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多地质因素的勘探目标优选-人工神经网络法与多元回归分析法比较研究-石广仁

关 键 词:
地质 因素 勘探 目标 优选 人工 神经网络 多元 回归 分析 比较 研究 石广仁
资源描述:
    基 金 项 目 :中 国 石 油 天 然 气 集 团 公 司 “ 九 五 ” 科 技 攻 关 项 目 “ 石 油 勘 探 开 发 应 用 软 件 系 统 集 成 及 石 油 数 据 库 系 统 ” ( 子 课 题 部 分成 果 。作 者 简 介 :石 广 仁 ,男 ,1940 年 2 月 生 ,1963 年 毕 业 于 西 安 交 通 大 学 ,现 为 中 国 石 油 勘 探 开 发 研 究 院 博 士 生 导 师 。文 章 编 号 : 02532002) 05 质 因 素 的 勘 探 目 标 优 选— — — 人 工 神 经 网 络 法 与 多 元 回 归 分 析 法 比 较 研 究石 广 仁 1   张 光 亚 1   石 骁 马  非 2(11 中 国 石 油 勘 探 开 发 研 究 院   北 京   100083 ;   21 中 软 网 络 技 术 股 份 有 限 公 司   北 京   100081)摘 要 :将 人 工 神 经 网 络 法 及 多 元 回 归 分 析 法 分 别 用 于 优 选 预 测 库 车 坳 陷 北 带 圈 闭 的 勘 探 目 标 ,结 果 发 现 人 工 神 经网 络 法 远 比 多 元 回 归 分 析 法 优 越 。 其 根 本 原 因 是 圈 闭 的 优 劣 与 其 相 关 地 质 因 素 之 间 存 在 着 一 个 复 杂 的 非 线 性 关系 ,人 工 神 经 网 络 法 所 描 述 的 多 因 素 关 系 恰 是 非 线 性 的 ,而 多 元 回 归 分 析 法 只 能 描 述 线 性 关 系 。 因 此 ,当 描 述 多 个地 质 因 素 的 复 杂 关 系 时 ,应 提 倡 采 用 人 工 神 经 网 络 法 。 当 然 ,多 元 回 归 分 析 法 也 具 有 人 工 神 经 网 络 所 不 具 备 的 计算 速 度 快 、 能 较 好 地 表 达 圈 闭 优 劣 与 其 相 关 地 质 因 素 之 间 亲 疏 关 系 的 优 点 ,可 作 为 辅 助 应 用 。关 键 词 :勘 探 目 标 ;优 选 ;人 工 神 经 网 络 ;多 元 回 归 分 析 ;库 车 坳 陷 ;应 用 效 果中 图 分 类 号 :       文 献 标 识 码 : 纪 80 年 代 后 期 世 界 各 大 石 油 公 司 逐 渐 建 立 起 较 为 统 一 的 油 气 勘 探 目 标 评 价 系 统 ,这 一 系 统 的 建 立对 各 石 油 公 司 提 高 勘 探 效 益 起 到 了 积 极 的 作 用 。 西 方 一 般 将 勘 探 目 标 划 分 为 盆 地 、 成 藏 组 合 (和 远 景 圈闭 ( 级 ;而 国 内 则 通 常 划 分 为 盆 地 、 区 带 (二 级 构 造 带 ) 、 圈 闭 三 级 。 由 于 盆 地 目 标 的 评 价 通 常 采 用 盆地 模 拟 技 术 ,因 而 目 标 评 价 一 般 特 指 区 带 评 价 [1 ,2 ] 。 各 大 石 油 公 司 拥 有 自 己 的 一 套 目 标 评 价 系 统 ,故 国际 上 无 其 商 品 软 件 。 限 于 篇 幅 ,本 文 只 讨 论 人 工 神 经 网 络 和 多 元 回 归 分 析 联 合 应 用 的 新 方 法 。在 库 车 坳 陷 北 带 30 个 圈 闭 目 标 勘 探 研 究 中 ,27 个 圈 闭 的 14 个 地 质 要 素 及 综 合 评 价 结 果 均 已 知 ,另 外 3个 圈 闭 的 14 个 地 质 要 素 虽 已 知 ,但 综 合 评 价 结 果 的 把 握 性 不 够 。 我 们 的 任 务 是 通 过 计 算 机 模 拟 确 定 这 3 个 圈闭 的 综 合 评 价 结 果 。 模 拟 结 果 显 示 :28 号 圈 闭 的 勘 探 价 值 较 高 (最 近 已 发 现 工 业 气 流 ) ,29、 30 号 圈 闭 的 勘 探 价值 较 低 (尚 未 发 现 工 业 气 流 ) 。 