基于微元动态物质平衡法模型确定水淹层混合液电阻率

水淹层测井评价关键技术之一就是精确计算水淹层混合液电阻率,目前精确计算水淹层混合液电阻率的方法精度亟需提高。为此,本文提出精确计算地层混合液电阻率的微元动态物质平衡法。该方法将水驱油过程微元化,并考虑到水驱油过程中地层原生水与注入水离子有效交换比例这个变量,理论上该变量随水淹程度的增强从0逐渐变为1。对比结果表明,一阶导电法、变倍数物质平衡法和改进的微元动态物质平衡法模拟计算岩石电阻率的平均相对误差分别为0.192、0.169和0.124,改进的微元动态物质平衡法精度有了较大的提高,并且得到的混合液电阻率在不同水淹类型测井评价中可以更精确地计算剩余油饱和度。该方法已推广应用到各大油田不同水淹类型测井评价中,计算的水淹层含水饱和度与密闭取心的饱和度数据最为接近,水淹层测井综合解释符合率达到87%以上。     

动静结合方法计算储层水淹后地层混合液电阻率技术及其在剩余油饱和度解释中的应用——以吉林扶余油田泉四段油层为例

针对国内注水开发油田水淹层测井解释中地层混合液电阻率(Rz)难以确定的问题,提出了一套动静结合确定Rz的新技术。该技术以开发井投产初期含水率资料为基础,结合静态研究成果,反演投产层的地层混合液电阻率(Rz),进而标定井筒中泥浆滤液电阻率(Rmf),在此基础上,应用自然电位测井的基本原理,可以计算垂向上各层的地层混合液电阻率(Rz)。对于初期投产层为单层和多层两种情况,提出了一种迭代算法,均能实现Rz的反演和Rmf的准确标定。以该技术为基础,针对已经进入高含水阶段的扶余油田泉四段油层开展水淹层测井资料的二次解释。通过与密闭取心检查井岩心分析数据对比,剩余油饱和度误差平均为6%。     

海洋可控源电磁场视电阻率计算方法

这里提出了一种计算海洋可控源电磁场视电阻率的方法,分析了水平电场分量振幅与视电阻率之间的关系,并介绍了海洋可控源电磁场视电阻率解释方法的原理。利用1D模型和2D模型海洋可控源电磁场响应计算了视电阻率,验证了视电阻率解释方法的有效性,为海洋可控源电磁资料定性解释提供了一种新的方法。     

复电阻率测量方法与模型仿真

介绍了国内外复电阻率测量方法的发展状况,指出了其中存在的问题,提出了利用高斯白噪声作为信号源的复电阻率测量方法。在matlab的simulink组件中建立了复电阻率测量模型并进行了仿真测试,利用时间域和频率域相结合的办法计算获得了模型待测区域的复电阻率值,并将计算值与理论值进行了对比分析,结果表明利用该方法获得的复电阻率值与待测区域的真实电性特征相符。     

不同注水开发阶段水淹层混合地层水电阻率计算方法

水淹层混合地层水电阻率是水淹层剩余油饱和度评价必须确定的参数.在开发中后期,注入水会与原始地层水发生离子交换作用,因此不能简单地利用并联导电模型计算混合地层水电阻率,从而增加了计算的困难.首先根据注入水和原始地层水未进行离子交换和离子交换完全两种情况确定出不同的混合地层水电阻率计算方法;再考虑实际注水过程,确定动态的混合地层水电阻率计算模型,在动态模型中利用离子交换率表示不同阶段混合地层水电阻率的变化规律,并提出利用岩电实验和阿尔奇公式确定离子交换率的方法;最后给出混合地层水电阻率在饱和度计算时的应用方法,为定量测井解释的大批量数据处理提供编程思路.     

