斜井泥浆侵入仿真及其阵列侧向测井响应数值模拟

为了研究斜井泥浆侵入储层的井周岩石物理特征,采用广义曲线坐标系统模拟斜井泥浆侵入特性,进而研究泥浆侵入过程的阵列侧向测井响应.数值仿真表明,采用广义曲线坐标系消除了笛卡儿坐标系统在斜井边界处网格划分的锯齿现象;储层非均质造成泥浆侵入不均匀,储层渗透性越好,泥浆滤液侵入越深;泥浆滤液侵入使得井周地层饱和度、孔隙水矿化度的分布发生变化,进而造成斜井井周岩石电阻率分布剖面复杂变化;泥浆侵入过程中阵列侧向视电阻率变化以及深浅视电阻率的幅度差异,有效反映了斜井泥浆侵入特性;文中采用了基于Marquardt方法的阵列侧向测井四参数反演,有效恢复了斜井储层侵入剖面,得到了原状地层电阻率.斜井泥浆侵入特征及其阵列侧向测井响应模拟分析,有助于正确认识斜井井周岩石物理特征和利用阵列侧向测井进行斜井储层评价.     

水平层状介质中双侧向资料的全参数正则化迭代反演与应用

水平层状介质中的模型向量通常由地层原状电阻率、侵人带电阻率、侵入半径以及地层界面深度等参数组成,整个测井记录实质上是模型向量的非线性函数.本文将研究双侧向仪器Born近似表达式并建立用双侧向测井资料同时反演所有模型的全参数正则化迭代算法(RWPII).双侧向电极系上的电流和电位必须满足特定的聚焦条件,其正演模拟与Born近似表达式与非聚集型仪器完全不同.应用摄动原理,首先研究双侧向仪器响应的Born近似,给出电极系上的电流密度、电流和电位微小变化与电导率摄动之间的积分关系.然后,根据层状地层中电阻率分布特征以及半解析正演模拟技术,建立Fréchet导数矩阵的快速算法,该Fréchet导数矩阵包含了视电阻率对所有模型参数的偏导数.在此基础上,研究同时反演所有模型参数的正则化迭代算法,并给出正则化因子的具体计算方法.最后,应用理论模型和实际资料反演结果验证该反演算法的有效性.     

水平井随钻电阻率与双侧向响应差异影响因素分析

在大斜度井和水平井中,不同电阻率测井系列测量的结果并非完全一致,测量结果的差异性分析对于正确认识和评价地层非常重要.依据双侧向测井和随钻电磁波测井原理,采用三维有限元素法模拟双侧向在水平井中的测井响应特征,采用积分方程法模拟随钻电磁波电阻率在水平井中的测井响应特征,通过对比分析值模拟结果,造成大斜度井和水平井随钻电阻率与双侧向电阻率测井响应差异的主要因素有:井斜、各向异性、地层界面以及泥浆侵入.随钻电阻率一般受泥浆侵入影响小,但是它在水平井中容易产生极化现象,有助于地层界面识别,同时受各向异性影响明显;而双侧向电阻率在水平地层中对地层界面不敏感,且受各向异性影响相对较弱,但会受泥浆侵入影响严重;正确认识这些差异,可以有效指导水平井的合理解释.     

过套管电阻率测井仪器的径向探测特性

为研究过套管电阻率测井仪器的径向探测特性,本文给出了反映地层径向介质变化的几何因子.利用过套管电阻率测井的传输线方程实现了电阻率测井几何因子的数值计算,针对Schlumberger公司的CHFR测井仪和俄罗斯的ЭКОС-31-7测井仪分别计算了几何因子响应曲线,通过曲线分析发现：两种测井仪对低侵剖面（有低阻流体侵入）均有较大的探测半径,但随侵入流体电阻的增大（高侵剖面）仪器的径向探测半径在减小,本文的研究为地层电阻率测井解释和仪器径向探测特性分析提供了理论依据.     