模 拟 结 果 又 表 明 ,采 用 人 工 神 经 网 络 法 ,不 仅 拟 合 误 差 为 零 ,而 且 预 测 误 差 也 为零 ;而 采 用 多 元 回 归 分 析 法 ,不 仅 拟 合 误 差 大 ,而 且 预 测 误 差 更 大 。 然 而 ,多 元 回 归 分 析 法 具 有 能 表 达 圈 闭 优 劣与 其 相 关 地 质 因 素 之 间 亲 疏 关 系 的 优 点 。 因 此 ,对 复 杂 的 多 元 地 质 要 素 进 行 综 合 评 价 ,应 主 要 采 用 能 表 达 非 线性 关 系 的 人 工 神 经 网 络 法 ,也 须 配 以 多 元 回 归 分 析 法 作 为 辅 助 应 用 。 由 于 构 造 运 动 比 较 剧 烈 ,库 车 坳 陷 北 带 的地 质 条 件 要 比 南 带 更 加 复 杂 [3 ,4 ] 。 所 以 ,在 如 此 复 杂 的 地 质 条 件 下 研 究 库 车 坳 陷 北 带 的 圈 闭 评 价 具 有 挑 战 性 ,而 采 用 人 工 神 经 网 络 与 多 元 回 归 来 评 价 圈 闭 质 量 则 是 一 个 新 的 尝 试 。1   新 评 价 方 法 的 基 本 原 理从 优 选 出 有 利 含 油 气 区 带 进 行 圈 闭 评 价 准 备 开 始 ,到 钻 预 探 井 发 现 商 业 性 油 气 流 并 计 算 储 量 ,这 样 的 勘 探阶 段 就 是 圈 闭 评 价 阶 段 。 一 般 来 说 ,圈 闭 评 价 系 统 是 由 圈 闭 参 数 描 述 、 圈 闭 评 价 和 圈 闭 数 据 管 理 三 部 分 组 成 。在 圈 闭 的 地 质 评 价 中 ,应 考 虑 生 、 储 、 盖 、 圈 、 保 五 大 地 质 要 素 ,可 以 采 用 风 险 概 率 分 析 法 、 多 元 回 归 分 析 法 、 模 糊数 学 法 、 灰 色 综 合 评 判 法 、 加 权 平 均 法 、 专 家 系 统 法 、 人 工 神 经 网 络 法 等 技 术 方 法 [1 ,5 ] 。 在 一 定 的 数 据 条 件 下 ,人 工 神 经 网 络 法 具 有 明 显 的 优 势 。假 设 有 品 ,每 个 样 品 含 有 m + 1个 地 质 量 ( x 1 , x 2 , … , x m , y) 的 成 组 观 察 值 ( x 1 i , x 2 i , … , x ,第 23 卷   第 5 期2002 年 9 月石 油 学 报I 23   52002 其 中 i = 1 ,2 , … , n。 试 求 一 个 表 达 式 y = G ( x 1 , x 2 , … , x m ) ,使 下 式 得 到 极 小 值 :∑ 1[ G ( x 1 i , x 2 i , … , x m i) - 2 (1)利 用 多 元 回 归 分 析 法 或 人 工 神 经 网 络 法 ,可 以 求 出 “ 显 示 ” 或 “ 隐 含 ” 的 表 达 式 y。 这 里 “ 显 示 ” 意 为 能 写 出来 的 公 式 ,“ 隐 含 ” 意 为 写 不 出 来 的 公 式 。 一 旦 表 达 式 y 求 出 ,就 可 用 于 预 测 。 例 如 ,假 设 有 K 个 样 品 ,每 个 样品 有 m 个 地 质 量 ( x 1 , x 2 , … , x m ) 的 成 组 观 察 值 ( x 1 k , x 2 k , … , x ,其 中 k = 1 ,2 , … , K。 将 这 K 个 样 品 的 观察 值 分 别 代 入 表 达 式 y ,就 分 别 得 到 地 质 量 y 的 预 测 值 k = 1 ,2 , … , K) 。111   多 元 回 归 分 析 法 [5 ]欲 求 的 表 达 式 是 x j ( j = 1 ,2 , … , m) 的 线 性 组 合 再 加 上 一 个 常 数 项 ,即G ( x) = b1 x 1 + b2 x 2 + … + bm x m (2)其 中 n > m 。所 以 ,通 过 多 元 回 归 分 析 法 求 出 的 公 式 是 如 下 的 “ 显 示 ” 表 达 式y = b1 x 1 + b2 x 2 + … + bm x m (3)式 中 … , 通 过 误 差 极 小 化 原 理 求 出 。112   人 工 神 经 网 络 法 [5 ]所 用 的 已 知 参 数 与 多 元 回 归 分 析 法 完 全 相 同 。 