本發(fā)明涉及油氣勘探，特別涉及一種頁巖儲(chǔ)層的總有機(jī)碳含量toc計(jì)算方法。

背景技術(shù)：

1、頁巖油氣是全球重要的非常規(guī)油氣資源，頁巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù)的改進(jìn)可促進(jìn)頁巖油氣的勘探開發(fā)。由于頁巖油氣具有源儲(chǔ)一體的特性，其總有機(jī)碳含量toc不僅用于判斷頁巖生烴能力，也揭示頁巖對(duì)烴類氣體賦存的能力，已成為頁巖油氣資源評(píng)價(jià)、“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)的關(guān)鍵指標(biāo)。

2、通過巖心/巖屑實(shí)驗(yàn)分析測(cè)試的方式可獲取頁巖有機(jī)碳含量的第一手資料，但是，從有限巖石樣品獲得的toc數(shù)據(jù)難以全面地反映整個(gè)頁巖層段有機(jī)質(zhì)數(shù)量的變化特征。使用測(cè)井資料計(jì)算頁巖有機(jī)碳含量，可獲得垂向剖面上連續(xù)的toc曲線，用于頁巖儲(chǔ)層的定量評(píng)價(jià)。

3、目前，使用測(cè)井資料預(yù)測(cè)toc的方法主要包括自然伽馬能譜法、經(jīng)典的δlog?r法及其改進(jìn)方法、多元線性回歸法、巖性掃描測(cè)井以及近年來備受推崇的機(jī)器學(xué)習(xí)法。具體為：

4、δlog?r法將孔隙度測(cè)井曲線（通常為聲波時(shí)差）以合適的比例尺疊加于電阻率曲線之上，使兩類曲線在泥質(zhì)巖段（非烴源巖）近乎完全重合，兩類測(cè)井曲線疊加后的分離間距對(duì)數(shù)值即為δlog?r?；讦膌og?r的差異，可識(shí)別未成熟烴源巖、成熟烴源巖、煤層、油層、水層等，進(jìn)而利用經(jīng)驗(yàn)公式預(yù)測(cè)toc。

5、自然伽馬能譜測(cè)井根據(jù)其相應(yīng)的特征伽馬射線對(duì)能譜進(jìn)行分析，從而確定地層中放射系元素鈾（u）、釷（th）、鉀（k）的含量及其比值，進(jìn)而推算地層的toc。

6、巖性掃描測(cè)井通過對(duì)獲取的非彈性譜解譜可直接獲取到地層總碳元素含量，再做無機(jī)碳校正（除掉方解石、白云石、菱鐵礦和鐵白云石等礦物的碳組分），從而計(jì)算出有機(jī)碳的含量。

7、多元線性回歸預(yù)測(cè)法通過大量烴源巖實(shí)測(cè)toc數(shù)據(jù)，建立多類測(cè)井參數(shù)與toc間的運(yùn)算關(guān)系模型。

8、機(jī)器學(xué)習(xí)法預(yù)測(cè)測(cè)井toc以bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用為代表，擅長尋找、建立難以用顯式函數(shù)表達(dá)的非線性復(fù)雜關(guān)系。

9、以上方法均以傳統(tǒng)的常規(guī)測(cè)井參數(shù)作為輸入項(xiàng)，傳統(tǒng)的常規(guī)測(cè)井參數(shù)不能體現(xiàn)出井壁地層的細(xì)微非均質(zhì)變化，無法得出高精度的toc計(jì)算結(jié)果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對(duì)上述技術(shù)問題，基于微電阻率掃描成像測(cè)井，提供一種頁巖儲(chǔ)層的總有機(jī)碳含量toc計(jì)算方法。

2、本發(fā)明實(shí)施例提供一種頁巖儲(chǔ)層的總有機(jī)碳含量toc計(jì)算方法，包括：

3、獲取頁巖儲(chǔ)層的灰度成像圖和與灰度成像圖對(duì)應(yīng)的深度索引列；

4、在以目標(biāo)像素點(diǎn)為中心的鄰域內(nèi)，根據(jù)所有像素點(diǎn)的灰度值確定各像素的分割閾值 t；將目標(biāo)像素點(diǎn)的像素值與分割閾值 t進(jìn)行比較，得到目標(biāo)像素點(diǎn)的分類結(jié)果，根據(jù)分類結(jié)果完成灰度成像圖的二值化圖像分割；

5、在分割后的灰度成像圖上，以目標(biāo)像素點(diǎn)的固定間隔作為統(tǒng)計(jì)窗，以相鄰兩個(gè)統(tǒng)計(jì)窗的深度間隔作為步長，以深度索引列中的各深度索引點(diǎn)為統(tǒng)計(jì)中心，在垂向深度范圍內(nèi)依次進(jìn)行逐點(diǎn)步進(jìn)式的滑動(dòng)統(tǒng)計(jì)，得到toc指數(shù)曲線 i_toc；

6、在灰度成像圖所對(duì)應(yīng)的測(cè)井井段獲取實(shí)測(cè)toc數(shù)據(jù)；根據(jù)實(shí)測(cè)toc數(shù)據(jù)的精度對(duì)toc指數(shù)曲線 i_toc中的深度間隔進(jìn)行調(diào)整，并在深度間隔調(diào)整后的toc指數(shù)曲線 i_toc上讀取灰度成像圖所對(duì)應(yīng)的測(cè)井井段的成像toc數(shù)據(jù)；

