分 别 是ｋ 、 ｋ — ｌ 、 ｋ 一２ 时 刻 的权 值 分 别 为０ ． ８ ６ ， ０ ． ９ ０ ， ０ ． ８ ７ ， ０ ． ８ ２ ， 满 足 油 田需 要 。 １ ． ２ ８ Ｐ 神 经网络 构造 ２储 层预测 验证 根 据 与 储层 特征 相关 的 测井 响 应 值本 文 采 用４ —１ ０ － ５ 的神 经 网 ２． 根 据训 练得 出的权 值 、 阀值编 写Ｆ ｏ ｒ ｒ ｔ ａ ｎ 程序 ， 并将 此程序 加载到 络结构 ， 即输 入 层采 用 ４ 个 节 点对 应 的 是４ 种 测 井 响 应值 ， 单 隐 含 层
基于岩石抗钻特性的BP神经网络钻头选型方法
第 ４２卷 第 ４期
钻 采 工 艺
Ｖｏｌ４２ Ｎｏ４
ＤＲＩＬＬＩＮＧ＆ ＰＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
·２５·
各项岩石力学参数，然后基于神经网络原理来构建 地层岩石抗钻特性和地层使用效果最佳的钻头之间 的关系模型，最后进行钻头的优选。该方法考虑了 钻井过程中钻头与地层的匹配关系与适用程度，通 过神经网络计算提高钻头选型的适配性与准确性。
一、基于抗钻特性的 ＢＰ神经网络钻头选型方法
地层岩石抗钻特性与适配钻头类型之间的数学 关系很难用定量的公式表示出来，具有较强的非线 性特征。人工神经网络［４－６］是主要由基本单元—神 经元互联组成的自适应信息处理网络系统，通过对 脑部神经网络处理信息的方式进行模拟，从而进行 信息的处理与分析。它的自适应、自组织和自学习 等优点非常适合于地质与地球物理中的非线性问题 的研究。由于 ＢＰ神经网络的相关研究及理论已经 相对成熟，因此使用 ＢＰ神经网络来建立基于岩石 抗钻特性的钻头选型方法。 １．ＢＰ神经网络
·２４·
钻井工艺
钻 采 工 艺
ＤＲＩＬＬＩＮＧ＆ ＰＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴＥ２０１９
基于岩石抗钻特性的 ＢＰ神经网络钻头选型方法
张 辉１，王 昊１，姜 敞１，熊天文２，范国宏３
（１中国石油大学石油天然气工程学院·北京 ２华东石油工程有限公司江苏钻井公司 ３中国石油集团渤海钻探工程有限公司第三钻井分公司）
利用该神经网络钻头选型方法对大港油田港深 １８－１７井进行了钻头选型研究，首先通过测井资料 建立相应地层岩石抗钻特性计算模型来获取地层的
收稿日期：２０１８－０３－２５；修回日期：２０１９－０６－１７ 基金项目：国家自然科学基金项目“液相放电等离子体破岩机理与破岩规律研究”（编号：５１７７４３０４）；国家自然科学基金项目“海上稠油 热采水平井管柱力学分析及井口抬升距离预测研究”（编号：５１５７４２６２）；国家科技重大专项课题“复杂结构井、丛式井设计与控制新技术”（编 号：２０１７ＺＸ０５００９－００３）。 作者简介：张辉（１９７１－），女，教授，博士生导师，１９９４年毕业于石油大学（华东）钻井工程专业，主要从事复杂结构井优化设计与控制技 术、岩石力学、管柱力学方向研究和教学。地址：（１０２２４９）北京市昌平区府学路 １８号中国石油大学（北京）中油大厦北楼 ９０８房间，电话：０１０－ ８９７３３７０２，１３５２２９９００９６，Ｅｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｈｕｉ３７０２＠１６３．ｃｏｍ