通 过 人 工 神 经 网 络 法 求 出 的 公 式 是 如 下 的 “ 隐 含 ” 表 达 式 :y = A N N ( x 1 , x 2 , … , x m ) (4)式 中 A N N 是 一 个 非 线 性 函 数 。 这 个 函 数 不 能 用 通 常 的 数 学 公 式 表 示 ,故 称 为 “ 知 识 库 ” 。上 述 两 种 方 法 都 有 一 个 相 同 的 工 作 过 程 。 第 一 步 ,利 用 n 个 已 知 样 品 求 出 计 算 公 式 ,即 式 (3) 或 式 (4) ;第二 步 ,将 K 个 预 测 样 品 代 入 式 (3) 或 式 (4) ,得 到 预 测 值 … , y K。2   应 用 效 果在 库 车 坳 陷 北 带 O , (如 表 1 所 示 ) 有 30 个 研 究 过 的 圈 闭 ,圈 闭 评 价 的 地 质 要 素 有 14 个 。211   计 算 公 式 的 建 立 前 陆 盆 地 演 化 与 油 气 资 源 评 价 . 塔 里 木 石 油 勘 探 开 发 指 挥 部 ,北 京 石 油 勘 探 开 发 科 学 研 究 院 , 对 这 些 地 质 要 素 的 综 合 分 析 ,地 质 家 比 较 有 把 握 地 给 出 了 这 30 个 圈 闭 中 前 27 个 圈 闭 的 勘 探 价 值 (1为 高 ,2 为 低 ) 。 利 用 这 27 个 圈 闭 的 资 料 (表 1) ,采 用 多 元 回 归 分 析 法 求 出 勘 探 价 值 ( y) 与 14 个 地 质 要 素 ( x 1 ,x 2 , … , x 14) 的 关 系 式 为y = 131766 - 01026405 x 1 - 01038781 x 2 - 010016605 x 3 - 0100012343 x 4- 0100038344 x 5 - 01002442 x 6 + 01045162 x 7 + 0158229 x 8 - 313236 x 9- 211313 x 10 - 313651 x 11 - 411977 x 12 - 0167296 x 13 + 01000010516 x 14 (5)式 (5) 的 残 余 方 差 为 0114157 ,多 重 相 关 系 数 为 0192652。 从 回 归 过 程 看 出 ,勘 探 价 值 ( y) 依 赖 于 14 个 地 质要 素 的 程 度 按 其 大 小 次 序 为 :保 存 系 数 ( x 12) ,烃 源 系 数 ( x 10) ,圈 闭 系 数 ( x 9) ,圈 闭 埋 深 ( x 4) ,圈 闭 幅 度 ( x 5) ,储 层 系 数 ( x 11) ,资 料 可 靠 性 ( x 8) ,圈 闭 面 积 ( x 6) ,资 源 量 ( x 14) ,构 造 单 元 ( x 1) ,圈 闭 类 型 ( x 2) ,油 气 层 标 识( x 7) ,配 套 系 数 ( x 13) ,目 的 层 ( x 3) 。 从 表 1 可 见 ,拟 合 误 差 的 范 围 为 - 013903~ + 014059。采 用 了 型 [5 ] ,输 入 层 节 点 14 个 ,输 出 层 节 点 1 个 ,隐 层 节 点 29 个 ;输 出 层 和 隐 层 的 网 络 学 习 率 均 为016 ;迭 代 次 数 为 14000。 计 算 结 果 是 一 个 隐 含 的 非 线 性 关 系 式 (即 所 谓 的 “ 知 识 库 ” ) :y = A N N ( x 1 , x 2 , … , x 14) (6)式 (6)的 网 络 全 局 误 差 为 0100135。 从 表 1 可 见 ,拟 合 误 差 为 0。02   石     油     学     报                               2002 年   第 23 卷212   两 种 算 法 比 较对 于 上 述 30 个 圈 闭 的 最 后 3 个 圈 闭 ,地 质 家 虽 然 给 出 了 勘 探 价 值 ,但 把 握 性 不 够 强 ,故 分 别 采 用 多 元 回 归分 析 法 及 人 工 神 经 网 络 法 进 行 了 验 证 。 