电测深法视电阻率对介质电阻率偏导数的计算

在前人工作基础上,对电测深法一维正演解析解递推电阻率转换函数求偏导,给出了电测深法视电阻率对介质电阻率偏导数的解析计算方法;根据Seigel体激发极化理论,采用视电阻率对介质电阻率偏导数矩阵的线性组合,计算出了电测深法的视极化率,其结果与"等效电阻率法"计算视极化率最大相对误差小于1.1%。在一次正演计算过程中就可以同时得到视电阻率、视极化率以及视电阻率对介质电阻率的偏导数矩阵,提高了计算效率,也为后续的多层地电模型电测深法数据优化反演计算提供了关键性技术。     

基于磁导率的频率域航空电磁法双频反演方法

以往的频率域航空电磁法数据反演方法中,通常在模型中以真空磁导率代替介质磁导率,忽略了磁性层影响。但在高磁性区域,这样做将会导致计算电阻率值偏高。针对这一问题,首先根据层状介质模型研究了考虑磁导率和电阻率因素条件下的电磁场正演计算方法,并且分析了不同磁性介质对频率域电磁响应的影响规律。在此基础上,提出了磁导率和电阻率的双频反演方法,电阻率是通过2个频率的虚分量之比计算得到的,计算结果更加可靠,提高了磁性区域视电阻率填图的精度。通过对模型计算和实测数据进行反演计算,表明这种方法具有较高的反演精度,为强磁性区域航空电磁法视电阻率填图提了供一种行之有效的反演方法。     

基于有效介质HB电阻率模型的低阻油气层测井评价方法研究

基于有效介质HB电阻率模型,将黏土水作为分散相加入到模型方程中,采用双水模型分析黏土水电阻率方式计算湿黏土电阻率,建立改进的有效介质HB电阻率模型。结果表明:改进模型对密闭取芯井计算的含水饱和度与密闭取芯分析结果一致性较好。对研究区17个层段实际资料进行测井处理解释,与试油结论相比,改进模型解释符合率达到76.5%,明显高于原模型41.2%的符合率。     

Zohdy方法在三维电阻率测深数据反演中的应用

三维电阻率测深数据采用Zohdy方法近似反演,正演计算采用有限单元法,反演初始模型由测量视电阻率数据给出,通过比较实测视电阻率值和预测模型计算的视电阻率值对数差来修改模型网格电阻率.为了解决任意电极距测深数据的反演,采用大、小双网格剖分,大网格反映地下电性分布情况,小网格用于实际有限元正演计算.文章对加5%随机噪声的模型理论视电阻率测深断面数据和实测视电阻率测深断面数据进行反演.结果表明该反演方法需要的内存小、计算量少,并能够取得很好的反演效果.     

测量磁场水平分量H y的电性源广域电磁测深法

基于层状大地表面水平电偶极源电磁场公式系统,提出了比值法获取H y分量全区视电阻率计算公式。计算了层状地电模型多个收发距的电磁场各场分量E x、H y、H z,并用这三个场分量计算了全区视电阻率,以及E x/H y卡尼亚电阻率,并与模型的MT卡尼亚电阻率频谱曲线进行对比。发现H y全区视电阻率在赤道装置和轴向装置的广大区域对地电模型均有较好的响应,可进行单分量广域电磁测深。轴向装置H y全区视电阻率与赤道装置垂直磁场H z全区视电阻率相似,在低频段与层状模型大地电磁测深卡尼亚电阻率有相似的频率响应特征,在较小收发距条件下对大埋深基底就能有较好的响应。赤道装置和轴向装置测量的水平电场E x分量全区视电阻率在低频区均会进入“饱和”区。对于各电阻率定义方法,合适的收发距是较好地反映出地电特征深度变化的前提,多收发距测量有利于揭示深部电性特征。     

