地球物理测井教学实验中CIFLog软件应用

张丽华，潘保芝，单刚义

(吉林大学 地球探测科学与技术学院,吉林 长春 130026)

测井，也叫地球物理测井或矿场地球物理[1]，是利用岩层的电化学特性、导电特性、声学特性、放射性等地球物理特性，测量地球物理参数的方法，属于应用地球物理方法(包括重、磁、电、震、核)之一。 把利用电、磁、声、热、核等物理原理制造的各种测井仪器，由测井电缆下入井内，使地面电测仪可沿着井筒连续记录随深度变化的各种参数。通过这类参数的曲线来识别地下的岩层，如油、气、水层、煤层、金属矿床等。地球物理测井是解决有关矿产资源地质、工程地质、灾害地质、生态环境等问题的手段和依据，此外，测井工作还可用于现代地应力场定量分析，预测和监测地层压力、破裂压力，为合理开发油气和科学钻探提供依据。

实验教学是高等教育教学的重要组成部分，在创新性人才培养中占有非常重要的地位[2-5]。现在大学生学习的内容局限于理论知识和常规仪器的使用，对专业软件这一块学生所能涉及的知识很少，实践更是匮乏，有的学生只能对软件功能有个简单的认知，根本达不到应用操作的程度。而且有些内容用专业软件来做，可以达到事半功倍的效果。

CIFLog是一体化网络测井处理解释软件平台的简写[6]，它是全球首个基于Java-NetBeans前沿计算机技术建立的第三代测井处理解释系统，是目前世界上第一个可以同时在Windows、Linux和Unix三大操作系统下高效运行的大型测井软件[7]。CIFLog 是一个具有统一数据管理、专业应用数据库和交互可视化集成界面的大型测井综合应用软件平台，实现了数据管理与资料应用、单井解释与多井评价、裸眼井解释与套管井监测的一体化。

平台的功能很多，有数据格式转换，数据预处理(预处理包括曲线校深、交会图、数据拟合、直方图、曲线编辑和曲线拼接等功能)测井绘图，应用程序开发，成像测井的处理解释，以及常规处理模块(包括POR程序、CRA程序、CLASS程序等)。在实际应用中，数据格式转换、交会图、测井绘图和应用程序开发方面用得比较广泛，因此本文以一口井的测井数据为例，阐述CIFLog软件在以下几方面的应用：

1)通过加载一口井的测井数据，对多条曲线进行绘图；

2)通过做两两曲线交会图，检查曲线质量和选参数；

3)将孔隙度和饱和度等计算公式通过自己熟悉的语言编写程序，形成处理模块，通过参数卡修改处理参数，处理实例井。

1 数据加载

平台可以加载以下格式的数据：CLS，DLIS，LIS，LA716，XTF，GDS，LDF，WIS，SKD2000等。打开要加载的数据文件，点击“智能解编”；然后点击“转换”，会出现如图1所示的对话框，这里一定注意要把曲线名所在的行和数据起始行填对，并且勾选“第一列为深度列”；最后“确定”即可。

2 测井绘图

一口井的测井曲线少则十几条，多则上百条。画曲线通常用EXCEL软件。如果用EXCEL软件来画几十条曲线，非常费时；如果用CIFLog软件，就非常省时省力。用CIFLog软件绘图的流程如下：将测井数据导入到数据管理栏目下，在界面上选择要绘图的所有曲线，点击“绘图”图标，就可以随意绘制不同比例、任意深度段、任意采样间隔的测井曲线。图形外框架及有关公用参数、数据等可保存为模板,供以后反复调用。 绘完图，可以保存为CIFLog软件本身可以打开的绘图格式文件，也可以导出图片。导出图片可以是全井段导出，也可以给定起始深度和终止深度。图片的色彩类型可以是黑白图、灰度图或彩图。图片的类型可以有很多种，包括bmp,tif,jpg,gif,png,pdf等。分辨率也有多个可以选择。如图2所示，为用CIFLog软件绘制的测井曲线图。

图1 数据转换界面图

图2 CIFLog软件绘制的测井曲线图

3 交会图

交会图法Cross plot是一种测井资料的作图解释技术。它把两种测井数据在平面图上交会，根据交会点的坐标定出所求参数的数值或范围，或是分析某一参数和另一参数的关系，或是用来检查曲线质量和确定处理参数[8-10]。交会图的类型主要有交会图、频率交会图、Z值图和直方图。绘制交会图的操作流程如下：点击“任务栏-基础平台-预处理-交会图”调出交会图模块；再点击“新建”，选择做交会图，点击确定进入数据源设置对话框；再点击“新建”，选择做交会图，点击确定进入数据源设置对话框，在数据源对话框中选择相应的数据源，完成添加交会图对象操作，此时的交会图是个空白图件，用户需设置数据源信息，才可显示完整的曲线交会信息，鼠标双击交会图绘图区域或鼠标右键快捷菜单选择属性即弹出绘图属性主界面，用户点击窗口左边的对象列表中文档模型设置绘图文档属性。点击交会图设置相应的数据源信息。用户可以在对象列表中来回切换完成文档模型、交会图、标题、x 轴、y 轴、颜色轴、x 轴直方图、y 轴直方图的相关设置，用CIFLog软件绘制的交会图，如图3所示。

