1、模式識別對儲層敏感性的預測模式識別(Pattern Recognition)是指對表征事物或現象的各種形式的( 數值的文字的和邏輯關系的) 信息進行處理和分析，以對事物或現象進行描述、辨認、分類和解釋的過程，是一種借用于大量數據信息和經驗對系統進行推理判別的技術，是信息科學和人工智能的重要組成部分。模式識別診斷儲層損害所做的工作就是研究樣品與樣品、特征與特征之間的關系，這些關系通過距離或者相關系數來衡量，進而通過各種“隸屬度”或“相似度”來表達。計算機通過運用這種技術，可自動把待識別的模式（損害程度）歸入到相應的模式類別中去。1 模式識別對儲層水敏性的診斷水敏性損害是指外來液體的礦化度與儲層中

2、的粘土礦物不配伍時，引起粘土礦物的水化膨脹和分散，導致滲透率降低的現象。1.1 模式識別診斷水敏損害因素的確定通過機理研究與現場資料調研的結果，我們將儲層水敏性主要影響因素確定為： 油氣層巖石的蒙脫石、伊蒙混層含量、伊利石含量； 油氣層巖石的孔隙度、滲透率； 地層流體的總礦化度； 油氣層巖石的泥質含量，與巖石的膠結強度有關； 巖石膠結類型 石英、膠結物含量 顆粒粒度中值、顆粒分選系數。經過篩選以及受數據收集的限制，我們最終把孔隙度、滲透率、蒙脫石含量、伊蒙混層含量、伊利石含量、泥質含量、流體的總礦化度、巖石膠結類型這8個損害因素作為用于模式識別的特性向量。表1 水敏損害因素及損害機理損害因素影

3、 響 機 理S、I和I/S石、伊蒙混層與淡水接觸后發生膨脹、脫落、分散并導致儲集層孔隙度、滲透率下降的水敏性礦物孔隙度儲集層孔隙空間的大小，儲層若受到損害，孔隙度會變小滲透率儲集層的滲流能力，儲層若受到損害，滲透率會降低流體總礦化度礦化度過高會使粘土礦物吸水膨脹，礦化度過低會造成粘土礦物分散脫落泥質含量與巖石的膠結強度有關，巖石膠結程度強的儲層不輕易受到損害巖石膠結類型膠結類型也會影響巖石的膠結程度1.2 水敏數據的收集與處理1.2.1 數據的收集我國各油田儲層類型差異很大，要將各類儲層潛在敏感性的有關資料全部收集起來其難度非常大。 基于此軟件是面向“大港油田儲層敏感性預測項目”所開發設計的，

4、所以著重收集了大港地區的儲層敏感性資料，由于所能掌握資料的局限性以及所掌握資料的不全面性，所以樣板較少。1.2.2 數據的處理數據分為定性和定量兩大類，定性數據首先要定量化，然后再對部分數據進行歸一化處理，避免離奇數據的出現，影響診斷結果。(1) 蒙脫石、伊利石含量、孔隙度、泥質含量按實際含量的百分比直接賦值。（因素值本身處于0-1之間時，取小數值）(2) 滲透率、地層流體的總礦化度按線性歸一化方法進行處理，其表達式如下： (j=1,2,i=1,2)其中為各組樣本數據中的歸一化值；、分別為第j個指標中的最大值和最小值。(3) 巖石膠結類型通過采用非等差式賦值方法處理，具體變換如下表：表3 用于

5、預測水敏程度的原數據樣本號孔隙度（%）滲透率(10-3m2)S（蒙脫石）（%）I（伊利石）（%）I/S（伊蒙混層）（%）泥質（%）礦化度(mg/L)膠結類型水敏指數W116.21.55016236.521664接觸-孔隙式0.717W214.723.10170523663接觸-充填式0.61W312.78.90230515831接觸-充填式0.32W424.216831012.775.314.4923134孔隙式0.986W521.820801152032148孔隙式0.818W624.723770647027675孔隙式0.535W716.0148.501340.8019633孔隙式0.8W

6、816.0256.7801626025173孔隙式0.4W918.254.1017275.518301接觸充填式0.4W1015.0551463008767接觸式0.6W1116.0256.7801626025173孔隙式0.4W1217.967.1012171238171孔隙式0.8W1318.485.41.13.651.3427675接觸-孔隙式0.6W141427.5038010.3726234接觸式0.197W1513.60.4033.500.354168孔隙-接觸式0.168W1625.12837211.5013.3119616接觸式0.965u16.114.9017276.5183

