本發(fā)明涉及一種方位測井曲線數(shù)值處理及顯示方法，屬于油氣勘探開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

油氣勘探開發(fā)測井許多測井儀器都帶有方位測井短節(jié)，用來確定井身結(jié)構(gòu)與井旁構(gòu)造，當(dāng)測井儀器在下放或上提過程中因電纜的扭力會發(fā)生擺動或旋轉(zhuǎn)，通過方位測量儀器測得的方位曲線能記錄下井儀器探頭所處的相對位置。

存在的問題：方位測井曲線數(shù)值在0度與360度之間變化，當(dāng)儀器出現(xiàn)周期性打轉(zhuǎn)、或在0(360)度附近左右擺動，現(xiàn)有的繪圖方式使得曲線發(fā)生突跳(如附圖5中的曲線)，與實(shí)際方位變化情況(如附圖5中的曲線)不符；當(dāng)儀器旋轉(zhuǎn)速度過快，方位曲線采樣率較低時，顯示的曲線從視覺上造成“方位旋轉(zhuǎn)不到邊”的感覺(如附圖5)；用現(xiàn)有的數(shù)值處理方法對方位曲線進(jìn)行濾波、插值等數(shù)值處理，在0(360)度附近，處理結(jié)果出現(xiàn)嚴(yán)重失真(如附圖6)；應(yīng)用重采樣插值后的方位曲線對成像資料進(jìn)行方位校正，圖像出現(xiàn)畸形(如附圖7，方位校正后的動態(tài)圖像出現(xiàn)條帶形錯位)。

原因分析：和其他測井曲線相比，方位曲線具有特殊性：曲線數(shù)值在0到360之間變化；具有方向性，0度和360度是同一個方位位置(但二者數(shù)值絕對值卻相差360)。造成上述現(xiàn)象的原因就在于現(xiàn)有的測井及應(yīng)用軟件在對方位曲線數(shù)值處理和顯示時，只體現(xiàn)了數(shù)值大小，沒考慮方位曲線的方向性。

如附圖8中，左側(cè)數(shù)據(jù)是X井EMI電成像測井記錄的儀器在井下逆時針旋轉(zhuǎn)時的一號極板方位曲線部分?jǐn)?shù)據(jù)，上下相鄰兩深度點(diǎn)方位數(shù)值從0.414005度變化到358.946136時，實(shí)際角度變化了1.467869度(＝0.414005+(360-358.946136))，但從數(shù)值上看，這兩點(diǎn)的方位角數(shù)值相差358.532131(＝358.946136-0.414005)；右側(cè)數(shù)據(jù)是用現(xiàn)有數(shù)據(jù)處理方法對0.414005、358.946136兩數(shù)據(jù)重采樣插值處理的結(jié)果，用重采樣后的方位曲線對圖像資料進(jìn)行校正，就出現(xiàn)了附圖7的異常，即方位校正后的動態(tài)圖像出現(xiàn)條帶形錯位。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種方位測井曲線數(shù)值處理方法，以解決方位曲線在0(360)度附近左右擺動和周期性打轉(zhuǎn)的問題；本發(fā)明還提供了一種方位測井曲線數(shù)值顯示方法，以解決目前顯示的方位曲線產(chǎn)生方位旋轉(zhuǎn)不到邊的問題。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而提供一種方位測井曲線數(shù)值處理方法，該處理方法包括以下步驟：

1)判斷方位曲線數(shù)據(jù)是否具有過0點(diǎn)方位變化特征；

2)將具有“過0點(diǎn)方位變化特征”的相鄰深度點(diǎn)數(shù)據(jù)以360度為周期進(jìn)行數(shù)值變換，得到具有周期性變化的曲線數(shù)據(jù)；

3)根據(jù)方位曲線特征，將步驟2)得到的曲線數(shù)據(jù)數(shù)值規(guī)范化[0，360]范圍內(nèi)。

進(jìn)一步地，所述步驟1)中過0點(diǎn)方位變化特征指的是：當(dāng)相鄰兩深度點(diǎn)的方位角數(shù)值α₁、α₂滿足|α₁-α₂|>360°-Δα?xí)r，即認(rèn)為這兩個深度點(diǎn)方位數(shù)據(jù)具有“過0點(diǎn)方位變化特征”，Δα為一個給定角度數(shù)值變化量，0°<Δα<180°。