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Ｉ ３ ｌ 吴孔 友 ， 王雨洁， 李竹强． 冀 中坳 陷前 第 三 系碳 酸 盐 岩
岩溶 发 育模 式 卟 中 国岩溶 ， ２ ０ １ ０ ， ２ ９ （ ４ ） ： ５ ６ ～ ６ ３
ｆ ４ 】 周宁， 刘波． 鄂西南岩溶地 区表层岩溶带发育强度变化
规律 研 究 中 国岩 溶 ， ２ ０ ０ ９ ， ２ ８ （ １ ） ： １ — ６
学术研讨 ｌ １ ２ ３
云化 、 硅化、黄铁矿化、重结晶和淡水溶蚀作用等的改 。
２ ． ３ 破 裂作 用
空问，形成 了前第三系缝洞孔复合型 、溶洞裂缝型 、似孔隙 型和微缝孔隙型四类储集体 。 （ ２） 研究区前第三系碳酸盐岩经历了多期 次 、多种类 型的成岩作用 ，其中溶蚀 、白云石化和破裂等作用由于使原 岩产生大量次生孔隙从而改善了其储集性 ，可称之为建设性 成岩作用；压实 、充填和胶结等成岩作用因为降低了碳酸盐 岩的原生和次生孔隙度 ，称之为破坏性成岩作用 。两者的综
矿 场 机械 ， ２ ０ １ ０ ， ３ ９ （ １ ０ ） ： １ ９ — ２ １
ｆ ４ 】 Ｈ ａ ｌ ｌ ｉ ｂ ｕ ｒ ｔ ｏ ｎ ， Ｇ ｅ ｏ Ｐ ｉ ｌ ｏ ｔ ［ Ｅ Ｂ ／ ＯＬ ］ ． ｗｗ ｗ． ｈ ａ ｌ ｌ ｉ ｂ ｕ ｒ ｔ ｏ ｎ ． ｃ ｏ ｍ， Ａ ｕ ｇ ｕ ｓ ｔ ，
ｌ ６ １ 余 家仁 ， 雷怀玉， 刘趁花． 试 论 海 相碳 酸 盐 岩储 层发 育 的 影 响 因 素一 以任 丘 油 田 雾迷 山 组 为 例 ［ Ｉ ｌ ＿ 海 相 油 气地 质 ，
１ ９ ９ ８ ， ３ （ １ ） ： ３ ９ — ４ ８
（ １ ）冀中坳陷古潜山碳酸盐岩原生孔隙消失殆尽 ，次 生溶蚀孔缝和构造裂缝 相互连通构成了古潜山最主要的储集
京： 石 油工 业 出版社 ． １ ９ ８ ２ ： ５ — ６
充填作用在本区发育普遍 ，次生孔隙多被方解石 、白云 石和石英等化学沉积物充填或半充填。蓟县系雾迷山组发育 厚层块状 白云岩 ，砂屑于白云岩之间不均匀分布 ，铸体薄片
分 析 ，砂 屑 间未 被 泥 晶 白云 石 充填 的 晶 问孔 和 晶间 溶孔 于 晚 成 岩期 被 萤 石 、石 英等 硅质 充 填 ，溶 蚀孔 、洞 、缝 中的 各期 充 填 物 对孔 隙 的 破 坏 性 极 大 ，充填 作 用 减 小 了 岩 石 的孔 隙 度 ，降 低 了其 储 渗性 能 。 除上 述 几种 成 岩作 用之 外 ，研 究 区碳 酸盐 岩 储层 的 形成
【 ５ 】 王宝清， 章贵松 ． 鄂尔多斯盆地苏里格地 区奥陶系古岩