图3 CIFLog软件绘制的交会图

4 程序开发

孔隙度和含水饱和度是储层评价的重要参数[11]，在测井的方法课与数据处理和解释课程中，都是很重要的概念。岩石中所有孔隙空间体积之和与该岩石体积的比值，称为该岩石的总孔隙度，以百分数表示。储集层的总孔隙度越大，说明岩石中孔隙空间越大。从实用出发，只有那些互相连通的孔隙才有实际意义，因为它们不仅能储存油气，而且可以允许油气在其中渗滤。因此在生产实践中，用有效孔隙度的概念。有效孔隙度是指那些互相连通的，在一般压力条件下，允许流体在其中流动的孔隙体积之和与岩样总体积的比值，以百分数表示。 岩石中水所占的孔隙的体积与岩石孔隙体积之比称为含水饱和度。孔隙度和含水饱和度[12]的计算式分别为：

孔隙度：

(1)

含水饱和度：

(2)

式中，Δt为当前层的声波时差；Δtf为地层水的声波时差；Δtma为固体骨架的声波时差；a、b 是常数，对于砂岩地层通常取1.0；Rt为当前层的电阻率；m为胶结指数,n为饱和度指数。

CIFLog平台主要有POR、CRA、CLASS等程序的常规处理模块。模块里参数非常多，而且没有程序代码。这些模块中 POR程序是最简单的，参数有44个。模块对于熟悉测井解释或是有测井解释基础的人员，用起来很方便。但对于刚刚接触测井解释，对测井解释流程和相关参数不是很熟悉的本科生来说，用起来非常困难。但学生在教材里已经学习了孔隙度、渗透率和饱和度等相关概念和公式，如果学生有自己的想法或是公式，也可以将学过的公式或是自己的想法通过熟悉的语言加入这个平台形成自己的处理模块。通过编写该模块，同时也会明白公式中各参数的含义并了解怎么取得，对测井的解释流程也有一定的了解，将来用平台的模块也会更顺利。

在CIFLog软件下编写程序非常简单，平台把基本的输入、输出和参数已经写好，使用者只需要把自己的公式写入相应区域就可以了，省去了读写数据的麻烦。操作流程如下：在“基础平台”下，找到“应用程序挂接”并双击，弹出应用程序挂接“模块”，可以看到有“应用模块开发”“应用模块集成”“应用模块运行”3个菜单；点击“应用模块开发”，在弹出的界面上，点击“新建文件”，在弹出程序语言对话框，选择要编辑的程序语言，可以是JAVA,C,FORTRAN,C#,Cifsun C。本文以FORTRAN语言为例，程序文件命名为“CY1”，点击“确定”，会出现书写程序代码界面。只需把各种计算公式写在userCodes 里。在写程序代码前，要先设置输入曲线、输出曲线和参数。设置好以后，在userCodes 里写入程序代码(如图4所示)。程序代码写完后，如果编译运行都正确，就可以选择要处理的井、输入曲线、输出曲线以及用到的参数(如图5所示)。计算完以后，可以在数据管理里，查看计算结果。也可以把结果用图2的测井绘图形式显示出来。

图4 用户代码输入区

图5 运行对话框

5 应用实例

文献[13]运用传统的体积模型，将岩石的总的电导视为自由水、微孔隙水、粘土水三部分的并联，从而提出了三水模型，并结合实际资料在新疆地区进行了一些尝试性的应用。其表达式为：

(3)

式中，φf、φi、φc分别为孔隙三种组分占岩石体积的比例；mf、mi、mc分别为其胶结指数；Rw是地层水电阻率，是粘土水电阻率；Rt为岩石电阻率；Swf为自由流体孔隙空间的含水饱和度。

由于这一模型没有商业模块，在CIFLog平台上，开发了三水模型[14]的处理模块，并应用该模块对一口井的实际数据进行了处理。处理结果如图6所示。图中，深度道左边是测井曲线，右边是计算的曲线。孔隙度1和含水饱和度1是用平台自带的程序模块计算的孔隙度和含水饱和度，孔隙度和含水饱和度曲线是应用自己开发的模块处理的结果。岩心孔隙度和含油饱和度是对岩心样品分析得到的。从图中可以看出，自己开发的模块处理的结果更接近于岩心分析的结果。造成此结果的原因，是因为开发人员可以根据研究区的实际地质情况，寻找合适的解释模型，编写相应的程序，形成模块，对实际井资料进行处理。而平台自带的程序模块都是根据通用的模型编写的，针对性较差。

图6 自编程序与平台自带程序计算效果对比图

6 结束语

本文通过将CFILog软件引入测井相关课程教学，学生充分利用软件直观的图形界面工具对测井数据进行绘图、程序开发和数据表等功能。利用 CFILog软件平台，把测井相关课程中的有关内容实现，不仅增强了教学可视化与交互性，为教师课堂教学演示和学生深入学习提供了一个良好的交互式学习平台。通过这一软件的学习，学生对测井相关流程能有所了解，对类似软件也能应用，为将来走向社会奠定了基础。另外，通过自编程序与平台自带程序计算效果对比发现，自编程序的针对性更强，取得的效果更好。