7、01接觸-孔隙式0.31表2 膠結狀態歸一化賦值數據表標準膠結狀態歸一化賦值組合膠結狀態歸一化賦值弱膠結式0.1081孔隙-接觸0.3514薄膜式0.1892基底-接觸0.4054接觸式0.2703接觸-孔隙0.4865孔隙式0.5405基底-孔隙0.6216凝塊式0.7027接觸-基底0.6757再生式0.7838孔隙-基底0.7568基底式0.8378接觸-充填式0.603壓嵌式0.8919表4 用于預測水敏程度的處理后的數據影響因素損害結果樣本號孔隙度，%滲透率S，%II/S泥質礦化度膠結類型水敏指數水敏強度W10.1620.00200.160.230.0650.5150.48650.7

8、17強W20.1470.03300.1700.050.5730.6030.61中偏弱W30.1270.01200.2300.050.3430.6030.32中偏弱W40.24211.0000.10.1270.7530.14490.5580.54050.986極強W50.2180.30400.110.5200.8230.54050.818強W60.24720.55200.060.4700.6910.54050.535中偏強W70.16010.07000.130.40800.4550.54050.8強W80.16020.08300.160.2600.6180.54050.4中偏弱W90.1820.

9、07900.170.270.0550.4160.6030.4中偏弱W100.15050.0740.460.03000.1350.27030.6中偏強W110.16020.08300.160.2600.6180.54050.4中偏弱W120.17960.01000.120.170.121.0000.54050.8強W130.1840.1250.0110.0360.5130.040.6910.48650.6中偏強W140.140.0400.3800.10370.6490.20730.197弱W150.136000.33500.003500.35140.168弱W160.2510.4140.720.

10、11500.13310.4540.27030.965極強u0.1610.02100.170.270.0650.4160.48650.31中偏弱1.3 水敏診斷流程以及相應測試將水敏損害模糊模式按照損害程度分為5個樣板，見下表：表5 水敏損害程度診斷標準傷害程度極強強中等偏強中等偏弱弱水敏指數>0.90.70.90.50.70.30.50.050.31.3.2 計算水敏損害模糊模式5個樣板中每個樣板8個特性向量的平均值，即。其中，稱為水敏損害模糊模式的均值樣板。表6 水敏損害模式均值樣板數據均值樣板孔隙度滲透率SII/S泥質礦化度膠結類型損害程度0.1380.0200.357500.053

11、60.32450.2793弱0.157350.062500.10.1980.026250.4280.578中偏弱0.180.190.117750.0740.170.02250.4480.4304中偏強0.1799250.09500.130.3320.046250.6420.5255強0.24650.7070.410.1210.3760.18850.5060.4054極強u0.1610.0200.170.270.0650.4160.4865待測1.3.3 計算對象u=(u1, u2, u8,)與均值樣板之間的歐式距離表7 待測試對象u與各均值樣板的歐氏距離0.16000.01710.06440.

12、06830.6909令，則模糊模式的隸屬函數為：隸屬度：上一步求出的歐式距離：歐式距離的最大值1.3.4 最大隸屬原則設是水敏損害5個樣板的模糊模式，是一被識別對象，若則認為優先隸屬于。表8 待測試對象u對各模式的隸屬度0.76840.97520.90680.90110從表中數據可看出待診斷對象的水敏損害程度為中偏弱，經過對比排序，也基本符合優先隸屬于中偏弱，次隸屬于中偏強。2 模式識別對儲層堿敏性的診斷堿敏性損害是指在鉆井、固井、堿水驅油等作業中，高濃度的OH隨外來流體侵入地層后造成的儲集層損害問題。2.1 模式識別診斷堿敏損害因素的確定通過機理研究與現場資料調研的結果，我們將儲層堿敏性主要

13、影響因素確定為： 油氣層巖石的蒙脫石、高嶺石、伊利石、綠泥石含量； 油氣層巖石的孔隙度、滲透率； 巖石膠結類型； 石英、蛋白石含量； 工作液的PH值； 泥土礦物產狀。經過篩選以及受數據收集的限制，我們最終把孔隙度、滲透率、蒙脫石、高嶺石、伊利石、綠泥石含量、石英含量、巖石膠結類型這8個損害因素作為用于模式識別的特性向量。表1 堿敏損害因素及損害機理損害因素影 響 機 理S、I、K、C石、伊蒙混層粘土礦物晶體表面結構的特殊性，使粘土礦物在堿溶液中易于分散而造成儲層損害。孔隙度儲集層孔隙空間的大小，儲層若受到損害，孔隙度會變小滲透率儲集層的滲流能力，儲層若受到損害，滲透率會降低石英、蛋白石隱晶質石