将 这 3个 圈 闭 的 14个 地 质 要 素 值 (表 1) ,分 别 代 入 式 (5) 和 式 (6) ,就表 1   库 车 坳 陷 北 带 圈 闭 评 价 参 数   at 序 号x 1构 造单 元x 2圈 闭类 型x 3目 的 层x 4圈 闭 埋深 (m)x 5圈 闭 幅度 (m)x 6圈 闭 面积 (x 7油 气 层标 识x 8资 料 可靠 性x 9圈 闭系 数x 10烃 源系 数x 11储 层系 数x 12保 存系 数x 13配 套系 数x 14资 源 量(万 t)学习样品(已知样品)1 1 1 2 2362 300 58 2 0145 01753 01960 01935 01808 01900 6602 1 2 115 3150 350 42 2 0185 11000 11000 01935 01921 01900 210503 1 2 2 3650 350 12 2 0151 01975 11000 01935 01763 01900 8304 1 2 2 2630 150 17 2 0151 01818 01898 01935 01763 01900 1905 1 3 2 5950 750 135 2 0145 01895 01940 01820 01808 01900 171906 1 2 2 3970 300 28 2 0175 01950 01868 01820 01763 01900 5507 1 2 2 4680 300 27 2 0175 01828 01868 01820 01808 01900 12608 1 1 2 1450 700 54 1 0145 01778 01898 01935 01751 01900 7139 1 1 3 1450 1000 74 1 0145 01778 01898 01935 01808 01900 98010 1 2 3 1200 750 23 1 0145 01888 01970 01840 01681 01900 14011 1 1 2 1550 1780 34 2 0145 01778 01860 01820 01856 01900 432012 1 1 2 6700 250 11 2 0145 01693 01930 01935 01936 01900 136013 1 1 2 5500 500 16 2 0145 01693 11000 01935 01936 01900 203014 1 1 2 5500 200 11 2 0145 01753 11000 01935 01936 01900 136015 1 2 1 850 550 50 1 0145 11000 01868 01820 01681 01900 18216 1 2 3 1510 750 57 1 0145 11000 11000 01840 01794 01930 34817 1 1 3 3510 1150 161 2 0175 01865 11000 01900 01794 01930 1799018 1 1 3 2700 300 56 1 0145 01888 01970 01840 01714 01900 34119 2 3 1 4220 460 66 2 0151 01808 01882 01840 01756 01930 98020 2 2 3 5600 300 27 2 0151 01828 01882 01840 01756 01930 292021 2 1 3 8580 300 17 2 0151 01780 01898 01840 01748 01930 185022 2 3 1 4940 260 46 2 0151 01808 01798 01840 01756 01930 39023 3 1 1 1855 1800 42 2 0185 01865 01798 01840 01909 01900 40024 3 3 2 4755 700 83 2 0185 01808 11000 01850 01920 01900 1694025 1 2 3 1000 400 82 1 0145 01913 01970 01885 01673 01930 26126 1 1 4 3670 300 133 2 0145 01753 01970 01885 01673 01900 379027 3 3 1 2750 1100 118 2 0185 01955 01898 01780 01763 01900 1020预测样品28 1 2 3 4450 250 35 2 0160 01853 01898 01900 01898 01900 589029 2 3 3 5660 340 56 2 