D-T2二维核磁共振测井反演方法对比与适用性研究(英文)

D-T₂二维核磁共振测井技术能够直观地区分不同类型、不同赋存状态的孔隙流体,在油气勘探中应用广泛。目前,,国内外学者提出了很多二维核磁共振反演方法,但大多止步于数值模拟,需要研究不同反演方法针对不同采集序列的测井数据的适用性,优选反演方法,为二维核磁共振测井数据处理的软件模块开发提供参考。本文者,对此问题,基于二维核磁共振测井原理,详细研究了TSVD、BRD、LM-模平滑和TIST-L1正则化反演方法,分别对油水模型、气水模型数值模拟得到的CPMG和DE序列的回波信号,进行反演结果精度和计算效率的对比研究。通过数值模拟,对比分析了TSVD、BRD、LM-模平滑和TIST-L1正则化四种反演方法的反演结果和计算耗时,并优选反演方法对MR Scanner仪器SP模式测井数据处理。结果表明,对于油水和气水两种模型的CPMG和DE序列回波信号,TIST-L1正则化方法精度最高,LM-模平滑方法略差,但耗时较少,更适合测井数据处理,该方法针对A25井的处理结果与Geolog软件相符,能够满足数据处理的需要。     

(T2,D)二维核磁共振测井识别储层流体的方法

当地层孔隙中油气和水同时存在时,在核磁共振T2分布上不同流体信号往往重叠,很难有效识别.本文采用改变回波间隔测量多组自旋回波串序列实现了（T2,D）二维核磁共振方法,为有效识别储层流体提供了基础.通过数值模拟系统研究了（T2,D）方法在不同储层、不同测量信噪比以及不同外加磁场梯度条件下识别流体的效果.结果表明：（T2,D）方法识别中、低黏度油层具有优势,随着信噪比增加和外加磁场梯度加大,分辨油和水的效果将变好.在气层,对磁场梯度有一定要求,并且,测量数据的信噪比越高,分辨气与水的效果越好,当测量数据信噪比低于70时（T2,D）方法在气层可能失效.在2MHz共振频率下,利用MARAN核磁共振岩芯分析仪器,对含顺磁性物质的饱和流体岩样进行了实验测量,验证了（T2,D）方法的有效性.     

（T2,D）二维核磁共振测井识别储层流体的方法

当地层孔隙中油气和水同时存在时,在核磁共振T₂分布上不同流体信号往往重叠,很难有效识别.本文采用改变回波间隔测量多组自旋回波串序列实现了（T₂,D）二维核磁共振方法,为有效识别储层流体提供了基础.通过数值模拟系统研究了（T₂,D）方法在不同储层、不同测量信噪比以及不同外加磁场梯度条件下识别流体的效果.结果表明：（T₂,D）方法识别中、低黏度油层具有优势,随着信噪比增加和外加磁场梯度加大,分辨油和水的效果将变好.在气层,对磁场梯度有一定要求,并且,测量数据的信噪比越高,分辨气与水的效果越好,当测量数据信噪比低于70时（T₂,D）方法在气层可能失效.在2MHz共振频率下,利用MARAN核磁共振岩芯分析仪器,对含顺磁性物质的饱和流体岩样进行了实验测量,验证了（T₂,D）方法的有效性.     

二维核磁共振变参量迭代快速反演方法

核磁共振二维谱应用在储层流体识别与评价中具有快速直观识别流体类型、储层参数估算精度高的特点,使之能高效率的完成测井资料解释工作,然而拥有稳健、可靠及计算快速的反演方法是获取高质量核磁共振二维谱的关键所在.通过对二维核磁共振子空间类型反演方法的大量研究,在奇异值截断公式上进行了分析和改进,使得反演方程组的奇异值矩阵能保留下更多的奇异值,为反演结果的保真性奠定基础,并对其进行分组处理使反演方程组的条件数降低,从而提高求解的稳定性;在迭代计算中提出变参量迭代算法,使求解更合理、快速及高效.在数值模拟中,变参量迭代快速反演方法能够准确地还原30×30、60×80扩散弛豫二维构造谱,计算用时都在1分钟内;在油水试验中,变参量迭代快速反演方法反演出的扩散—弛豫二维谱能够正确识别所测流体类型,含油饱和度估算结果的相对误差为0.6%,绝对误差为0.79%.变参量迭代快速反演方法能够快速有效得处理二维核磁共振数据,反演出的扩散一弛豫二维谱质量高,二维谱应用于解释中所得到的结论可靠性高,表明该方法具有一定应用价值.     

