BP模型在南海神狐海域天然气水合物储量参数预测中的应用

过输 入层 正 向传播 。两 种传 播过 程 反复运 行 ，直 到 网络 误差 小 于 目标 误差 时 ，网络 训练 结束 Ｊ 。
测 井直 方 图 校 正 ：包 括 均 值 校 正 和 均 方 差 校
正 ，本 次 只作均 值校 正 。
＝Ｙ ＋（ 眦 ｉ ｙ ＋Ｙ ） Ｍ （） ２
式 中Ｉ
（ｐ ｓ ）共 ８种 测量值 。对 于神 经 网 络方 法 ，输 入 的
图１ Ｂ Ｐ神 经 网 络 结构
Ｆｉ ．１ Ｓｔｕｃ ｕｒ ｆ ＢＰ ｕｒ ｅ ｗ ｏ ｋ ｇ ｒ ｔ ｅｏ ｎｅ ａｌｎ ｔ ｒ
有 效数 据越 多 ，预 测 的结 果越 精确 。 （ ）测 井数 据预 处理 ２ 原 始 的测井 数据 存在 极值 数据 ，这 些极 值数据 的存 在 会直 接影 响数据 处 理结果 。此 外各 测井 数据 的取 值 单 位 不 统 一 ，直 接 引 用 将 无 法 进 行 数 据 处 理 ，因此在数 据处 理前 ，要 对测 井 曲线进 行标 准化
Ａｂｔａｔ ｈ Ｐｎ ｕａ ｎ ｔｏｋｍ ｔ ｄｈ ｓ ｅｎｕｅ ｒｃｓ ｇｓ ｙ ｒｔ ｓｒｏｒ ａａ ｅ ｒ ｐ ｒｓ ｓ ｃ：Ｔ ｅＢ ｅ ｒｌ ｅ ｒ ｅ ｏ ａ ｅ ｓｄｔ ｆ ｅａｔ ａ ｄａｅ ｒ ｅｖｉｐ ｒｍ ｔ ｓ（ ｏｏｉ ｒ ｗ ｈ ｂ ｏｏ ｈ ｓｅ ｅ —
吕琳 ，王 明君 ，范继 璋
１ ．吉林 大学 综合信息矿产预测研究所 ，长春 １０２ ； ３ ０ ６
２ 中国地 质 科 学 院 ，北 京 １０ ３ ；３ 中央 司 法警 官 学 院 ，河北 ０ １０ ． ００ ７ ． ７０ ０
摘要：在用测井数据预测储量参数方法的基础上，采用 Ｂ Ｐ神经 网络法预 测天然气水合物储量参数 （ 孔
ｔ ａｄｓｔ ａ ｏ ）ｂｓｄｏ ｅ ｒｖｏｓ ｅ ｏ ｙ ｓ ｇｌ ｇ ｇｄ ｔ ｔ ｆｒｃｓ ｒ ｅｖｉ Ｔ ｋｎａ ｅｓｒ ｅ ｙ ｎ ｕ ｔｎ ａｅ ｎｔ ｅｉ ｔ ｄｂ ｉ ｇｉ ａ ｅａｔｅ ｒｏ ． ａ ｅ ｎｍ ａｕｅ ｗ ｌ ａ ｒｉ ｈｐ ｕｍ ｈ ｕｎ ｏ ｎ ａ ｏｏ ｓ ｒ ｄ ｌ
式 中 ：ｙ ｙ 为 多井 平 均 最 小 值 、最 大值 ； ｍ ｍ
Ｙ
一
Ｙａ 某单 井最 小值 、最 大值 ；Ｙ 为某单 井 归 Ｍ为 ｘ
为 某 单 井 归 一 化 后 曲线 观
化前 曲线 观 测 值 ；
测值。
程 ，将输 出误 差从 输 出层 经隐 含层传 向输 入 层 ，算 出隐层各 个单 元 的误差 ，并 修 正各单 元权 值 ，再 经
Ｌ ｉ ，ＷＡ Ｇ Ｍ ｎ － ｎ ， Ａ ｉ ｈ ｎ Ｕ Ｌｎ ＇ Ｎ ｉｇｊ Ｆ Ｎ Ｊ ｚａｇ ｕ 。
