利用2.5维数值模式匹配算法高效高精度建立垂直井眼中多分量阵列感应井眼校正库

本文将应用2.5维数值模式匹配算法研究建立柱状横向同性地层中偏心条件下磁流源并矢Green函数的高效算法,并利用该算法高效计算多分量阵列感应井眼校正库.首先,通过Fourier展开技术将偏心条件下磁流源并矢Green函数的数值模拟转化为一系列的轴对称问题;然后利用模式匹配算法求解轴对称问题,得到柱状介质中偏心条件下磁流源并矢Green函数的半解析解;最后,结合中国石油集团测井有限公司开发的三维感应测井仪器（TDIT）的结构参数,推导出复合线圈系视电导率张量的计算公式.在此基础上,根据井场实际地层资料归纳出理论地层模型相应参数的变化范围,高效高精度建立一套直接应用于工业生产的多分量阵列感应井眼校正库,并利用井眼校正库详细地分析考察各模型参数对TDIT响应的影响.

     

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.     

阵列感应(AIT)测井响应的连续反演

构建了基于分辨率匹配信号处理的AIT反演方法.该方法用数值模式匹配方法计算测井响应,并进行真分辨率合成和分辨率匹配处理,再将分辨率匹配后的数据直接用于反演计算.该方法实现了对测井曲线的自动分层和连续反演,而且分辨率匹配曲线具有相同的分辨率和较好的围岩校正,有利于提高反演的可信度.     

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.     

利用阵列感应测井进行储层渗透率评价

钻井过程中储层受到泥浆侵入影响的程度与储层岩性有着密切关系,其中储层渗透率对侵入深度有着较大影响,因此若可以获知泥浆侵入深度,则有望对储层渗透率进行评估.本文首先建立含泥饼增长的泥浆侵入数值模型,然后建立阵列感应测井数值模型,两者的联合正演模拟显示泥浆侵入对地层的影响可以反映在阵列感应测井响应上,利用阻尼最小二乘法对阵列感应测井响应进行反演可以得到侵入深度.对侵入深度和储层渗透率的关系进行分析发现：在渗透率为1~100 mD（1 mD=0.987×10-3μm2）数量级的储层中,渗透率的变化可以在侵入深度上得到反映.以储层和井数据进行二维数值模拟发现：利用阵列感应测井响应反演出来的侵入深度曲线反映了渗透率在地层上的变化趋势,采用解释图版的方法可以对储层各层段的渗透率进行粗略估算.     

阵列感应测井分辨率匹配方法及应用

测井曲线高分辨率处理对薄层测井评价意义重大。俄罗斯感应测井(HIL)仪器已经在中国应用,存在的主要问题之一是4种探测深度曲线分辨率不匹配。本文基于感应测井的信息补偿原理,在分析HIL仪器探测特性的基础上,研究了针对该仪器的分辨率匹配方法和处理技术,处理了假设模型资料和实际资料,初步验证了方法的正确性和处理实际资料的可行性。     

高频感应测井磁偶极子校正研究

高频感应测井是一种阵列型感应测井仪,采用单发双收线圈结构,测量感应电动势的相位差,仪器线圈是具有一定大小的螺线管.在传统资料处理中,一般将螺线管简化为成磁偶极子模型,但两者产生的电磁场空间分布是否存在差异需要进一步研究.本文首先利积分公式法(IFM)计算了螺线管高频感应电磁场分布,利用数值模式匹配法(NMM)计算了磁偶...     

层状各向异性地层中三维感应测井响应快速计算及资料处理

本文采用广义反射系数法推导了水平层状各向异性地层中电磁场的积分解析解,并利用快速汉克尔变换技术实现了三维感应仪器测井响应的快速计算.三维感应测井响应与地层水平电导率、垂直电导率和井斜角及仪器方位角同时有关,单一分量的测井曲线不能满足资料解释的需要.通过对仪器测量分量响应特征的考察,本文提出了一种基于组合量测井曲线的资料直观解释方法.数值模拟显示,交叉分量相关组合量可准确划分地层纵向边界,并可直观识别各向异性层;与单独分量相比,主分量相关组合量提高了纵向分辨率、减弱了与地层电导率参数的非线性关系.     

