利用聚类分析判断岩相古地理的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用“聚类分析”判断岩相古地理的方法。该方法步骤如下：1利用已知元素数据的结果，分析、建立区块元素沉积环境分异规律；2对区块录取的元素种类及含量进行聚类分析，得到元素之间的聚类关系判断沉积环境同成因性；3在单井上利用元素含量进行相统计与分析，确定离岸远近、气候干湿及粒度指标等特征参数；4在步骤3基础上，构建元素剖面相；5最终完成岩相古地理环境的确定。本发明专利技术方法在应用中，全面地考虑了元素录井所有参数，将具有相似属性的元素聚为一类，使得同一类的事物具有高度的相似性，更具说服力。与此同时该方法最大化地消除了人为主观因素，并且在现场采集数据操作简单，可靠性强。

【技术实现步骤摘要】
利用聚类分析判断岩相古地理的方法
本专利技术涉及地质沉积学领域，尤其涉及元素录井参数判断岩相古地理的方法。
技术介绍
所谓“聚类分析”是指研究多要素事物分类问题的数量方法，是一种新兴的多元统计方法。其基本原理是，根据样本自身的属性，用数学方法按照某种相似性或差异性指标，定量地确定样本之间的亲疏关系，并按这种亲疏关系程度对样本进行聚类。岩相古地理来源于沉积学，它的发展与沉积学的发展有密切关系。它是恢复古代沉积盆地原型的主要手段。它通过研究古环境的类型及分布规律，重塑地质历史中海陆变迁，解释盆地在区域古地理中的位置，重建沉积作用与成矿过程的关系，从而探索岩相古地理与矿产、油气分布规律的目的。它的起源与发展，给石油学界和煤田学界带来了很大的活力，在其指导下，发现了很多资源区块，随着现今社会的发展，以及人类对能源要求的迫切，岩相古地理学的发展与展望成为一个新的研究课题。当前，岩相古地理研究从定性走向定量是该学科的重要发展趋势。我国古地理学研究中以沉积学理论为指导的岩相古地理学派最为活跃，这一学派最早基本上以传统的沉积岩石学理论为指导,其图件也大都是小比例尺、定性的或示意的；随科技进步，开始以新的沉积学理论为指导，出现新型的中比例尺乃至大比例尺定量化岩相古地理图。他们提出了“单因素分析综合作图方法”，而后发展为“单因素分析多因素综合作图法”这一定量的岩相古地理学方法论，认为单因素能独立反映一个地区在某地质时期或某沉积层段的沉积环境的某些特征因素，其存在与否、含量多少均可独立反映该地区、该层段沉积环境的某些特征。“单因素分析多因素综合作图法”是以各剖面的定量单因素资料为基础，从各单因素图的分析入手，再通过各单因素图的叠加和综合分析判断，最后做出定量的岩相古地理图。但是这两种方法均强调的是单因素在作图中的主导作用，具有较强的人为干扰因素和片面性。“聚类分析”的方法可以解决此问题，以岩屑为分析对象，把地层“原封不动的信息”(即元素录井参数)按照其自身的排列特征表现出来，将所有元素考虑在内，利用这些已知资料投影在单井相、剖面相和平面相分析中，进而实现某一区块的岩相古地理建立。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种利用“聚类分析”判断岩相古地理的方法，解决现有技术中岩相古地理研究具有较强的人为干扰因素和片面性的问题。本专利技术的技术方案为：一种利用“聚类分析”判断岩相古地理的方法，该方法包括如下步骤：步骤1，利用已知元素数据，分析、建立区块元素沉积环境分异规律；步骤2，对该区块录取的元素种类及含量进行聚类分析，得到元素之间的聚类关系判断沉积环境同成因性；步骤3，在单井上利用元素含量进行相统计与分析，确定特征参数，并揭示不同相敏感元素的分辨范围；步骤4，在步骤3元素单井相分析基础上，构建元素剖面相；步骤5，借鉴沉积学理论，“将今论古”，完成岩相古地理环境的确定。将元素录井样本中n个数据各自作为一类，将距离最近的两类合并成一个新类，计算新类与其他类的距离；重复进行两个最近类合并，每次减少一个类，直至所有样本合并为一类，最后根据自己的需要确定的类个数和类子集。其结论直观，结论形式简明。所述步骤3中特征参数包括离岸远近Ed、气候干湿Eg及粒度指标Gi，利用自定义特征参数进行相宏观控制。这种利用“聚类分析”揭示敏感元素与沉积相类型的关系特征，判断岩相古地理的方法考虑的是多种因素共同的主导作用，最大化其相似性或差异性具有较强的客观性和全面性，排除了人为干扰因素。从而，可以提高某一区块的在同一地质作用中的各种地质信息和综合效应，有利于更客观地认识一个地区的沉积作用、事件等，更加精确真实地反映海陆分布及其演化过程等，对覆盖区相带展布及变化还具有更合理的预测性。附图说明图1为本专利技术一个实例所述的利用“聚类分析”判断岩相古地理方法的流程图；图2为渤海油田曹妃甸区块不同沉积体系各元素分异梯度图；图3为输入曹妃甸区块东营组元素数据样本得出的聚类谱系图；图4示出本专利技术单井相元素录井数据统计(第一组数据样本)；图5示出本专利技术单井相元素录井数据统计(第二组数据样本)；图6示出本专利技术单井相元素录井数据统计(第三组数据样本)；图7为曹妃甸区块元素连井相剖面图；图8为曹妃甸区块东营组岩相古地理平面图；图9为锦州区块东营组岩相古地理平面图；图10为锦州区块沙二段岩相古地理平面图；图11为锦州区块沙三段岩相古地理平面图。具体实施方式本专利技术利用“聚类分析”判断岩相古地理的方法是将钻井返出岩屑采集到的所有元素参数进行聚类分析，确定区块元素沉积环境分异规律，在单井上确定各沉积相类型敏感元素的分辨范围，建立基于沉积相分析的元素相剖面和相平面，根据主要元素的指示作用最终绘制岩相古地理平面图。如图1所示，本专利技术一个实例所述的利用“聚类分析”判断岩相古地理方法包括如下步骤：步骤1，利用已知元素数据，分析、提取相应不同元素含量分布特征，建立了某一区块元素沉积环境分异规律。通过对某一区块已录取的元素资料进行分析，揭示其陆向湖盆中心，不同元素迁移富集的规律。如图2所示，对曹妃甸区块不同元素迁移富集的规律进行分析，建立了曹妃甸区块元素沉积环境分异梯度图。结果表明，Ca易在水体中富集，Ti、Si等易在陆上富集，陆上已发育河流-三角洲相、水体中易发育湖泊相。步骤2，对该区块录取的元素种类及含量进行聚类分析，得到元素之间的聚类关系判断沉积环境同成因性。对某一区块东营组采集的元素数据进行整理得到数据样本，将该样本输入聚类分析软件，得到该组数据样本距离集群组合谱系图。通过分析得到的谱系图对样本数据的个体进行划分归类，最终得到根据自己的需要确定的类个数和类子集。如图3所示，为对曹妃甸区块东营组采集的元素数据样本(表1)聚类分析谱系图。结果表明，可将该组数据样本分为两类，第一类为Si、Ca、Na等元素其聚类中心相同，第二类为Fe、Mg、Ti等元素也具有相同的聚类中心。这就说明以Si为主要造岩成分的碎屑岩与Ca的迁移富集规律相同，推测为沉积环境同成因性，与此类似，Fe、Mg等元素具有相同聚类中心的，说明其成因演化史同样具有可比性。表1步骤3，在单井上利用元素含量进行相统计与分析，确定离岸远近程度(Ed)、气候干湿程度(Ec)及粒度指标(Gi)等特征参数，并揭示不同相敏感元素的分辨范围。通过单井上对不同沉积相类型与元素含量的响应关系分析，提取主力元素的比值，确定其控制要素。特征参数的确定：1)离岸远近程度：Ed＝Mn/Fe。Mn元素在陆地相对富集，迁移性偏差，深水中还原的Fe2+在水体中相对富集，其比值越大说明离岸相对越远；2)气候干湿：Eg＝Ti/Ca。Ca在干热条件下易富集，Ti是金红石主要成分，不易风化，其值越大说明沉积气候相对越干旱；3)粒度指标：Gi＝Si/Al。受机械分异等因素的影响，越向湖中心(沉积中心)，粒度越细，Al含量越高，其比值越小指示粒度越细。以上控制要素可以指导平面的宏观分布趋势，再通过相敏感元素筛选，确定不同沉积相类型敏感元素的分布区间。如图4～图6所示，通过对曹妃甸区块元素数据统计和筛选相敏感元素，得出该区块主要分布冲积扇、河流和湖相等沉积相类型对应的敏感元素含量分布区间，其中冲积扇Si分辨范围为28<Si<30，Al元素为6.本文档来自技高网...

