低流速高含水油水两相流超声传感器持水率测量特性（英文）

国内陆上处于中晚期开采的低孔低渗油藏已进入高含水生产状态,其井筒内油水两相流分散相(油滴)局部流速及浓度呈严重的非均匀流动剖面特性,致使油井持水率检测难度很大。本文采用脉冲透射式的超声传感器对低流速高含水油水两相流持水率进行测量。首先,使用多物理场耦合有限元法计算超声场灵敏度分布,对超声传感器激励频率进行了优化。通过计算不同持油率下声压级衰减率,对超声传感器直径的适用性进行了考察。在此基础上,研究了油滴直径及分布对超声传感器声场分布特性的影响。为验证优化后的超声传感器测量特性,搭建了低流速高含水垂直上升油水两相流流动环试验装置,并获取了超声传感器持水率输出响应特性。结果发现超声传感器对水包油段塞流(DOS/W)的测量分辨率较差,但对水包油泡状流(DO/W)和水包油细小泡状流(VFD O/W)具有较好的分辨率。研究表明脉冲透射式超声法对低流速高含水油水两相流持水率测量存在潜在的应用价值。     

低流量水平井油水两相分层流速度场数值模拟与实验研究

低流量水平井中,由于存在重力分异,油水两相的流型主要以分层流为主,流体速度场的分布沿重力方向发生变化,致使油田现场生产测井的流量和持水率测量及多相流分相流量解释非常困难.为了充分了解水平井流体流动特征提高生产测井解释精度,本文以低流量水平井油水两相分层流为研究对象,采用流体动态测量实验和数值模拟计算相结合的方法,研究其...     

远探测声反射波测井裂缝识别条件分析（英文）

裂缝识别对碳酸盐岩储层测井评价至关重要,传统的测井仪器由于探测深度浅(小于3米)而无法对井壁外围(大于3米)裂缝发育情况进行评价,远探测声波测井仪器釆用相控阵发射、同时加大源距,有效提升了测井仪器的探测深度。但由于缺少正演模拟研究,目前对于裂缝的解释往往是基于经验而缺乏理论依据,导致很多现象难以解释。本文利用髙阶有限差分方法对远探测声反射波测井裂缝识别进行了正演模拟及叠前逆时偏移成像研究,首先在理论研究的基础上构建正演模型,重点研究不同裂缝离井壁距离、裂缝张开度和倾角的响应特征;其次在单因素变化基础上提取成像区域的能量强度,分析确定出在实际地层速度有波动变化时远探测声反射波测井方法能够识别裂缝的条件;最后通过对裂缝识别的影响因素定量化分析,确定裂缝识别的最大距离、最小张开度和最小倾角,降低了裂缝识别与评价中的多解性。研究成果对远探测声反射波测井仪器的发展、数据处理方法的改进,以及后续的测井解释工作都有一定的借鉴意义。     

一种自适应多分辨率图聚类测井相分析方法（英文）

测井相分析是通过自动聚类方法对多维测井曲线进行分析,进而进行相聚类与预测。基于图的多分辨率聚类(MultiResolution Graph-based Clustering,MRGC)方法是一种常用的测井相分析方法,然而MRGC算法非常耗时,并且在传播过程中高度依赖初始参数,实际应用效益差。本文提出了一种自适应多分辨率图聚类(Adaptive Multi Resolution Graph based Clustering,AMRGC)分析方法。该方法不仅能提高测井相计算效率,而且能获得稳定的测井相传播结果。本文方法的两个核心算法是:1)轻核代表指数(L-KRI)算法只需计算少量"自由吸引"点,有效提高了计算效率;2)采用了反向传播算法(BP)与多层感知器(MLP)神经网络,有效避免了传统K近邻算法因随机初始化参数导致的不稳定结果。实验结果表明,本文方法在聚类和传播预测任务上优于传统的MRGC方法,具有更高的运行效率和稳定性;同时,在没有数据先验知识的条件下效果明显优于自组织映射(SOM)、动态聚类(DYN)和自底向上的层次聚类(AHC)等其它常用聚类方法。     