张量感应测井资料处理中若干问题的研究

在横向各向同性（TI）介质中,张量感应测井响应与地层的水平和垂直电导率σh和σv、井眼斜角α、仪器方位角φ同时有关,其资料处理和解释相当复杂,一般采用先定出φ,然后在井眼坐标系中同时反演σh、σv和α的资料处理方式.我们发现将测井响应变换到井眼坐标系时实际上无法确定其交叉分量的符号而只能确定其绝对值,这个问题尚未引起重视.本文给出了无需确定φ就可由测井响应直接计算井眼坐标系磁感应张量的公式,此方法简单,所得结果不受φ提取精度的影响.在此基础上本文给出了利用井眼坐标系的磁感应张量的交叉分量曲线提取地层纵向边界和判别相邻地层电导率高低的一种特征识别方法.本文还给出了大斜度井中TI介质的电导率视值的一种简化近似公式.     

基于卷积神经网络和MPGA-LM算法的阵列侧向测井快速反演方法

在大斜度井/水平井环境下,阵列侧向测井受钻井液侵入、地层倾角和各向异性等多种因素影响,导致测井响应复杂,需借助反演手段提取地层真实电阻率.然而,阵列侧向测井三维正演效率低,难以满足测井资料快速反演和油气藏快速评价的需求.为此,本文基于深度学习并联合混合多种群遗传(MPGA)与列文伯格马奎特(LM)算法建立了一种快速反演...     

Real time 2D inversion of induction logging data

Real time 2D inversion for an induction logging instrument may be achieved using a fast forward modeling and special inversion strategy. The fast forward modeling employs a low-frequency approximation of an induction response known as Doll's geometric factor. Modeling geometric factors is much faster than modeling the electromagnetic field in the frequency domain. To transform real data into the Doll's limit, multi-frequency skin-effect correction is applied. The correction technique involves an asymptotic theory of the integral equation for a 2D boundary value problem. The inversion is based on separating the parameter space into subspaces of lower dimension. Initially, adaptive overlapping windows split logging data into manageable portions. Each window consists of three subwindows: the predictor, corrector and upgrader. Further separation of parameters is introduced by Doll's approximation: the low-frequency response is linear with respect to formation conductivity. This allows us to split inversion for conductivity and geometric parameters. The next level of splitting inversion is achieved by independently determining parameters of the near borehole zone and remote formation areas. This is done by utilizing different subsets of sensors. The inversion does not require initial guess: layers are introduced dynamically, if necessary. The resolution is improved in sequential iterations by adding finer details to the previously obtained models. The final selection of parameters satisfies a variety of a priori constraints formulated as target resistivity distributions. The technique for imposing constraints is based on the analysis of data mapping into the model space. Interpretation of synthetic and real data confirms the viability of the method.     

水平层状非均质横向同性地层中阵列多分量感应测井响应的快速计算

应用模式匹配算法研究建立水平层状非均质横向同性地层中多分量感应测井响应的快速算法.首先,利用Fourier级数展开法将多分量感应响应的数值模拟转化为三个轴对称问题,并利用电阻率径向导数的奇异表达式,引入两个附加奇异微分算子,用于描述柱状分界面上的积累面电荷对共面线圈系电磁响应的影响.然后通过模式匹配算法求解轴对称问题,得到水平层状非均质横向同性地层中多分量感应磁场的半解析解以及测井响应计算方法,最后通过数值模拟结果对该算法进行检验并进一步考察阵列多分量感应仪器的响应特征.     