0151 01808 01860 01850 01748 01930 718030 2 1 3 5850 180 17 2 0151 01753 01758 01840 01728 01930 1910注 :构 造 单 元 :1 — 直 线 背 斜 带 ,2 — 阳 霞 凹 陷 ,3 — 秋 立 塔 克 背 斜 带 ;圈 闭 类 型 :1 — 断 鼻 ,2 — 背 斜 ,3 — 断 背 斜 ;目 的 层 :1 — E ,115 — E + K ,2 — K ,3 — J ,4 — T ;油 气 层 标 识 :1 — 油 ,2 — 气 ;资 料 可 靠 性 及 5 种 系 数 的 范 围 为 0~ 1 ,数 值 大 为 优 ;资 源 量 为 油 当 量 。得 到 各 自 的 勘 探 价 值 ,其 结 果 见 表 2。 关 于 28 号 、 29 号 和 30 号 这 3 个 圈 闭 的 勘 探 价 值 预 测 值 ,多 元 回 归 分 析法 的 计 算 结 果 分 别 为 112753、 119444 和 216174 ,而 人 工 神 经 网 络 法 的 计 算 结 果 分 别 为 1、 2 和 2。 据 最 近 的 实际 勘 探 结 果 ,28 号 圈 闭 已 发 现 工 业 气 流 ,而 29 号 和 30 号 圈 闭 尚 未 发 现 工 业 气 流 ,故 它 们 的 实 际 勘 探 结 果 应 分别 为 1、 2 和 2。 可 见 ,人 工 神 经 网 络 法 的 预 测 值 十 分 精 确 ,不 仅 拟 合 误 差 为 零 , 而 且 预 测 误 差 也 为 零 ,与 实 际 勘探 结 果 完 全 一 致 ;而 采 用 多 元 回 归 分 析 法 ,不 仅 拟 合 误 差 大 ,而 且 预 测 误 差 更 大 。从 表 3 可 见 ,由 于 人 工 神 经 网 络 法 能 描 述 复 杂 的 非 线 性 关 系 ,其 求 解 精 度 高 ;多 元 回 归 分 析 法 只 能 描 述 简单 的 线 性 关 系 ,故 它 的 求 解 精 度 低 ,但 它 的 优 点 是 计 算 速 度 快 ,能 得 到 预 测 量 y 与 其 相 关 参 数 x 1 , x 2 , … , x 14的亲 疏 关 系 。 例 如 ,该 法 能 表 明 圈 闭 的 勘 探 价 值 首 先 依 赖 于 保 存 系 数 ,其 次 是 烃 源 系 数 、 圈 闭 系 数 等 ,最 后 是 目的 层 。12  第 5 期                             石 广 仁 等 :多 地 质 因 素 的 勘 探 目 标 优 选表 2   预 测 结 果   序 号勘 探 价 值 预 测人 工 神 经 网 络 法预 测 值 误 差多 元 回 归 分 析 法预 测 值 误 差圈 闭序 号勘 探 价 值 预 测人 工 神 经 网 络 法预 测 值 误 差多 元 回 归 分 析 法预 测 值 误 差1 2 2 0 118160 011840 16 1 1 0 111142 - 0111422 1 1 0 017675 012325 17 1 1 0 111510 - 0115103 1 1 0 111139 - 011139 18 2 2 0 119732 0102684 2 2 0 210368 - 010368 19 2 2 0 119430 0105705 1 1 0 110665 - 010665 20 2 2 0 119186 0108146 2 2 0 119427 010573 21 2 2 0 117618 0123827 2 2 0 210816 - 010816 22 2 2 0 211525 - 0115258 2 2 0 210287 - 010287 23 1 1 0 113903 - 0139039 2 2 0 116267 013733 24 1 1 0 111278 - 01127810 2 2 0 211640 - 011640 25 2 2 0 119590 01041011 2 2 0 117614 012386 26 2 2 0 212146 - 01214612 1 1 0 111479 - 011479 27 2 2 0 115941 01405913 1 1 0 110458 - 010458 28 (1) 1 0 112753 - 01275314 1 1 0 019666 010334 29 (2) 2 0 119444 01055615 2 2 0 211342 - 011342 30 (2) 2 0 216174 - 016174注 :勘 探 价 值 :1 — 高 勘 探 价 值 ,2 — 低 勘 探 价 值 。