溶储 层 成岩 作 用 石 油 实验地 质 ， ２ ０ ０ ６ ， ２ ８ （ ６ ） ： ５ １ ８ — ５ ２ ２
还受到了压实作用 、白云石化作用和重结晶作用等的影响 ，
但 不是 主 要 因素 。
３ 认 识 与结 论
发展Ｕ Ｊ ． 内将 科技 ， ２ ０ １ ０ ， ２ ２ （ ６ ） ： ２ ２ — ２ ５
［ ２ 】 刘修 善 ， 苏 义脑 ． 泥 浆 脉 冲 信 号 的 传输 速 度 研 究 卟 石 油钻
探技术， ２ ０ ０ ０ ， ２ ８ （ ５ ） ： ２ ４ — ２ ６
作用就越小 ，因此 ，增加转子重量是考虑的因素。其次 ，由于
合效 应 控制 和 影响 了碳 酸盐 岩储 集 性 的优 劣 。
破裂作用的表现为裂缝的发育 ，主要有成岩收缩缝 、层 问缝 、压溶缝及构造缝等 ，尤其以构造缝 占优势。构造缝多 集 中于断裂带附近 ，断层带裂缝密度大 ，断层发育区裂缝也 发育 ，溶洞率高值带的走向多与断裂走向平行，或者Ｉ 合 好位 于断层带上。无断层地区，平均裂缝４ ０ 条／ ｍ以下 ，断层附近 裂缝密度平均为１ ５ ０ 条， ｍ。断层和裂缝 交织构成了本区碳酸 盐 岩断层裂缝 网络系统 ，为岩溶水活 动创造了有利 的通 道 ，沿断层裂隙岩溶孔洞发育。
２ ０１ ３
【 ５ ］ Ｂ ａ ｋ ｅ ｒ ｈ ｕ ｇ ｈ ｅ ｓ ， Ｏ ｎ Ｔ ｒ ａ ｃ ｋ ［ Ｅ Ｂ ／ ＯＬ ］ ． Ｗｗ ｗ． ｂ ａ ｋ ｅ ｒ ｈ ｕ ｇ ｈ ｅ ｓ ． ｃ ｏ ｍ， Ａ ｕ ｇ ｕ ｓ ｔ ，
２ ０１ ３
（ 上接８ ３ 页 ）人工神经网络 自动识别岩性在ＷＣ １ ５ — １ 油田取得很
（ 上接８ ２ 页 ）的破裂 。虽然新型转子初 步改进没有达到预期 目 的 ，但是还 有很 大的优化空间 ，减小振动是优先考虑 的因素 ， 为了优 化后的转 子能够适应较大的震动 ，可 以从 以下几方面做 进 一步测试。首先 ，增加转子的功率 ，功率越大受到反扭矩的
… １ 方倩， 魏 晓东， 王德贵． 钻井液脉冲信号传输的研 究现状及
好 的 应 用效 果 。
术， １ ９ ９ １ （ ９ ） ： ２ — ６
［ ２ 】 周 成 ３， ＂ － 成 菊安 ． 模 糊神 经 网络 岩 ・ ｔ ￣ － ／ Ｒ， ５ ， 】 系． ｅ ， ｔ ［ ｊ １ ． 江汉 石 油
金属轴承没有橡胶轴承 的那么大的延展性 ，可以参考 贝克转子 的设计 ，减小轴承之 间的 间隙 ，从而减少震 动的空间 。最后 ， 在 转子的设计上 ，要根据所测得的实际转速调整转子叶轮的角 度 以及数量 。 【 参考文献 】
【 ３ 】 肖俊 远 ， 王智明， 刘 建领 ． 泥浆 脉 冲 发 生 器研 究现 状 Ｕ １ ． 石 油
２ ４充填作 用
【 参考文献 】
【 １ 】 华北 油田石油地质 志编写组编． 中 国 石 油 地 质 志 卷 五： 华 北油 田 『 Ｍ１ ． 北京 ： 石 油工 业 出版社 ， １ ９ ８ ８ ： ２ ６ — ２ ７ ， ３ １ ２ — ３ １ ３ 【 ２ 】 华北 石油勘探 开发设 计研 究院 ． 潜 山油气藏【 Ｍ】 ． 北