14、英和蛋白質等較易與氫氧化物反應生成不可溶性硅酸凝膠而堵塞滲流通道巖石膠結類型膠結類型也會影響巖石的膠結程度2.2 堿敏數據的收集與處理表3 用于預測堿敏程度的原數據樣本號孔隙度（%）滲透率(10-3m2)S（%）I（%）K（%）C（%）石英（%）膠結類型類型堿敏指數W120.2165011203347.5孔隙式0.05W216.942012.6019.561.534.7孔隙式0.121W317.963901265648.6孔隙式0.2W41531.704372752孔隙式0.2W5177.1011.720.300孔隙式0.49W68.6853021411433接觸式0.31W717.3656.

15、7801132529.5孔隙式0.6645W824.1289.50641621.7孔隙式0.602W918.285.4013.329.37.335.8孔隙式0.6W1018.4503.637721.7薄膜式0.6W1110.56015.5049332孔隙-接觸式0.697W1212.17.58.1026.420.625.4孔隙式0.521u1752646381335孔隙式0.21表4 用于預測堿敏程度的處理后的數據樣本號孔隙度滲透率SIKC石英膠結類型堿敏指數堿敏強度W10.2020.068400.110.20.330.4750.54050.05無W20.1690.18710.12600.19

16、50.6150.3470.46680.121弱W30.17960.009400.120.650.060.4860.54050.2弱W40.150.085900.430.070.270.520.54050.2弱W50.170.196300.1170.203000.46680.49中偏弱W60.0860.13630.30.210.410.140.330.46680.31中偏弱W70.17360.388200.110.320.050.2950.54050.6645中偏強W80.24121.000000.060.410.060.2170.54050.602中偏強W90.1820.207100.1330

17、.2930.0730.3580.54050.6中偏強W100.1840.197200.0360.370.070.2170.54050.6中偏強W110.1050.01030.15500.490.030.320.18920.697中偏強W120.1210.00000.08100.2640.2060.2540.35140.521中偏強u0.170.00430.260.460.380.130.350.54050.21待測2.3 堿敏診斷流程以及相應測試2.3.1 將堿敏損害模糊模式按照損害程度分為5個樣板，見下表：表5 堿敏損害程度診斷標準傷害程度極強強中等偏強中等偏弱弱無堿敏指數>0.90.

18、70.90.50.70.30.50.050.3<0.052.3.2 計算堿敏損害模糊模式4個樣板中每個樣板8個特性向量的平均值，即其中，稱為堿敏損害模糊模式的均值樣板。表6 堿敏損害模式均值樣板數據均值樣板孔隙度滲透率SIKC石英膠結類型損害程度0.2020.0684 00.110.20.330.4750.5405無0.16620.0941 0.0420.18330.3050.3150.4510.5159弱0.1280.1663 0.150.16350.30650.070.1650.4668中偏弱0.16780.3005 0.03930.05650.35780.08150.27680.4

19、504中偏強u0.170.00430.260.460.380.130.350.5405待測2.3.3 計算對象u=(u1, u2, u8,)與均值樣板之間的歐式距離表7 待測試對象u與各均值樣板的歐氏距離0.18380.12600.17670.3156令，則模糊模式的隸屬函數為：2.3.4 最大隸屬原則設是堿敏損害5個樣板的模糊模式，是一被識別對象，若則認為優先隸屬于。表8 待測試對象u對各模式的隸屬度0.41750.60070.44010待識別對象u的堿敏損害程度為弱，經過測試u確實優先隸屬于 (弱的均值樣板)，經過排序，也基本符合優先隸屬于弱，次隸屬于中偏弱，再隸屬于無堿敏的實際情況。3

20、模式識別對儲層酸敏性的診斷地層的酸敏性主要是指在酸化作業時，酸液與地層中的某些礦物反應生成化學沉淀或酸蝕后地層釋放出微粒，造成儲集層損害的現象。3.1 模式識別診斷酸敏損害因素的確定 通過機理研究與現場資料調研的結果，我們將儲層酸敏性主要影響因素確定為： 油氣層巖石的蒙脫石、綠泥石含量、伊蒙混層含量； 油氣層巖石的孔隙度、滲透率； 碳酸鹽含量； 石英、膠結物含量； 膠結類型； 顆粒分選性。經過篩選以及受數據收集的限制，我們最終把孔隙度、滲透率、蒙脫石含量、伊蒙混層含量、綠泥石含量、石英含量、膠結物含量、膠結類型、顆粒分選性這9個損害因素作為用于模式識別的特性向量。表1 酸敏損害因素及損害機理損