進(jìn)一步地，所述的步驟2)是將兩相鄰深度數(shù)據(jù)中方位角度較大的方位角減去360度實(shí)現(xiàn)數(shù)值變換的。

進(jìn)一步地，所述步驟2)還包括對得到的具有周期性變化的曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行插值和濾波處理。

進(jìn)一步地，所述的步驟3)是將步驟2)中的方位曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行360度求余運(yùn)算得到。

本發(fā)明還提供了一種方位測井曲線數(shù)值顯示方法，該顯示方法包括以下步驟：

1)判斷方位曲線數(shù)據(jù)是否具有過0點(diǎn)方位變化特征；

2)將具有“過0點(diǎn)方位變化特征”的相鄰深度點(diǎn)數(shù)據(jù)外推，找到“過0點(diǎn)”位置，計算“過0點(diǎn)”深度坐標(biāo)；

3)將具有“過0點(diǎn)方位變化特征”的相鄰深度點(diǎn)與得到“過0點(diǎn)”連接，實(shí)現(xiàn)曲線延伸到0度和或360度方位邊界。

進(jìn)一步地，所述步驟1)中過0點(diǎn)方位變化特征指的是：當(dāng)相鄰兩深度點(diǎn)的方位角數(shù)值α₁、α₂滿足|α₁-α₂|>360°-Δα?xí)r，即認(rèn)為這兩個深度點(diǎn)方位數(shù)據(jù)具有“過0點(diǎn)方位變化特征”，Δα為一個給定角度數(shù)值變化量，0°<Δα<180°。

進(jìn)一步地，所述將具有“過0點(diǎn)方位變化特征”的相鄰深度點(diǎn)數(shù)據(jù)外推指的是將相鄰兩深度點(diǎn)中方位角較小的點(diǎn)外推到下一個周期，將相鄰兩深度點(diǎn)中方位角較大的點(diǎn)外推到前一個周期。

進(jìn)一步地，所述步驟2)中“過0點(diǎn)”深度坐標(biāo)y0為：

y0＝y(tǒng)1+x1*(y2-y1)/(x1+360-x2)

其中(x1,y1)和(x2,y2)分別為相鄰兩深度點(diǎn)的坐標(biāo)，y1和y2分別為相鄰兩深度點(diǎn)的深度坐標(biāo)，x1和x2分別為相鄰兩深度點(diǎn)的方位角度值，且x1<x2。

進(jìn)一步地，所述的“過0點(diǎn)”深度坐標(biāo)一個位于0度線，一個位于360度線，將相鄰兩深度點(diǎn)中方位角較小的點(diǎn)與位于0度線的深度坐標(biāo)相連，將相鄰兩深度點(diǎn)中方位角較大的點(diǎn)與位于360度線的深度坐標(biāo)相連。

本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明首先判斷方位曲線數(shù)據(jù)是否具有“過0點(diǎn)方位變化特征”；然后將具有“過0點(diǎn)方位變化特征”的相鄰深度點(diǎn)數(shù)據(jù)以360度為周期進(jìn)行數(shù)值變換，得到具有周期性變化的曲線數(shù)據(jù)；最后根據(jù)方位曲線特征，將曲線數(shù)值規(guī)范化[0，360]范圍內(nèi)。本發(fā)明將具有“過0點(diǎn)方位變化特征”的相鄰深度點(diǎn)數(shù)據(jù)以360度為周期進(jìn)行數(shù)值變換，解決了方位曲線在0(360)度附近左右擺動和周期性打轉(zhuǎn)時數(shù)值處理及應(yīng)用異常問題，克服了現(xiàn)有的處理方法處理結(jié)果失真問題，使處理及方位資料應(yīng)用結(jié)果更為合理、準(zhǔn)確。

本發(fā)明還將具有“過0點(diǎn)方位變化特征”的相鄰深度點(diǎn)數(shù)據(jù)外推，找到“過0點(diǎn)”位置；將具有“過0點(diǎn)方位變化特征”的相鄰深度點(diǎn)與得到“過0點(diǎn)”連接，實(shí)現(xiàn)曲線延伸到0度和或360度方位邊界?？朔恕胺轿恍D(zhuǎn)不到邊”的問題，保證了方位曲線變化的連續(xù)性和完整性，還原了儀器擺動的真實(shí)情況。