【技术保护点】
利用“聚类分析”判断岩相古地理的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1，利用已知元素数据，分析、建立区块元素沉积环境分异规律；步骤2，对该区块录取的元素种类及含量进行聚类分析，得到元素之间的聚类关系判断沉积环境同成因性；步骤3，在单井上利用元素含量进行相统计与分析，确定特征参数，并揭示不同相敏感元素的分辨范围；步骤4，在步骤3元素单井相分析基础上，构建元素剖面相；步骤5，借鉴沉积学理论，“将今论古”，完成岩相古地理环境的确定。

【技术特征摘要】
1.利用“聚类分析”判断岩相古地理的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1，利用已知元素数据，分析、建立区块元素沉积环境分异规律；步骤2，对该区块录取的元素种类及含量进行聚类分析，得到元素之间的聚类关系判断沉积环境同成因性；步骤3，在单井上利用元素含量进行相统计与分析，确定特征参数，并揭示不同相敏感元素的分辨范围；步骤4，在步骤3元素单井相分析基础上，构建元素剖面相；步骤5，借鉴沉积学理论，“将今论古”，完成岩相古地理环境的确定。2.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡云，阚留杰，谭忠健，尚锁贵，吴立伟，苑仁国，夏良冰，郭明宇，马猛，苏朝博，杨旭，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，中海石油中国有限公司天津分公司，
类型：发明
国别省市：北京,11