□ 文/侯力

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)助力油氣層識(shí)別

□ 文/侯力

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在石油勘探及開發(fā)的諸多方面有著廣闊的天地。

油氣勘探具有高投入、高風(fēng)險(xiǎn)的特點(diǎn)，如何利用現(xiàn)有勘探資料，采取切實(shí)可行的技術(shù)方法，增強(qiáng)測試層位的可靠性和準(zhǔn)確性，對于擴(kuò)大油氣儲(chǔ)量及提高已發(fā)現(xiàn)油氣藏的勘探價(jià)值具有重要意義。近年來用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對儲(chǔ)層進(jìn)行識(shí)別與評價(jià)成為研究及應(yīng)用的較為廣泛的方法。

時(shí)間延遲神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

江漢石油學(xué)院劉瑞林等人在研究了目前已發(fā)展的幾種地震資料油氣識(shí)別技術(shù)后，提出了時(shí)間延遲神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)地震油氣識(shí)別方法即采用滑動(dòng)時(shí)窗的辦法進(jìn)行多時(shí)窗特征提取，以表達(dá)特征信息隨時(shí)間的變化，亦即地層層序等因素的變化。時(shí)間延遲神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型通過井旁道的標(biāo)定，對于每一道就有一個(gè)多維特征串，這些特征串與地層含油氣與否的關(guān)系通過一個(gè)時(shí)間延遲神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(TDNN)模型聯(lián)系起來，用于表達(dá)相應(yīng)時(shí)窗特征信息與地層含油氣性的關(guān)系。時(shí)間延遲網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行油氣識(shí)別時(shí)增加了層序的約束，對于地震油氣識(shí)別來說是一種合理的方法。

前饋式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

簡稱BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它是目前應(yīng)用最廣泛、研究最深入的一種多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。BP算法是一種監(jiān)督式的學(xué)習(xí)算法，它是通過連續(xù)不斷地在相對于誤差函數(shù)斜率下降的方向計(jì)算網(wǎng)絡(luò)權(quán)值和偏差的變化而逐漸逼近目標(biāo)的。它由信息的正向傳遞和誤差的反向傳播兩部分組成。

在第一階段，即信息的正向傳遞階段，給出輸入信息，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理并計(jì)算每個(gè)神經(jīng)元的實(shí)際輸出值；在第二階段，即誤差反向傳播階段，網(wǎng)絡(luò)在輸出層比較網(wǎng)絡(luò)輸出與目標(biāo)值，若未能得到期望的輸出值，則逐層遞歸計(jì)算目標(biāo)值與期望輸出之差(即誤差)，以此為根據(jù)調(diào)節(jié)權(quán)值。上述兩個(gè)過程反復(fù)進(jìn)行，直到網(wǎng)絡(luò)輸出與目標(biāo)匹配或誤差達(dá)到人們所希望的要求為止。

自組織特征映射SOM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

自組織特征映射網(wǎng)絡(luò)是一種競爭式學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)采用無導(dǎo)師監(jiān)督的學(xué)習(xí)方式，以基本競爭網(wǎng)絡(luò)算法為基礎(chǔ)，通過網(wǎng)絡(luò)中鄰近神經(jīng)元陽J的側(cè)向交互作用和相互競爭。在一維或二維輸出空間中形成輸入信號(hào)的特征分布拓?fù)鋱D，自適應(yīng)的形成對輸入模式的不同響應(yīng)，以完成對輸入信號(hào)的特征提取功能。

SOM模型是由輸入層和輸出層(競爭層)組成的兩層網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中的權(quán)分為兩類：一類是層與層之間的權(quán)；另一類是層內(nèi)互相抑制的權(quán)。SOM模擬了大腦信息處理的自組織、自學(xué)習(xí)和聚類功能，并以其高強(qiáng)度的特征判別優(yōu)點(diǎn)在許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

基于模式識(shí)別技術(shù)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)雖然得到了廣泛的認(rèn)識(shí)和探索，但應(yīng)用尚處于初始階段。由于它具有傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)方法無法替代的功能，尤其是它能解決各種非線性問題，這為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在石油勘探及開發(fā)的諸多方面應(yīng)用開辟了廣闊的天地?？梢灶A(yù)料，隨著神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)這門學(xué)科的不斷完善，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法將會(huì)滲透到石油科學(xué)的各分支學(xué)科中。

作者單位：中國石油吉林油田公司