， Ｔ ｅＩ ｔｕ ｎｒｌ ｅ ｕｃ ｒ ｎｓ ｎ ｔ ｆｒ ａｉ ， ｉｎＵ ｉ ｒｔ， ｈ ｎｃｕ ３０ ６ ｈ ａ ． ｈ ｓｔｔ ｏ Ｍｉｅ ｓ ｒ ｓ ｏ ｏｉｏ Ｓ ｔ ｉＩ ｏｍ ｔ ｎ Ｊ ｉ ｎｖ ｓｙ Ｃ ａ ｇｈ ｎ１０ ２ ，Ｃ ｉ ； ｎ ｉ ｅｆ ａ Ｒ ｏ ｅＰ ｇ ｓ ｙ ｈ ｃ ｎ ｆ ｅ ｏ ｌ ｅ ｉ ｎ
为 多 井 平 均 值 的均 值 ；Ｙ 为 某 单
２ 测 井 数 据 处 理
（ ）选 择合 适 的测井 数据 １
井 的均值 ；Ｙ 为某 单井 归一 化后 ，直 方 图校正前 曲 线 观测值 ； 为某 单井 直方 图校 正后 曲线 观测值 。
隙度 、饱和 度 ） 选取 一 口有 实测 值 的 井 ，将 其 测 井数 据 作 为 样 本 数 据 ，建 立 网络 模 型 ， 由其 他 井的 测 。 井数据 输入 此模 型 得到 储 量参 数预 测 结果 。经 过 实践检 验 此模 型得 出的 结果 比 经验 公式 法更 精 确 。
关键词：Ｂ Ｐ神 经网络 ；饱和度 ；孔 隙度 ；储量参数
）＝（ １＋ｅ 。 ） 。
测井 数据 归一 化 ：
＝
Ｂ Ｐ网络前 一 层 节 点 的 输 出作 为后 一 层 节 点 的
输入 。 同一 层 节 点 的 输 出值 ， 由于 连 接 权 值 不 同
（ 被放 大 或缩 小 ） ，每 一 节 点 的激 励 输 出 值 由节 点
ｙｉ ｍ ＋
在 ８个 钻探 井位 中共 有 ３个 站 位获得 了天然气 水合
１ Ｂ Ｐ神经网络原理
Ｂ Ｐ网络 （ 向 传 播 网 络 ） 属 于 前 馈 神 经 网 反
络 ，可 以实 现 输 入 到输 出 的任 意 非 线 性 映 射 。Ｂ Ｐ
神 经 网络 通 常具有 多层 结构 ，包 含输 入 层 、输 出层 及 一层或 多层 隐含 层 （ １ 。 图 ）
第１ 期
吕琳 王明君等 ：Ｂ 模 型在南海神狐海域天然气水合物储量参数预测 中的应用 Ｐ
８ １
无 需 给定具 体 的数学 模 型 ，减少 了人 为 因素 。
样 品选择 要遵 循数 据具 有代 表性 和有 效性 的原 则 。本次 研 究 数 据 选 自南 海 神 狐 海 域 （ 括 神 狐 包 隆起 、番 禺 低 隆 起 及 珠 二 坳 陷 ） 水 合 物 勘 探 区 ， 沉积层 厚 、烃类 源供 给充 足 ，具备 高 温低压 的地 质 条件 ，是 天 气 水 合 物 矿 藏 分 布 的 最 佳 区域 ¨． ｏ ¨。 ‘
主要 成分是 冰和 甲烷气体 ，通 常分布 在大 陆永冻土
带 和 海 洋 沉 积 物 中 ，其 资 源 量 约 为 ２ １×１ ． ０ ｍ ，是 一种重要 的潜 在能 源 。随着 天然 气水 合
测井 的定 量解释 成果对 储量 参数 的确定 至关重 要 ，直接 影响储 量计 算结果 的置 信度 。储量参 数计
中图分类号 ：Ｐ １．３ ２ ２ ６８ １ ；Ｏ １ 文献标识码 ：Ａ ｄ ｉ ０ ３ ６ ／．ｓｎ １ ０ －５ ９ ２ １ ． １ ０ ３ ｏ ：１ ． ９ ９ ｊ ｉ ． ０ ４ ５ ８ ． ０ １０ ． １ ｓ
Ａｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｏ ｐ ｉ ｔｏ ｆＢＰ ｅ ｗｏ ｋ ｏ ｅ ｅ ｖ ｉ ａ ａ ｅ ｅ ｏ ｅ ａ ｔｏ ａ ｃ ｎ ｔ ｒ ｎ ｒ ｓ ｒ ｏ ｒ ｐ ｒ ｍ ｔ ｒ ｆ ｒ ｃ ｓ ｆ ｇ ｓ ｈ ｄ ａ ｅ ｎ Ｓ ｅ ｈ ａ ｉ ｒ ｔ ｓ ｉ ｈ ｎ ｕ ｍ ｒｎ ｒ ａ ｏ ｏ ｔ ｉ ａ Ｓ ａ
第３ ０卷 第 ｌ 期 ２ １ 年 ３月 ０１
世
界
地
质
Ｖｏ ． ０ Ｎｏ １３ ．１ Ｍａ ． ２ ｒ ０１１
ＧＬ０ＢＡＬ ＧＥＯＬＯＧＹ
文章 编 号 ：１０ ０ ４— ５ ８ （０ １ ｌ ０ ８ ５９ ２ １ ）０ 一 ０ ０— ０ ５
Ｂ Ｐ模型在南海 神狐海域天然 气水合物储 量参 数预测 中的应用
ｐ ａ ｔｃ ｅ ｔ ． ｒ ｃｉｅ ｔｓｓ
Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄｓ： ＢＰ ｎ ｔ ｒ ｅｗｏｋ； ｓ ｔ ｒ ｔｏ ａｕ ａｉｎ； ｐ ｒ ｓｔ ｏｏ ｉ ｙ； ｒ ｓ ｒ ｏ ｒ ｅ ｅ ｖ ｉ
０ 引 言
天然 气水合 物又称 为 “ 可燃 冰 ”，是 在低 温 高 压 等条件 下形成 的一种类 似 于冰 的固态化合 物 ，其
网络 的方 法来 计 算 储 量参 数 ，Ｂ Ｐ神 经 网络 具 有并 行 处理 能 力 强 、高度 容错 性 及 自适 应 等 特 点 ，
物勘探 研究 工作 的不 断深 入 ，储 量参数 的计算成 为
当今研 究水合物 的一个 重要 方 向。
收 稿 日期 ：２ １ ．２０ ；改 回 日期 ：２ １ －３ ７ ００１ －６ － ０ １０ － ０ 基 金 项 目： 国家 ８ ３高 技 术 研 究 发展 计 划 子 项 目 “ 然 气 水 合物 勘 探 开 发 关 键 技 术 ”（ ０ ６ Ａ ９０ ０ ６ 天 ２０ Ａ ０ ２ ２— ３—０ ） ２
２ Ｃ ｉ ｓ ｃｄｍ ｅｌ ｉ ｌ ｃ ｎｅ， ｅｉ ０ ０ ７ ｈｎ ； ． ｈｎ ｅ ａｅ ｙｏ ｏ ｇｃ ｉ ｃ Ｂ ｉ ｇ１０ ３ ，Ｃ ｉａ ｅ Ａ ｆＧ ｏ ａ Ｓ ｅ ｓ ｊ ｎ ３ Ｔ ｅＣｎｒｌ ｎｔｕ ｒＣｒ ｃ ｏａ ｏｃ ， ｅｅ０ １ ０ ， ｈｎ ． ｈ ｅｔ ｓｔｔｆ ｏｒ ｔｎ ｌ ｌｅ Ｈ ｂｉ ７０ ０ Ｃ ｉ ａＩ ｉ ｅｏ ｅｉ Ｐｉ ａ
（ 一ｙ ｉ （ ） ｙ ｍ ） １
输 入 、传递 函数 和 阀值确 定 。 Ｂ Ｐ神经 网络训 练 分 为 信 号 正 向 传 播 与 误 差 反 向传播 两个 过程 。正 向传播 是将 输 入样本 从 输人 层