附圖說明

圖1為本發(fā)明方位測井曲線數(shù)值顯示方法的流程圖；

圖2為“過0點(diǎn)方位變化特征”及“過0點(diǎn)”概念定義示意圖；

圖3為計算“過0點(diǎn)”位置示意圖；

圖4為具有“過0點(diǎn)方位變化特征”的方位曲線繪制結(jié)果示意圖；

圖5方位曲線顯示問題實(shí)例圖；

圖6方位曲線濾波處理問題實(shí)例圖；

圖7方位曲線重采樣插值結(jié)果應(yīng)用問題實(shí)例圖；

圖8井下逆時針旋轉(zhuǎn)時的一號極板方位曲線部分?jǐn)?shù)據(jù)示意圖；

圖9為本發(fā)明實(shí)例1中方位曲線濾波處理結(jié)果對比驗(yàn)證圖；

圖10為本發(fā)明實(shí)例2中方位曲線重采樣插值處理示例圖；

圖11為本發(fā)明實(shí)例3中方位曲線插值重采樣處理結(jié)果應(yīng)用示例圖；

圖12為本發(fā)明實(shí)例3中方位曲線插值重采樣處理結(jié)果應(yīng)用及對比示例圖；

圖13為本發(fā)明實(shí)例4中方位曲線繪圖顯示示例圖；

圖14為本發(fā)明實(shí)例4中方位曲線在0(360)度附近左右擺動的顯示特例圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步的說明。

本發(fā)明一種方位測井曲線數(shù)值處理方法的實(shí)施例

本發(fā)明的方位測井曲線數(shù)值處理方法針對的是方位曲線在0(360)度附近左右擺動和周期性打轉(zhuǎn)的問題，該方法的流程如圖1所示，具體步驟如下。

1.對待處理的方位曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行“過0點(diǎn)方位變化特征”判斷。

首先給出“過0點(diǎn)方位變化特征”的定義，設(shè)α₁、α₂為方位角變量(α₁∈[0,Δα)、α₂∈(360-Δα,360])，Δα為一較小的角度數(shù)值變化量(0<Δα<180)(如30)，當(dāng)相鄰兩深度點(diǎn)的方位角數(shù)值從α₁突變到α₂，或從α₂突變到α₁時，定義為這兩個數(shù)據(jù)點(diǎn)具有“過0點(diǎn)方位變化特征”，兩深度點(diǎn)方位坐標(biāo)連線與0(360)方位線的交點(diǎn)O即為“過0點(diǎn)”，如圖2中的A、B兩相鄰深度點(diǎn)以及C、D兩相鄰深度點(diǎn)均具有“過0點(diǎn)方位變化特征”，O點(diǎn)是它們的“過0點(diǎn)”，其中d₁和d₂是相鄰兩深度點(diǎn)的深度坐標(biāo)，二者數(shù)值相差一個采樣間隔。

“過0點(diǎn)方位變化特征”的判斷依據(jù)如下：給定一個較小的角度數(shù)值變化量Δα(0°<Δα<180°)(如30)，當(dāng)相鄰兩深度點(diǎn)的方位角數(shù)值α₁、α₂滿足|α₁-α₂|>360°-Δα?xí)r，即認(rèn)為這兩個深度點(diǎn)方位數(shù)據(jù)具有“過0點(diǎn)方位變化特征”。

2.對具有“過0點(diǎn)方位變化特征”的相鄰深度點(diǎn)數(shù)據(jù)以360度為周期進(jìn)行數(shù)值變換，得到具有周期性變化的曲線數(shù)據(jù)。

測井方位曲線具備以下特征：

(1)α∈[0°，360°]：方位角在0到360度之間變化；

(2)0＝360°：0度和360度是同一個方位位置；

(3)α＝mod(α，360°)，α<0°或α>360°:方位角具有周期性，mod為求余運(yùn)算函數(shù)；

(4)-α＝360°-α，α＝α-360°。

當(dāng)相鄰深度點(diǎn)數(shù)據(jù)α₁、α₂具有“過0點(diǎn)方位變化特征”時，根據(jù)上述特征可將數(shù)值進(jìn)行如下變換：

如果α₁>α₂，α₁＝α₁-360°；

否則α₂＝α₂-360°。

通過上述過程可將具有“過0點(diǎn)方位變化特征”的相鄰深度點(diǎn)數(shù)據(jù)以360度為周期進(jìn)行數(shù)值變換，得到具有周期性變化的曲線數(shù)據(jù)。