井地-高密度电法联合数值模拟研究

从点源场的边值问题出发,利用有限元推导了井地电法和高密度电法2.5维的详细解法,并编制了相应的程序。利用均匀半空间的地电模型进行了正演计算,并与地下真实电阻率进行了对比分析,验证了算法的正确性。在此基础上对均匀介质中存在对称高阻体和边缘高阻体的模型,进行正演模拟,分别得到其井地电法的视电阻率断面图和高密度电法的视电阻率断面图。结果表明,结合两种方法可以对地下存在的高阻异常体进行有效精确地探测。     

基于对偶加权后验误差估计的2.5维直流电阻率自适应有限元正演

采用易于模拟复杂地形起伏和倾斜界面的非结构三角单元剖分网格,并利用对偶加权后验误差估计指导网格自动细化过程,实现了2.5维直流电阻率法自适应有限元数值模拟。在实例模型分析中,分别计算了层状模型和垂直岩脉模型的直流电阻率响应,并与其解析解进行了比较。对比结果表明,该算法所得数值解精度很高,解的相对误差小于0.5%。最后,计算了起伏地形2.5维地电模型视电阻率异常,并利用比较法进行了地形改正。地形改正结果与水平地形时的结果对比表明,比较法可以较好地消除地形影响,突出局部地质体异常。     

任意三维地电模型视电阻率异常的边界元法数值解

边界元法(BEM)是一种新的数值方法。由于该法可以降低所研究场问题的维数,因而边界元法较之域型法(FEM和FDM)具有应用简便、数据量少、计算快、精度高等优点。从而,用该法解决了域型法难以实现的三维地电模型视电阻率异常的计算问题。本文论述了用边界无法求解点源场地表水平和起伏下三维地电体位场问题的方法原理和数值处理技术,并给出了若干算例:导电球状矿体上视电阻率数值解与解析解结果;导电球状矿体上不同测线上视电阻率平剖曲线;三维山脊地形下导电椭球状矿体上视电阻率联剖曲线及其地形改正结果等。由本文内视电阻率的边界元法数值解与解析解结果对比的一致性和三维地形校正的显著效果,表明了边界元法是求解任意三维地电模型上位场问题的有效方法。由于用该法实现了对任意三线地质体上空间位场计算,必将推动三维电法勘探工作的开展与深入研究,无疑会对提高电法勘探的地质效果发挥重要作用。     

井地2.5维DC反演研究

开展了不同观测方式的井地2.5D直流电阻率反演研究。①从2.5维直流电阻率满足的边值问题出发,采用变分原理结合节点线性基函数推导了2.5维井地DC满足的积分弱解形式;②构建了二阶最大平滑稳定泛函的2.5维井地直流电阻率正则化目标函数,采用共轭梯度算法对正则化目标函数进行最优化求解,并采用逐步衰减正则化因子的求解策略来提高反演的稳定性;③设计了均匀半空间模型得到的数值解与解析解对比,电位的相对误差在2%以内,阐述正演算法的正确性和高精度。另外,分析了不同观测装置的2.5维井地直流电阻率异常体特征,并对不同观测方式对2.5维井地DC理论数据进行反演研究。研究结果表明,井中数据的引入提高了2.5DC对纵向探测的分辨率能力,同时提高了2.5DC反演有效性以及准确性。     

三维复电阻率电磁场正演研究

将Cole—Cole模型表示的地下异常体各剖分单元复电阻率,引入到体积分方程求解均匀大地三维电磁场计算中,实现电偶源地面激发、接收复电阻率三维电磁场正演模拟。     

巷道直流电阻率法超前探测三维数值模拟

针对巷道直流电阻率法超前探测的三维数值模拟,应用代数多重网格快速算法对二次场的有限差分问题进行求解。将均匀全空间板状体数值结果与解析解对比,最大误差不超过0.28%。模拟结果表明,巷道空腔对测量结果存在一定影响,采用比值曲线消除该影响,修正后的视电阻率极值与理论值误差为2.4%。进一步研究受旁侧影响的前方异常识别方法,可通过在不同巷道面进行定点源测量或掘进过程中的定点测量来识别旁侧影响,达到准确探测前方异常的目的。      