传 人 ，经隐层 处 理传人 输 出层 。 当实际输 出与期 望 的输 出不 符 时 ，网络 训 练 则 进 入 误 差 反 向传 播 过
的各 种物 性参 数提 供 了极 有 价值 的资 料 。选 取 的地
球物 理测 井数据 包 括 中子测 井 （ Ｐ Ｉ 、补偿 声 波 ＮＨ）
测井 （ Ｃ） 自然 伽 马 测 井 （ Ｒ） Ａ 、 Ｇ 、井 径 测 井 （ Ａ 、深 侧 向 测 井 Ｃ Ｌ） （ Ｌ 、 浅 侧 向 测 井 Ｌ Ｄ） （ Ｌ 、密 度 测 井 （ ＨＯ Ｌ Ｓ） Ｒ Ｂ） 及 自 然 电 位 测 井
ａ ｎ ｅ ａ ｌ ，ａ ｎ ｔ ｒ ｄ ｌｉ ｂ ｉ ｔ ｈ ｌ Ｓ ｌｇ ｉ ｇ ｄ ｔ ．Ｔ ｅ ａ ｔ ｏ ｓｉ ｐ ｔ ｄ ｔｅ ｌ ｇ ｉ ｇ ｄ ｔ ｆｏｈ ｒ ｓａ ｘ ｍｐ ｅ ｅｗｏ ｋ ｍｏ ｅ ｓ ｕ ｌ ｗｉ ｔ ｅｗｅｌ ｇ ｎ ａａ ｈ ｕ ｈ ｒ ｎ ｕ ｔ ｇ ｎ ａａ ｏ ｔ ｅ ｔ ｈ ’ ｏ ｅ ｈ ｏ ｗ ｌ ｎ ｂ ａｎ ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｆｒ ｓ ｒ ｏ ｒｐ ｒ ｍｅｅ ，ｗ ｉｈ ａ ｅ ｍｏ ｅ ａ ｃ ｒ ｔ ｔ ａ ｈ ｍｐ ｒ ａ ｏ ｍｕ ａ ｔ ｒ ｕ ｈ ｅ ｌ ａ ｄ ｏ ｔｉ ｈ ｅ ｕ ｔ ｏ ｅ ｅ ｉ ａ ａ ｔｒ ｓ ｓ ｖ ｓ ｈ ｃ ｒ ｒ ｃ ｕ ａｅ ｈ ｎ ｔｅ ｅ ｉ ｃ ｌ ｆｒ ｌ ｈ ｏ ｇ ｉ
物 样 品。从 实 际钻 探 的 ８口井 中选 取 Ｃ 、Ｃ 、Ｃ １ ２ ３ 井 进行 分 析 ，其 中 Ｃ 、Ｃ ｌ ３井 有 水 合 物 样 品 ，Ｃ ２ 井 无水合 物 样 品¨ 。所 选 取 的井 有 实 际钻 探 所 取 得 的采集 样 品数据 ，根据 这些 采集 的样 品数据 ，可 以得 到每 个样 品点 对应 Ｃ 、Ｃ １ ３井 的某 一 深 度 的储 量参 数 （ 隙度 、饱 和度 等 ） 孔 ，对研 究 水 合 物储 层
处理 ，包 括测 井数 据归 一 化 、直 方 图校正 和标 志层 校正 ３个 步骤 。
隐层 的节 点数 目可 以高于上 一层 ，同一层 之 间 的节 点不 连接 ，相 邻两层 的节点 数两 两连 接 ，隐层
的节 点数 可 以任意 规定 ， 目前常用 的激励 函数 有 阶 跃 函数 、阈值 函数 和 Ｓ型 函数 。对 于 ３层 结构 的网 络通 常采 用 Ｓ型 函数 ，即 ：
算 的方法有 很 多种 ，常采用 经验公 式法 、多元 统计
分析 方法 。经验公 式法 在计算 过程 中很 多参数都 是 经验 系数 ，计算结 果 与客观实 际结果 会存 在较 大的
差 异 ；多元统 计分 析法 以线性 为主 ，在刻 画地层 随
机 变化 特征研 究 中存 在 局 限性 。笔 者 采用 Ｂ Ｐ神经