21、害因素影 響 機 理S、I和I/S石、伊蒙混層HF與地層中的粘土礦物反應生成不溶性的氟硅酸鹽、氟鋁酸鹽。孔隙度儲集層孔隙空間的大小，儲層若受到損害，孔隙度會變小滲透率儲集層的滲流能力，儲層若受到損害，滲透率會降低膠結物含量HCI與膠結物中的Fe2+和Fe3+反應，生成Fe(OH)2 和Fe(OH)3膠體狀沉淀，堵塞孔道石英含量HF與地層中的石英反應生成H2SiF6，H2SiF6與Ca2+、Na+、K+生成不溶性的氟硅酸鹽顆粒分選性膠結類型也會影響巖石的膠結程度3.2 酸敏數據的收集與處理3.2.1 數據的收集表3 用于預測酸敏程度的原數據樣本號孔隙度（%）滲透率(10-3m2)S（%）C（%）

22、I/S（%）石英（%）膠結物（%）膠結類型顆粒分選系數酸敏指數W120.8853.0101568306接觸式1.450.72W220.4278.40156200接觸式1.450.878W321.16 276.00 055229.510.79孔隙式1.570.449W423.72 571.00 064721.712.6孔隙式1.570.409W522.70 517.00 0575.325.00 8孔隙式1.53 0.377W612.13.2028.536.425.40孔隙-接觸式1.680.321W721.0383.102842355接觸式1.450.333W813.4814302257325接

23、觸式1.570.548W9175463123522孔隙式1.450.14W108.660215183320孔隙式1.450.04W1116.3248.8028423215孔隙-接觸式1.450.05W1210.57.503453217薄膜式1.450.118W1316.950031.234.70孔隙-接觸式1.1780.102u21.415902257347接觸式1.450.6143.2.2 數據的處理數據分為定性和定量兩大類，定性數據首先要定量化，然后再對部分數據進行歸一化處理，避免離奇數據的出現，影響診斷結果。(1) 蒙脫石、綠泥石、伊蒙混層含量、石英含量、膠結物含量、孔隙度按實際含量的百

24、分比直接賦值。(2) 滲透率、顆粒分選系數按線性歸一化方法進行處理，其表達式如下： (j=1,2,i=1,2)其中為各組樣本數據中的歸一化值；、分別為第j個指標中的最大值和最小值。(3) 巖石膠結類型通過采用非等差式賦值方法處理，具體變換如下表：表2 膠結狀態歸一化賦值數據表標準膠結狀態歸一化賦值組合膠結狀態歸一化賦值弱膠結式0.1081孔隙-接觸0.3514薄膜式0.1892基底-接觸0.4054接觸式0.2703接觸-孔隙0.4865孔隙式0.5405基底-孔隙0.6216凝塊式0.7027接觸-基底0.6757再生式0.7838孔隙-基底0.7568基底式0.8378壓嵌式0.8919表

25、4 用于預測酸敏程度的處理后的數據樣本號孔隙度滲透率SCI/S石英膠結物膠結類型顆粒分選性酸敏指數酸敏強度W10.2088 0.0877 00.150.680.30.060.27030.1614 0.72弱W20.2042 0.1324 00.150.62000.27030.1614 0.878弱W30.2116 0.4805 00.050.520.2950.10790.54050.1959 0.449中等W40.2372 1.0000 00.060.470.2170.1260.54050.1959 0.409中等W50.2270 0.9049 00.050.7530.250.080.5405

26、0.1847 0.377中等W60.1210 0.0000 00.2850.3640.25400.35140.2253 0.321中等W70.2103 0.1407 00.280.420.350.050.27030.1614 0.333中等W80.1348 0.2462 00.220.570.320.050.27030.1959 0.548中等W90.1700 0.0032 0.460.030.120.350.220.54050.1614 0.14強W100.0860 0.1000 0.210.050.180.330.20.54050.1614 0.04強W110.1632 0.0803 00.280.420.320.150.35140.1614 0.05強W120.1050 0.0076 00.030.450.320.170.18920.161