表 3   人 工 神 经 网 络 与 多 元 回 归 分 析 方 法 的 比 较   of 拟 合 公 式库 车 坳 陷 北 带 圈 闭 评 价 应 用最 大 拟 合 相 对 误 差 最 大 预 测 相 对 误 差 计 算 速 度预 测 量 y 与 其 相 关 参数 x 1 , x 2 , … , x 14的 亲密 程 度 次 序        人 工 神 经 网 络 非 线 性 关 系 (隐 含 ) 0 0 慢 (约 1 分 钟 3 ) 未 计 算 出多 元 回 归 分 析 线 性 关 系 式 (显 示 ) 013903 013087 快 (约 1 秒 3 ) x 12 , x 10 , x 9 , … , x 3注 : 3 在 微 机 上 运 行 。3   结 论 与 建 议(1)在 圈 闭 的 综 合 地 质 评 价 中 ,应 采 用 人 工 神 经 网 络 法 确 定 预 测 量 ,配 用 多 元 回 归 分 析 法 确 定 预 测 量 与 其相 关 参 数 之 间 亲 疏 关 系 作 为 辅 助 参 考 。(2)人 工 神 经 网 络 能 描 述 多 个 预 测 量 与 其 相 关 参 数 的 非 线 性 关 系 ,故 适 用 于 关 系 复 杂 的 地 质 因 素 分 析 ,具有 误 差 小 、 精 度 高 的 优 点 。(3)多 元 回 归 分 析 只 能 描 述 一 个 预 测 量 与 其 相 关 参 数 的 线 性 关 系 ,故 适 用 于 关 系 简 单 的 地 质 因 素 分 析 ,但具 有 计 算 速 度 快 、 能 表 达 预 测 量 与 其 相 关 参 数 之 间 亲 疏 关 系 的 优 点 。(4)圈 闭 评 价 工 作 应 进 一 步 加 强 地 质 参 数 描 述 及 地 质 评 价 方 法 的 研 究 ,以 适 合 我 国 的 复 杂 地 质 勘 探 条 件 ;加 强 经 济 评 价 的 研 究 ,以 适 应 经 济 发 展 全 球 化 的 形 势 。参 考 文 献[1 ]   郭 秋 麟 ,等 . 圈 闭 评 价 系 统 ( [J ]. 石 油 勘 探 与 开 发 ,2001 ,28 (3) :41~ 45.[2 ]   M ,. A ]. 1997 ,81 (7) :1087~ 1109.[3 ]   翟 光 明 ,等 . 中 国 石 油 地 质 志 [J ]. 北 京 :石 油 工 业 出 版 社 ,1995.[4 ]   赵 靖 舟 ,戴 金 星 . 库 车 前 陆 逆 冲 带 天 然 气 成 藏 期 与 成 藏 史 [J ]. 石 油 学 报 ,2002 ,23 (2) :6~ 10.[5 ]   石 广 仁 . 地 学 中 的 计 算 机 应 用 新 技 术 [ M ]. 北 京 :石 油 工 业 出 版 社 ,1999 :8~ 21 ,47~ 61.(收 稿 日 期 2001   改 回 日 期 2001   编 辑   张   怡 )22   石     油     学     报                               2002 年   第 23 卷of in E W in a of S of is a of by F O F et ( et x 002 ,23 (5) :19~ 22to of in is is a of it is be a of is as an it is in a at a t do F et ( f i n et M i ry 02249 , 002 ,23 (5) :23~ 27is an of by of in is to of of to of is of is of of of be to of at in is to to of is of is is of f
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本文标题:多地质因素的勘探目标优选-人工神经网络法与多元回归分析法比较研究-石广仁
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