對得到的上述具有周期性變化的曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行常規(guī)曲線處理方式對數(shù)據(jù)進(jìn)行插值、濾波等數(shù)值處理，常規(guī)曲線插值、濾波處理方法很多，如線性插值、樣條插值、牛頓插值、高斯濾波、漢寧濾波等，本發(fā)明不再詳述。如果相鄰深度點(diǎn)數(shù)據(jù)不具有“過0點(diǎn)方位變化特征”，則數(shù)據(jù)保持不變，直接進(jìn)行插值、濾波處理即可。

3.根據(jù)方位曲線特征，將步驟2處理的結(jié)果數(shù)據(jù)數(shù)值規(guī)范化到[0°，360°]范圍內(nèi)，為方位曲線的應(yīng)用提供成果數(shù)據(jù)。

根據(jù)方位曲線特征(3)：Val＝mod(Val，360°)，將處理結(jié)果數(shù)值規(guī)范到[0°，360°]范圍內(nèi)。

通過上述過程，本發(fā)明能夠克服了現(xiàn)有的處理方法處理結(jié)果失真問題，使處理及方位資料應(yīng)用結(jié)果更為合理、準(zhǔn)確。

本發(fā)明一種方位測井曲線數(shù)值顯示方法的實(shí)施例

1.檢測要繪制的數(shù)據(jù)點(diǎn)之間是否存在“過0點(diǎn)方位變化特征”。

“過0點(diǎn)方位變化特征”的檢測依據(jù)如下：給定一個較小的角度數(shù)值變化量Δα(0°<Δα<180°)(如30°)，當(dāng)相鄰兩深度點(diǎn)的方位角數(shù)值α₁、α₂滿足|α₁-α₂|>360°-Δα?xí)r，即認(rèn)為這兩個深度點(diǎn)方位數(shù)據(jù)具有“過0點(diǎn)方位變化特征”。

2.對具有“過0點(diǎn)方位變化特征”的相鄰深度點(diǎn)數(shù)據(jù)外推，確定“過0點(diǎn)”位置。

下面以相鄰兩深度點(diǎn)P1(x1,y1)、P2(x2,y2)為例進(jìn)行說明，如圖3所示，P1和P2“過0點(diǎn)”位置的確定過程如下：

A.將相鄰兩深度點(diǎn)中方位角較小的點(diǎn)外推到下一個周期，將相鄰兩深度點(diǎn)中方位角較大的點(diǎn)外推到前一個周期，以得到的相應(yīng)的外推點(diǎn)。

本實(shí)施例中相鄰兩深度點(diǎn)P1(x1,y1)和P2(x2,y2)中P1的方位角小于P2的方位角，將P1和P2分別外推到下一周期和前一周期，得到點(diǎn)A1(x1+360°,y1)、A2(x2-360°,y2)。

B.根據(jù)確定的外推點(diǎn)得到相鄰兩深度點(diǎn)分別與0度線和360度線的交點(diǎn)。

分別連接點(diǎn)A2P1、A1P2，與0°、360°線交于點(diǎn)B1(0,y01)、B2(360°,y02)；

因?yàn)?線段A2D1＝P2C2，C1P1＝D2A1，C1A1//A2C2

可以推出△B1A2D1≌B2P2C2，△C1B1P1≌D2B2A1

所以y01＝y(tǒng)02，計為y0，點(diǎn)(0°，y01)和點(diǎn)(360°，y02)為同一方位位置，即為(x1,y1)、(x2,y2)的“過0點(diǎn)”位置。

C.計算“過0點(diǎn)”深度坐標(biāo)。

根據(jù)三角形相似原理可以推出y0計算公式：

y0＝y(tǒng)1+x1*(y2-y1)/(x1+360°-x2)

當(dāng)x1＝0°時，y0＝y(tǒng)1；x2＝360°時，y0＝y(tǒng)2。

3.曲線繪制

將得到的“過0點(diǎn)”深度坐標(biāo)與相鄰兩深度點(diǎn)進(jìn)行連接，“過0點(diǎn)”深度坐標(biāo)一個位于0度線，一個位于360度線，將相鄰兩深度點(diǎn)中方位角較小的點(diǎn)與位于0度線的深度坐標(biāo)相連，將相鄰兩深度點(diǎn)中方位角較大的點(diǎn)與位于360度線的深度坐標(biāo)相連。