双感应测井资料的快速近似迭代反演

本文给出一种双感应资料快速近似迭代反演技术. 首先建立Fréchet导数的快速算法，保证在反演过程中能够同时获得测井响应相对于地层电阻率和层界面的偏导数，并给出用规范化处理与奇异值分解技术进行迭代反演的具体过程. 为了对理论模拟和井场实际资料进行反演，利用综合分层技术从双感应曲线中提取层界面初始位置和地层电阻率初值，通过单独迭代反演中感应资料，修改层界面和地层电阻率实现中感应资料的最佳拟合，得到探测深度相对较浅的地层电阻率，然后固定层界面位置，再迭代反演深感应资料，得到另一组探测深度相对较深的地层电阻率. 理论和实际资料处理结果证明，两个不同探测深度的电阻率反演结果的相对大小能够准确地反映地层真实的侵入特征.此外，由于深感应仪器具有较深的探测深度，不论在高侵或低侵地层上，深感应反演结果与地层原状电阻率的差异大大小于视电阻率的差异，所以利用反演结果也能得到更好的地层原状电阻率的估计值.     

水平井随钻电磁波测井与双侧向测井响应差异及其解释应用（英文）

大斜度井/水平井中,随钻电磁波电阻率测井与双侧向测井由于测量原理不同,引起的测井响应特征有着较大差别。首先依据积分方程法模拟了随钻电磁波电阻率测井在大斜度井/水平井中的测井响应特征,采用三维有限元素法模拟了双侧向测井在大斜度井/水平井中的测井响应特征,然后对比分析了二者在水平地层中的测井响应差异和产生的原因。结果表明,水平井中随钻电磁波电阻率测井和双侧向测井响应差异的主要影响因素有:不同井斜角、地层各向异性、地层界面以及泥浆侵入等。随着相对井斜角的增大,随钻电磁波电阻率测井在地层界面处的测井响应异常大,而双侧向测井在地层界面附近受围岩影响逐渐变得平滑;随着相对井斜角的增加,各向异性的影响逐渐增大,但各向异性对双侧向测井的影响程度要小于对随钻电磁波电阻率的影响。这些差异如不能正确认识将导致水平井解释过程中出现偏差。最后根据实际资料,分析如何这些差异进行水平井测井解释。     

三维侧向测井电极系设计及其响应模拟(英文)

本文提出了一种将高分辨率阵列侧向和方位电极系综合在一起的三维侧向测井电极系3D-LS,该电极系具有径向、纵向和周向探测能力。通过有限元数值模拟计算,考察了井眼尺寸、冲洗带电阻率、侵入深度、层厚及围岩电阻率对六种不同探测模式的影响,确定了电极系尺寸和探测特性。分析伪几何因子,低侵时电极系的探测深度最深可达1.5m,其值接近斯伦贝谢双侧向电极系深探测深度,而大于高分辨率方位侧向成像仪深探测深度,并且三维侧向测井电极系可提供多条径向不同深度曲线,可更好地描述地层侵入剖面。无限厚地层条件下,方位电极可识别出厚度0.1m的异常体,利用方位侧向曲线半幅点对应异常体厚度判断,对异常体纵向分层能力可达0.5m。高阻背景下,异常体的电阻率越低,越靠近井眼,方位越大于15度,越易被方位电极探测。数值模拟结果为后续三维侧向测井电极系的研究奠定了基础,对低阻异常评价具有一定的指导意义。     

电测井中电流参数对地层的分辨能力分析

常规电测井一般通过测量供电电极的电流和测量电极之间的电位差来计算围岩的视电阻率并划分地层界面,而忽略了对电流参数的利用。本文基于欧姆定律,通过供电电极电流的变化定性分析其周围岩矿石电阻的变化,进而用电流强度变化曲线识别地层属性。理论分析和试验结果表明,供电电极电流大小取决于电极的接触电阻,而视电阻率大小取决两个测量电极之间或供电与测量电极之间介质的电阻率总和,因此,电流比视电阻率对地层的灵敏度要高一些。绘制电流强度测井曲线可以准确划分地层层位,确定地层厚度,且不增加成本。     

盐水泥浆条件下定向井双侧向测井环境校正方法研究

在定向井中,双侧向测井数据由于受井眼、围岩、井斜、径向侵入等环境因素的影响,难以准确地估算储层的电阻率和更准确地识别储层流体.本文拟提出图版法和反演法相结合的思路来研究地层视电阻率的校正问题.首先,针对研究区的测井环境和钻井液电阻率,计算了不同尺寸井眼的双侧向测井响应,绘制了井眼校正图版;然后,针对斜度井地层模型,采用三维有限元方法计算了不同井斜、不同厚度地层的测井响应,构建了井斜-围岩/层厚图版,利用该图版实现了井眼校正和井斜-围岩/层厚的电阻率快速校正.最后,针对钻井液侵入的影响,采用反演方法计算了侵入半径和地层真电阻率,最终实现了双侧向测井的环境校正.利用上述理论与方法对海洋中定向井的双侧向测井资料进行了环境校正,提高了储层流体定性识别和定量评价的精度.     