7、將成像toc數(shù)據(jù)作為自變量，將實(shí)測(cè)toc數(shù)據(jù)作為因變量，繪制散點(diǎn)圖；對(duì)散點(diǎn)圖進(jìn)行線性擬合分析，得到經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式；將toc指數(shù)曲線 i_toc代入經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式中，得到頁巖儲(chǔ)層的總有機(jī)碳含量toc曲線 toc_fmi。

8、可選地，獲取頁巖儲(chǔ)層的灰度成像圖和與灰度成像圖對(duì)應(yīng)的深度索引列，具體包括：

9、使用微電阻率掃描成像測(cè)井技術(shù)對(duì)頁巖儲(chǔ)層進(jìn)行測(cè)量，得到頁巖儲(chǔ)層的原始圖像；

10、使用專業(yè)處理軟件對(duì)頁巖儲(chǔ)層的原始圖像進(jìn)行電扣對(duì)齊、壞電扣校正、均衡處理和加速度校正的預(yù)處理操作；

11、對(duì)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行直方圖動(dòng)態(tài)增強(qiáng)；以常用色標(biāo)配色，生成動(dòng)態(tài)成像圖像；使用8位線性的灰度色標(biāo)對(duì)動(dòng)態(tài)圖像進(jìn)行配色，得到灰度成像圖；

12、將灰度成像圖導(dǎo)出為無損壓縮的png格式圖像，并導(dǎo)出與灰度成像圖對(duì)應(yīng)的深度索引列。

13、可選地，在以目標(biāo)像素點(diǎn)為中心的鄰域內(nèi)，獲取所有像素點(diǎn)的灰度值的平均值、所有像素點(diǎn)的灰度值的標(biāo)準(zhǔn)差和矯正系數(shù)；

14、其中，所有像素點(diǎn)的灰度值的平均值計(jì)算公式為：

15、；

16、所有像素點(diǎn)的灰度值的標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算公式為：

17、；

18、根據(jù)所有像素點(diǎn)的灰度值的平均值、所有像素點(diǎn)的灰度值的標(biāo)準(zhǔn)差和矯正系數(shù)確定分割閾值 t的表達(dá)式為：

19、；

20、其中， m為以目標(biāo)像素點(diǎn)為中心的 w×w區(qū)域內(nèi)所有像素點(diǎn)的灰度值的平均值， s為以目標(biāo)像素點(diǎn)為中心的 w×w區(qū)域內(nèi)所有像素點(diǎn)的灰度值的標(biāo)準(zhǔn)差， k和 c為矯正系數(shù)， np為 w ×w區(qū)域內(nèi)所有像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)， p i為第 i個(gè)像素點(diǎn)的灰度值。

21、可選地，將目標(biāo)像素點(diǎn)的像素值與分割閾值 t進(jìn)行比較，具體包括：

22、如果目標(biāo)像素點(diǎn)的像素值 p 0大于分割閾值 t，則將該目標(biāo)像素點(diǎn)賦值為0，為黑色；

23、如果目標(biāo)像素點(diǎn)的像素值 p 0小于或等于分割閾值 t，則將該目標(biāo)像素點(diǎn)賦值為255，為白色。

24、可選地，在垂向深度范圍內(nèi)依次進(jìn)行逐點(diǎn)步進(jìn)式的滑動(dòng)統(tǒng)計(jì)，具體包括：

25、對(duì)于每個(gè)統(tǒng)計(jì)窗，目標(biāo)像素點(diǎn)在該統(tǒng)計(jì)窗內(nèi)的含量為toc指數(shù) itoc，其計(jì)算公式為：

26、；

27、式中， n0為當(dāng)前統(tǒng)計(jì)窗內(nèi)目標(biāo)像素點(diǎn)的計(jì)數(shù)， nt為當(dāng)前統(tǒng)計(jì)窗內(nèi)有效像素點(diǎn)的總數(shù)；

28、各窗長的統(tǒng)計(jì)結(jié)果記錄在統(tǒng)計(jì)中心的深度位置上，在垂向上形成逐點(diǎn)連續(xù)的toc指數(shù)曲線。

29、可選地，得到經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式，其表達(dá)形式為：

30、 y= ax+ b；

31、其中， x表示將成像測(cè)井toc數(shù)據(jù)作為自變量， y表示將實(shí)測(cè)toc數(shù)據(jù)作為因變量， a和 b為擬合系數(shù)。

32、本發(fā)明實(shí)施例提供的上述一種頁巖儲(chǔ)層的總有機(jī)碳含量toc計(jì)算方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果如下：

33、本發(fā)明在灰度成像圖的基礎(chǔ)上，根據(jù)灰度成像圖和深度索引列繪制toc指數(shù)曲線 i_toc；通過實(shí)測(cè)toc數(shù)據(jù)和成像toc數(shù)據(jù)繪制散點(diǎn)圖，對(duì)散點(diǎn)圖進(jìn)行線性擬合分析，得到經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式；將toc指數(shù)曲線 i_toc代入經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式中，得到頁巖儲(chǔ)層的總有機(jī)碳含量toc曲線 toc_fmi。

34、相比于其他現(xiàn)有技術(shù)，將灰度成像圖作為處理對(duì)象，能夠全面、直觀和精確地呈現(xiàn)井壁附近地層的豐富特征及其細(xì)微非均質(zhì)性變化。

35、更重要的是，將灰度成像圖處理得到的toc指數(shù)曲線 i_toc代入經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式中，得到的頁巖儲(chǔ)層的總有機(jī)碳含量toc曲線 toc_fmi不僅能夠靈敏地反映井壁附近地層的細(xì)微的、非均質(zhì)和非線性的總有機(jī)碳含量toc變化，而且處理過程具有較強(qiáng)的自適應(yīng)性，模型參數(shù)較少，易于推廣應(yīng)用。