水平井两相流动电磁全息测量敏感场（英文）

电磁全息测量数据包含两种模态,因此重建流动图像也需采用"双模"融合的敏感场。首先,通过电磁全息探测物理场分析,结合层析成像数学理论Radon反变换,从定解问题推导了全息测量敏感场函数表达式。其次,将有限元仿真计算得到的全息测量敏感场应用于模拟流动试验和全息成像。结果表明,基于复电位φ关于极径r的偏导数的全息测量敏感场契合了Radon反变换的数学表达,且充分体现了幅度、相位测量敏感性;反演所得流动图像更加吻合实际流型。全息测量敏感场构建有效克服了传统单模敏感场在计算精度和计算效率等方面的局限性。     

轴对称介质阵列侧向测井资料快速反演方法研究（英文）

阵列侧向测井具有分辨率高、探测深度多等优势,但受围岩、侵入等因素影响会导致油层漏失和错判,在阵列侧向测井资料的反演时需要考虑这些因素,以使反演结果反映原状地层真实情况。阵列侧向测井资料的反演遇到的问题是:反演参数多,导致雅克比矩阵计算困难;正演速度慢,反演初值选取困难。为此,本文研发了一种阵列侧向测井资料快速处理方法。首先,分析层厚、围岩及侵入等对阵列侧向测井响应的主控因素;然后,基于深度开窗技术,将全井段的阵列侧向测井资料的处理问题转化为一系列连续深度窗口内地层的2D反演;针对深度窗口内每个地层,结合1D等效快速正演算法,实现地层径向电阻率剖面的快速提取;最后,以1D反演结果为初值,进一步消除围岩和层厚对视电阻率响应的影响。数值模拟结果表明:阵列侧向测井响应受侵入影响严重,而层厚和围岩影响次之;开窗技术极大降低了反演参数数量,提高反演的速度。实际井资料处理结果表明,2D反演实现了对地层纵横向电阻率分布的快速重构,提升了储层饱和度计算的精度。     

基于核磁共振测井的致密砂岩储层分类方法研究（英文）

致密砂岩储层孔隙结构复杂,非均质性强,利用传统的常规测井计算孔隙度、泥质含量、J函数和流动单元指数等参数建立的储层分类方法很难有效地对致密砂岩储层进行分类。核磁共振T2分布与储层孔径分布密切相关,可用于表征储层孔隙结构特征。目前常用的方法是应用核磁共振T2分布与压汞毛管压力曲线建立线性函数或幂函数等经验公式,间接求取排驱压力、最大孔喉半径、中值孔喉半径等储层孔隙结构参数并用于储层分类,但经验公式存在地区适应性,且受限于实验样本的代表性,很难有效推广应用。对数正态分布常用来表示岩石孔径分布和粒度分布,通过计算小孔和大孔的体积、平均半径、标准差等参数定量表征储层的孔隙结构特性。本文采用双峰对数正态分布拟合核磁共振T2谱,得到表征岩石孔隙分布和非均质性的六个参数(小孔和大孔的体积、均值、标准差),结合核磁共振测井计算的总孔隙度,采用聚类分析方法进行储层分类。岩心实验测量数据及核磁共振测井数据处理结果表明,该方法可有效划分致密砂岩储层类型,具有较好的应用效果。     

多类型断层条件下的复杂地层曲面的重构方法（英文）

复杂地层曲面构建可广泛应用于石油勘探、地质建模、地质构造分析等领域中,也是这些领域数据可视化和可视分析的重要基础。现有方法在多种类型断层处理、曲面光滑性等方面存在不足。为解决地层数据分布不规则性带来的曲面光滑性问题,本文引入几何偏微分方程的曲面造型方法开展地层曲面构建;针对多种类型复杂断层存在情况下的曲面构建问题,提出三维空间与二维平面的投影互换算法,给出了基于几何偏微分方程的多种形式断层的统一处理方法;针对复杂地层曲面构建问题,建立了相应几何偏微分方程,给出演化求解算法。实际地层数据的空间曲面构建验证了本文方法计算效率高、能处理不规则的数据分布,同时能对存在断层尤其是逆掩断层的地层面进行曲面恢复。     