基于周向磁场有限元方法的双侧向测井影响因素分析

电流线分布是评价双侧向测井仪器探测性能的一种辅助手段.通常采用基于电位的有限元数值模拟方法,通过对电位的微分获得电流线的分布,这种处理方法引入了额外误差.为解决此问题,本文提出了一种基于周向磁场强度的有限元方法,通过对视电阻率和电流线的数值模拟验证了新方法的正确性,且新方法在计算电流线方面优于电位法.在此基础上,针对泥浆低侵和高侵两种情况,模拟了深浅侧向测井的视电阻率响应和电流线的分布,分析了侵入带对双侧向测井响应的影响规律.     

A new look at multiphase invasion with applications to borehole resistivity interpretation

In well log interpretation, it is frequently necessary to correct logs for invasion. Invasion occurs in permeable formations when there is a radial differential pressure (RDP) between the borehole and formation. Other factors on which invasion depend include saturation, mobility, pressure (RDP) and capillary pressure, permeability and viscosity of fluids, and temperature transient effects associated with the mud filtrate injected into the formation. Thus, simulation of realistic invasion is not an easy task. This work reviews the famous Buckley–Leverett mathematical model in cylindrical coordinates appropriate for borehole geometries. The model predicts multiphase invasion in porous media when gravity, capillary pressure, and mud cake can be neglected. One application is to correct logging while drilling (LWD) and wireline resistivity logs for time-dependent invasion and formation temperature effects. This is important, for example, when there are possible large differences in formation and mud temperature. Modeling studies show these effects can be large enough to noticeably influence resistivity logs. However, after correction, difference in LWD and wireline logs arising from the time-dependent heat process are explained. Thus, the method, when coupled to a time-dependent heat flow model, and a response function formulation of resistivity, yields new insight into the influence of thermal and electrical transients in log interpretation.     

神经网络反演双侧向电阻率测井曲线的物理约束

以一种新型高分辨率双侧向测井仪器在二维轴对称地层模型中的模拟响应为训练集训练BP神经网络，得到了针对该双侧向测井仪的反演网络模型。在训练中，神经网络结构的确定一般采用交叉验证法，但这种验证法经验性的成分偏重，不能完全解决网络结构的范化问题。为此，本文在模型的训练中，在交叉验证的基础上，根据双侧向测井的原理和仪器响应特性，提出了一种新的物理约束方法；反演地层电阻率的误差应随着侵入半径的增加而加大，违反此规律的模型不予采纳。理论研究结果表明，由此得到的神经网络模型具有很好的范化能力。     

感应-横向组合测井联合反演及多解性研究

电阻率测井反演问题解的局部收敛性和非唯一性增加了测井解释的难度，影响了实际的应用，把测量原理迥异的感应型和电流型测井结果联合起来反演，是减小这些影响的有效方法，利用经测井理论和反演技术，建立了适用感应－横向组合测井响应的联合演算法，研究了单一的横向测井反演的感应－横向联合反演的局部收敛性、非唯一性及解的偏差，结果表明，联合反演更有利于同时确定地层电阻率、侵入半径和侵入带电阻率，当初值地较大范围内变化时，反演结果均能在真值或真值附近收敛，改善了反演结果的局部收敛性，增加了反演结果的可信度，避免了差异较大乃至相互矛盾的解，现场实例证实了这一结论。     

用双侧向测井响应求取地层参数的Newton－SVD反演方法

针对测井中经常遇到的完全非均匀的地层模型，利用深、浅双侧向测井的视电阻率曲线作为约束条件，给出了反演侵入半径ｒ_ｉ、原状地层电阻率Ｒ_ｔ、上（下）围岩电阻率Ｒ_{ｓｕ（Ｒｓｄ）的Ｎｅｗｔｏｎ－ＳＶＤ反演方法．数值模拟表明这一方法是可行的，经实际资料处理．说明该方法实用．}     

井环境对阵列感应测井响应的影响分析

阵列感应测井资料经常出现与井眼环境有关的质量问题.采用三维矢量有限元法分别在椭圆形井眼、仪器偏心及斜井条件下的阵列感应测井原始响应进行了模拟,并对环境校正和合成聚焦后的数据进行了分析.结果表明,线圈距较短的原始测量信号更易受井眼椭圆度、仪器偏心、泥浆电阻率及与地层电阻率反差的影响;而合成聚焦后的浅探测曲线虽然经过了环境校正和合成聚焦等数据处理,但仍然受这些因素的影响,这反映出阵列感应测井的数据处理是不完善的或采用的校正模型是理想化的;在井斜影响方面,浅探测曲线受井斜角大小影响相对较小,深探测曲线在井斜角为60°以上时受其影响较大而必须进行进一步处理.     