张量感应测井视值解释方法的改进

三轴张量感应测井可探测地层电导率各向异性,Zhdanov et al.利用在横向各向同性均匀介质中测井响应的低频渐近式给出了由张量感应测井响应提取地层各向异性电导率和井孔倾角与方位角信息的解析公式,为张量感应测井资料解释奠定了基础.但是,他们给出的井孔倾角公式存在双值解的不确定性,其各向异性电导率解也不是最佳近似解.本文以更为简洁的推导和分析方法,给出了单值的井孔倾角解以及近似程度更好的各向异性电导率解,并通过数值模拟实例加以说明.本文的结果可为张量感应测井资料的视值解释提供更好的选择.     

水平层状非均质TI地层中仪器偏心情况下三维感应测井响应高效数值模拟与响应特征分析

本文针对中国石油集团测井有限公司（CPL）三维阵列感应测井仪器（Three Dimensional Induction Tool,TDIT）的真实结构与参数,利用2.5维数值模式匹配技术研究建立水平层状非均质TI地层中仪器偏心情况下三维感应测井响应的高效数值模拟算法.首先,利用2.5维数值模式匹配技术给出水平层状非均质TI模型中偏心磁流源并矢Green函数的半解析解.在此基础上,结合三维阵列感应测井仪器参数以及测量过程中出现的仪器偏心与旋转等实际情况,通过叠加原理推导出该仪器响应的有效计算公式.最后,通过数值模拟结果分析考察仪器偏心、仪器自旋角等参数对测井响应的影响以及变化特征,为多分量感应资料处理与解释提供理论基础.

     

不规则形状垂直井孔中波传播的2.5维边界元模拟

本文给出了求解声波测井工作中具有任意形状的垂直井孔中波传播的波数域边界元公式。我们将问题看成是垂向均匀的二维介质,并沿垂直方向变换到离散波数域。通过与有限差分计算的频散曲线的比较验证了算法和程序的正确性。边界元方法可以处理任意形状的边界,作为初步应用,我们研究了垂向裂纹对井孔中波传播的影响。     

用传播矩阵法研究层状正交各向异性地层中多分量感应测井响应

本文采用传播矩阵技术研究并建立了层状正交各向异性地层中多分量感应测井响应的有效算法.首先通过Fourier变换将频率空间域中的Maxwell方程组求解问题转化为频率波数域中关于电磁场水平分量常微分方程组的定解问题.利用该方程组系数矩阵的本征值和归一化本征向量将电磁场分解成上行波和下行波模式的组合,推导出均匀正交各向异性介质中由任意方向磁偶极子产生的电磁波模式解析表达式;在此基础上,利用叠加原理和边界条件研究了电磁波在层状正交各向异性地层中的反射和透射,给出各个界面上的广义反射系数和不同地层中电磁波振幅的递推公式,进而得到电磁波模式的解析解.为了有效确定频率空间域中的电磁场,采用二维Patterson自适应求积算法结合有限连分式展开技术计算傅氏逆变换.最后通过数值模拟结果证明了该算法的有效性,考察了不同各向异性系数、不同井眼倾角以及仪器长度和工作频率变化等情况下的多分量感应测井响应特征.     

柱状成层地层中仪器偏心对阵列感应测井响应的影响

采用柱状成层介质的并矢Green函数高效计算井眼中偏心发射源产生的电磁波,并利用该算法模拟了阵列感应测井仪器在井眼中偏心时的响应.在模拟时既考虑到了金属心轴的存在也考虑到了线圈系所处绝缘层的存在,并重点分析了绝缘层的影响.数值模拟结果表明,对相对低泥浆电导率情况而言,无论线圈距长短,线圈系所处绝缘层对仪器响应的影响均较小,可忽略不计.而对于相对高泥浆电导率情况,线圈系所处绝缘层对仪器响应的影响明显,不可忽略,且线圈距越短影响越大,仪器偏心距越大影响越大.另由数值模拟结果可以看出,在相同泥浆电导率情况下,仪器线圈距越短偏心对线圈系响应的影响越大.