盐溶液入渗过程的电阻率成像法时空监测

采用电阻率成像法探讨了室内实验尺度上岩体中盐溶液的入渗过程。在岩柱试样上进行蒸馏水和盐溶液的入渗实验，在入渗过程中通过多通道高密度电阻率勘测系统对岩柱的电性特征在三维空间上进行动态监测。然后对入渗过程岩柱进行电阻率成像，从而获得不同时刻岩柱中的电阻率分布。各勘测截面上电阻率的分布和变化基本反映了岩柱内盐溶液的时空变化特征，表明电阻率成像法动态监测室内实验尺度岩石中盐溶液的入渗是可行的，岩柱5个截面的电阻率图像表明溶液的入渗是不均匀的。     

污染对水泥土电阻率特性影响的试验研究

环境污染导致地下水含有大量腐蚀性污染物,严重影响水泥土地基的强度和耐久性。将水泥土试块浸泡在不同浓度硫酸溶液中不同龄期模拟硫酸污染,通过测试水泥土电阻率、孔隙水电阻率以及无侧限抗压强度,来研究硫酸污染对水泥土电阻率特性的影响。研究表明,水泥土和孔隙水电阻率均随着浓度的增加而减小,均随着龄期的增加而增大;结构因子随着龄期和浓度的增加而增大;无侧限抗压强度随着水泥土电阻率的增加而增大。建立了预测任意溶液浓度和龄期的水泥土电阻率公式。     

硫酸侵蚀下水泥土的电阻率特性研究

通过室内试验模拟了水泥土试块受不同浓度硫酸（H2SO4）溶液侵蚀的过程,采用电阻率法研究了电阻率与各参数、无侧限抗压强度之间的关系。结果表明,受H2SO4侵蚀后,水泥土电阻率、孔隙水电阻率、水泥土抗压强度均随着溶液浓度的增加而减小,而水泥土的结构因子和重度均随着溶液浓度的增加而增加,水泥土抗压强度与水泥土电阻率成正比。在试验的基础上,考虑侵蚀因素对水泥土电阻率的影响,通过对Archie法则进行修正,得到了H2SO4侵蚀下水泥土电阻率模型。通过对无侧限抗压强度试验结果的分析,并结合试块表观变化,提出了利用电阻率来评价侵蚀程度的方法。     

An assessment of miniaturised electrical imaging equipment to monitor pollution plume evolution in scaled centrifuge modelling

This paper demonstrates the capabilities and limitations of a miniaturised electrical imaging technique (resistivity tomography) developed at Cardiff University to image contaminant plumes in scaled centrifuge models of the vadose zone. For this purpose a generic model of contaminant infiltration into unsaturated sand was designed. The imaging technique produces two-dimensional contoured plots of the resistivity distribution before and during contaminant infiltration experiments. During the experiments, dyed NaCl solution was released into the model and the change in resistivity associated with the contaminant plume evolution was imaged as a function of time and g-level. Capillary pressure was monitored constantly by matrix potential probes (tensiometers) in order to investigate the effect of capillary forces on plume evolution. Tests at 1g (static conditions) and 10g are described in this paper. Comparison of resulting two-dimensional tomography with observed plume geometry at the end of the 1g test showed this imaging technique to be highly effective.

Contaminant plume evolution in the unsaturated sand model was observed to be mainly gravity-driven, with plume migration and geometry being strongly affected by a tenfold increase in gravity in the centrifuge experiment. It is concluded that miniaturised electrical imaging can be a useful tool for monitoring pollution plume evolution during centrifuge tests, but when plume evolution is rapid, the time taken to interrogate each array restricts the effectiveness of the technique in monitoring changes in plume geometry. However, in such cases, resistivity tomography does provide valuable information on residual levels of contaminant fluid retained within the soil after passage of the plume.