起伏地表条件下复杂路径初至自动拾取（英文）

初至拾取是起伏地表地震资料处理的关键环节,直接影响近地表建模的精度及静校正效果,但起伏地表资料极低的信噪比使传统的自动初至拾取算法几乎失效,而手动拾取要耗费巨大的人工和时间成本。本文研究了改进超虚干涉法,结合多道多域初至质量监控技术,实现起伏地表资料初至波自动拾取。改进超虚干涉法首次将近地表散射波纳入干涉法提高信噪比的范围,并通过折射波和散射波的线性组合使干涉法适用于起伏地表条件下任意复杂射线路径的初至波类型;提出反向干涉和多域干涉的概念,显著增强了所估计的虚源信号;使用波形反褶积滤波器较好地抑制了干涉导致的"假事件"的形成;采用多道多域初至质量监控技术,实现错误"假事件"初至的自动归位,提高了拾取初至的稳定性。本文研究的初至波自动拾取理论与技术具有突出的鲁棒性和稳定批量处理大量实际三维地震数据的能力,在中国西部山区三维地震勘探数据处理的应用效果显著,质量优于某常用商业软件。     

起伏地形条件下长方体磁场无解析奇点表达式（英文）

已有的均匀磁化长方体磁场计算方法大都假设观测点位于上半无源空间,对于起伏地形条件而言,这些方法可能存在解析"奇点"。为此,本文基于地磁场基本理论,采用变量替换的积分方法,导出了改进的磁场表达式,详细讨论并有效解决了整个无源空间的所有奇点问题。相比前人的方法,其积分过程更自然、简单,最后的积分结果形式更加统一,并且不需要坐标变换即可求出无源区任意点处的磁场值,从而简化了正演过程。对比模型试验表明,新导出的磁场无解析"奇点"理论表达式是正确的,并能适应地形起伏的情况。     

起伏地形条件下二维声波频率域全波形反演（英文）

频率域全波形反演充分利用全波场的振幅、相位以及频率信息,采用较少的频率便能反演得到精度很高的速度模型。本文以有限单元法为基础,对起伏地形条件下二维声波频率域全波形反演进行了研究。在正演算法中,针对截断边界问题,并考虑多频率联合反演中计算区域采用同一套剖分网格的需求,提出了一种适用于起伏地形的衰减边界条件算法。该算法的核心思想是在控制方程波数项中引入衰减因子,通过一定方式调节衰减因子使得声波在衰减层中充分衰减,达到压制截断边界影响的目的。根据指数衰减规律,文中推导出了一种新的衰减因子计算公式,并给出了不同频率条件下衰减层厚度计算公式;在反演算法中,采用共轭梯度法求解高斯牛顿反演迭代方程组,避免直接求解雅克比矩阵和HeSSian矩阵带来的巨额计算量,并采用相同的反演模型,对比分析了不同初始模型和频率组合对全波形反演结果的影响。起伏地形模型数值模拟和全波形反演数值试验表明,本文提出的指数衰减边界条件算法和基于该算法的全波形反演算法具有很好的应用效果。     

基于高低频对数谱面积差的Q值估算方法（英文）

地震波在粘弹性介质中传播时,地层对高频能量的吸收作用强于对低频能量的吸收,因此随着深度的增加和偏移距的增大,高频分量和低频分量的对数谱面积差值会逐渐增大。根据这一特征,本文提出一种基于高低频对数谱面积差法的Q值估算方法(A method for Q estimation based on the logarithmic spectral area difference between high and low frequencies,简称LSAD_LH),推导了品质因子Q值与高低频对数谱面积之差的理论关系,并通过单层衰减介质模型证明该方法估算Q值的适用性。为进一步验证本文LSAD_LH法对频带宽度选择和噪声的敏感度,利用包含有随机噪声的模拟地震记录,将LSAD_LH法与谱比法(LSR)和对数谱面积差法(LSAD)两种方法比较,结果表明:LSAD_LH法对频带宽度选择的依赖性不强;在抗噪性方面明显优于LSR法且与LSAD法具有相同的优势。因为LSAD法受透射系数影响,为进一步凸显LSAD_LH法的优势,本文将此方法应用于数值模拟的多层介质零偏VSP资料和实际零偏VSP资料,两种情况的应用进一步充分证明了LSAD_LH法的适用性和相对于LSAD法在高Q值估算的准确性,并且克服LSAD法受透射系数影响的缺点。     