水平层状介质中双侧向测井资料的迭代Tikhonov正则化反演

根据非线性反演理论与Morozov偏差原理研究建立从双侧向测井(DLL)资料中同时重构地层原状电阻率、侵入带电阻率、侵入半径、层界面位置以及井眼泥浆电阻率的迭代正则化算法.首先利用Tikhonov正则化反演理论将双侧向测井资料的反演问题转化为含有稳定泛函的非线性目标函数的极小化问题,并利用Gauss-Newton算法确定极小化解.为得到稳定的反演结果并有效实现测井资料的最佳拟合,在迭代过程中将Morozov偏差原理和Cholesky分解技术相结合,建立了一套后验选择正则化因子的方法.最后通过理论模型和大庆油田实际测井资料的处理结果,验证了该算法能够取得更为满意的反演效果.     

用梯度和感应测井联合确定地层电阻率各向异性

实际地层可能出现2种电阻率的宏观各向异性:微观的统计平均效应和裂缝走向等因素的构造效应.三分量感应测井方法可能是确定地层电阻率各向异性的最好方法,但是,该仪器目前在中国还没有应用.已有的数据一般是梯度和双感应曲线,梯度和双感应曲线单独使用都难以揭示各向异性,但是,将二者联合使用则有可能.在反演模型中考虑了电阻率各向异性的存在,给出了梯度和双感应曲线联合求地层电阻率各向异性的方法.通过直井水平层的二维人工模型表明,用感应方法可确定地层的水平电阻率和厚度.而梯度方法的视电阻率可以近似看作水平电阻率和纵向电阻率的几何平均值,梯度方法的视厚度是各向异性参数和真实厚度的乘积.因而不能用梯度方法单独确定各向异性参数和真实厚度2个参数中的任何1个.然而,联合梯度和双感应的方法则可能确定3个参数:各向异性参数,水平电阻率和地层厚度.人工数据的例子表明了这种联合的可行性.     

用梯度和感应测井联合确定地层电阻率各向异性(英文)

实际地层可能出现 2种电阻率的宏观各向异性 :微观的统计平均效应和裂缝走向等因素的构造效应。三分量感应测井方法可能是确定地层电阻率各向异性的最好方法 ,但是 ,该仪器目前在中国还没有应用。已有的数据一般是梯度和双感应曲线 ,梯度和双感应曲线单独使用都难以揭示各向异性 ,但是 ,将二者联合使用则有可能。在反演模型中考虑了电阻率各向异性的存在 ,给出了梯度和双感应曲线联合求地层电阻率各向异性的方法。通过直井水平层的二维人工模型表明 ,用感应方法可确定地层的水平电阻率和厚度。而梯度方法的视电阻率可以近似看作水平电阻率和纵向电阻率的几何平均值 ,梯度方法的视厚度是各向异性参数和真实厚度的乘积。因而不能用梯度方法单独确定各向异性参数和真实厚度 2个参数中的任何 1个。然而 ,联合梯度和双感应的方法则可能确定 3个参数 :各向异性参数 ,水平电阻率和地层厚度。人工数据的例子表明了这种联合的可行性     

Petrophysical evaluation and its application to AVO based on conventional and CMR-MDT logs

常规测井为 AVO 分析提供了基础的资料, 成为联系岩石物理与地震资料的桥梁。然而如果储层存在有复杂的流体系统, 如地层被严重地层流体侵入、电阻率响应低及盐水矿化度复杂等的现象, 则常规测井无法提供高质量的测井资料, 导致得出错误的弹性计算结果, 使 AVO 结果与地震资料不吻合。中国渤海湾地区第三系裂缝性储层复杂, 我们利用常规测井和核磁共振测井与模块地层动态测试相结合的组合仪完成了地层评价和储层描述。研究结果表明岩石物理学家利用上述方法技术可以获得诸如空隙度、渗透率、含水饱和度、束缚流体以及空隙压力等重要的储层参数并进一步综合应用这些结果和以实验室测量数据为基础的岩性分析结果进行在地震域岩石物理研究和 AVO 分析。