本實(shí)施例中得到的過零點(diǎn)深度坐標(biāo)分別為B1和B2，B1位于0度線，B2位于360度線，P1的方位角小于P2的方位角，因此，繪制連線P1B1、B2P2，將曲線延伸到0°(360°)方位邊界，保證方位曲線變化的連續(xù)性和完整性，如附圖4所示。

通過上述過程可知，本發(fā)明的顯示方法通過“過0點(diǎn)”深度坐標(biāo)計算及曲線外推，克服了“方位旋轉(zhuǎn)不到邊”的問題，保證了方位曲線變化的連續(xù)性和完整性，還原了儀器擺動的真實(shí)情況。

下面通過具體的應(yīng)用實(shí)例來說明本發(fā)明的效果。

實(shí)例1：方位曲線數(shù)值濾波處理方法驗(yàn)證

為了驗(yàn)證方位曲線濾波方法的正確性，特選用方位數(shù)據(jù)數(shù)值變化明顯的實(shí)例。

附圖9是EMI電成像測井測得的一號極板方位曲線，由于下井儀器打轉(zhuǎn)比較嚴(yán)重，按常規(guī)曲線方式對曲線濾波處理時，過0點(diǎn)上下的方位曲線數(shù)值嚴(yán)重失真，按本發(fā)明中的方法濾波結(jié)果更接近實(shí)際方位曲線變化趨勢，而且克服了“方位旋轉(zhuǎn)不到邊”的問題。

實(shí)例2：方位曲線插值方法應(yīng)用。

在EMI電成像測井圖像處理時，需要用一號極板方位曲線對靜態(tài)圖像和動態(tài)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行方位校正，該測試數(shù)據(jù)文件中，方位曲線采樣率(10點(diǎn)/米)低于極板電導(dǎo)率曲線采樣率(400點(diǎn)/米)，需要對方位曲線進(jìn)行重采樣插值處理。附圖10是對所測試的EMI電成像測井記錄的一號極板方位曲線重采樣結(jié)果對比，很明顯，方位重采樣方式處理結(jié)果更接近實(shí)際方位曲線變化趨勢，而且消除了由于下井儀器快速打轉(zhuǎn)、采樣率較低引起的“不到邊”效應(yīng)。

實(shí)例3：方位曲線插值處理結(jié)果應(yīng)用

方位曲線插值重采樣處理結(jié)果在圖像處理中的應(yīng)用。

附圖11中，左右兩側(cè)圖像道分別采用常規(guī)曲線插值方式和方位曲線插值重采樣方式，對一號極板方位曲線進(jìn)行插值處理，用重采樣插值后的方位曲線對成像資料進(jìn)行方位校正，很明顯，用方位曲線插值重采樣方法處理結(jié)果做方位校正，消除了圖像中的條帶形錯位現(xiàn)象。

附圖12是方位曲線重采樣方法應(yīng)用成果與國內(nèi)外同類軟件對比圖，第一道是一號極板方位曲線，第二道是中石化測井資料處理軟件Logik應(yīng)用本發(fā)明中的方位曲線重采樣方法處理的動態(tài)圖像，第三、四、五道分別是斯倫貝謝GeoFrame軟件和國內(nèi)其他軟件處理的動態(tài)圖像，通過對比可以看出Logik方位校正結(jié)果和GeoFrame處理結(jié)果一致，而國內(nèi)其他軟件處理的圖像在方位打轉(zhuǎn)時出現(xiàn)明顯的臺階型和人字波型圖像錯位現(xiàn)象。

實(shí)例4：方位曲線繪圖顯示方法應(yīng)用

附圖13是按本發(fā)明方位曲線繪制方式與現(xiàn)有曲線繪制方式，對極板方位曲線繪圖顯示結(jié)果對比，圖中第一道為深度道，第二道曲線是按現(xiàn)有曲線繪制方式顯示結(jié)果，第3、4道曲線是按本發(fā)明方位曲線繪制方式顯示結(jié)果，其中第3道曲線按傳統(tǒng)曲線繪制方式繪制了過0點(diǎn)閉合線，第4道曲線沒有繪制閉合線。

附圖14是方位曲線在0(360)度附近左右擺動的特例，按不同繪制方式顯示結(jié)果對比，可以看出，按方位曲線繪制方式、不畫閉合線的繪圖結(jié)果更能直觀反映方位曲線的變化趨勢，而第4、5道接合處的虛線框部分才是曲線變化的真實(shí)反映。