复杂地表条件下共反射面元（CRS）叠加方法研究

在地表地形复杂的情况下,静校正不易做好,这是制约山地资料处理质量的一个很重要的因素.复杂地表共反射面元（CRS）叠加不需对叠前数据做静校正,而且在得到叠加剖面后可以利用叠加得到的波场参数剖面实现基准面重建.地震数据的试算表明,复杂地表CRS叠加得出的剖面与常规处理剖面相比有着较高的信噪比和同相轴连续性.与水平地表CRS叠加不同的是,在复杂地表CRS叠加的时距公式中,波场三参数耦合,难以通过简化CRS道集的方法将它们全部分离并逐个优化.引入模拟退火算法后,有效地解决了这一组合优化的难题.     

基于方位电磁波的煤岩层界面及低阻异常体探测方法（英文）

以煤岩介质和煤岩界面作为电磁波传播响应研究对象,构建与煤岩电磁参数相关的地质模型。针对煤矿井下随钻方位电磁波探测技术在煤岩地质导向中的响应特性进行深入分析,研究煤岩界面探测识别方法及其适用性。模拟仪器在煤岩层响应特性规律,建立煤层顶底板界面的方位、仪器到煤层界面距离的计算方法。利用拟牛顿法对随钻方位电磁波电阻率仪器响应理论模型进行反演计算,并对模拟数据数据进行实时反演,降低了Jacobian矩阵的计算次数,提高了反演速度并降低了对初值的依赖性。基于正反演数值仿真模拟,获得低阻含水层、异常地质体（陷落柱、夹矸层等）方位电磁波探测的信号响应规律。通过正交线圈的定向电动势模拟成像方法研究,验证了高阻煤层中方位电磁波电阻率应用的可行性、能够为煤层界面、地质异常体探测及地质导向应用提供依据。     

基于岩石纵波与横波测试及测井数据的页岩气藏脆性评价方法及应用（英文）

作为一种清洁能源,页岩气的开发在中国得到了迅速的发展,中石化焦石坝和高邮凹陷区块是中国页岩气勘探区块比较成功的案例。相对于常规油气藏来说,页岩气的开发较为复杂,影响页岩气开发的因素较多,其中,储层的岩石物理性质是影响页岩气藏能否成功开发的关键因素之一。为了提示岩石物理性质对页岩气开发的影响规律,本文开展了系统的研究。首先,从页岩气层的岩心中钻出5个样品（直径2.5厘米,长度为4～6厘米）,放入水中进行充分饱和,然后将饱和水的样品放入HR2500-2高速冷冻离心机中,分别使用8种速度进行脱水,得到不同含水饱和度的样品。其次,在模拟地层条件下,使用CTS-45非金属超声检测分析仪确定每个样品在不同含水饱和度下的纵波和横波速度,最后将实验数据与岩石力学参数的计算方法相结合,计算得到泊松比、杨模量、脆性指数等一系列关键参数。利用上述方法对高邮凹陷块5口井的岩样进行了分析,结果表明：杨氏模量越高,泊松比越低,脆性越高,可压性越高。并总结出了E1F4每个小层可压性,可以对各个小层的压裂设计进行科学的指导。     

胜利油田高89区块CO_2驱油与地质封存过程中横波速度预测方法研究（英文）

CO_2驱油与地质封存过程中,预测储层横波速度曲线及横波速度随注入压力或产出压力的变化,是解释四维地震监测数据的关键。但是在实际油田中,横波测井资料较少。尤其是在CO_2地质封存的四维地震监测中,CO_2注入之后会把井关闭,而无法进行测井。但后续还要进行地震监测,因此需要预测CO_2注入之后的纵横波速度。CO_2注入之后,储层的压力和饱和度都会发生变化,弹性参数也发生了变化。本文以胜利油田高89区块为例,利用Hertz-Mindlin公式和Gassmann方程结合,提出了预测横波速度,以及不同孔隙度储层随压力变化的横波速度预测方法。由于Hertz-Mindlin公式中的配位数为未知量,本文还提出了Hertz-Mindlin公式中配位数的计算方法。利用本文提出的方法分别制作了不同CO_2注入阶段的储层纵横波速度变化曲线,然后根据这些预测速度曲线制作四维人工合成地震记录,将四维人工合成地震记录与实际四维地震数据进行对比,其相关性高。