核磁共振双TW测井数据联合反演与流体识别

针对核磁共振测井双TW观测数据分析和流体识别的需要,研究了基于全局搜索的遗传算法和局部搜索的最小二乘法的联合反演算法,实现了核磁共振双TW观测数据处理.首先,研究了饱和油气水岩石物理模型的核磁共振双TW观测模式的测井响应机理;然后,利用全局搜索性能优良的遗传算法, 对核磁共振回波差数据进行了反演,计算出了流体的核磁弛豫性质及其体积;最后,以遗传算法的反演结果为初值, 利用阻尼最小二乘方法对双TW回波串进行更精细的反演,计算出了双TW的T2分布、孔隙度和流体饱和度.理想模型的合成数据和实际测井资料应用表明,遗传算法与最小二乘方法相结合是一种行之有效的联合反演方法,能较好地实现核磁共振测井双TW观测数据的处理和流体评价.     

核磁共振多回波串联合反演方法

提出一种核磁共振多回波串数据联合反演方法,分别对核磁共振孔隙度测量的两组回波串数据、变等待时间多回波串数据以及变回波间隔多回波串数据进行了处理.结果表明,这样处理得到的一维核磁共振T₂分布不但连续,而且能够揭示短横向弛豫组分的细微特征,提高了核磁共振孔隙度的精度.处理变等待时间或变回波间隔下的多回波串数据,可以得到孔隙流体的 (T₂, T₁)或(T₂, D) 二维核磁共振分布图.与一维核磁共振T₂分布相比,二维核磁共振提高了识别流体的效果.     

孔隙介质核磁共振弛豫测量多指数反演影响因素研究

孔隙介质核磁共振（NMR）弛豫信号的多指数反演在NMR岩芯分析与测井解释中起着关键作用.为了在不同信噪比条件下快速反演出高分辨率的弛豫时间谱,本文利用NMR正演模拟信号以及实验室NMR岩芯分析数据,研究横向弛豫时间布点数、原始回波采集个数、时间域数据压缩方式等对反演结果的影响.同时,在不同信噪比（SNR）下对不同的反演算法(SVD、BRD、SIRT)进行比较,考察反演算法对信噪比的敏感程度,并讨论了相应的校正方法.另外,还分析了信噪比对长、短弛豫组分的影响.研究表明在充分采集有用回波的情况下,减少回波个数,反演得到的弛豫时间谱趋向发散;增加布点数可以提高分辨率,但是需要更多的计算时间;时间域数据压缩可以加快反演计算速度;不同算法对信噪比的敏感程度不同,发展相应的校正方法可以提高反演质量.     

基于SVD和BRD的二维核磁共振测井正则化反演算法研究

二维核磁共振能从"弛豫-扩散"两个维度上展现流体性质,在识别稠油储层方面具有理论优势,是当前核磁共振测井技术的研究热点.本文深入研究二维核磁共振测井原理,系统分析CPMG-DE脉冲序列测量扩散系数与弛豫时间的方法,结合核磁共振二维谱数理模型,提出一种基于SVD和BRD的正则化反演算法.该算法通过SVD压缩数据,采用带非负约束的Tikhonov正则化方法求解流体"弛豫-扩散"分布,并基于BRD算法迭代确定最佳正则化因子.模拟实验与数值分析表明,该算法无需先验信息、运算效率高、相对误差小,在原始数据信噪比低至50时,仍可有效获取流体(T2,D)二维分布.在二维核磁共振测井数据实时解释应用中,该方法较传统反演算法(如TSVD)具有较大优势.同时,在自主研发的核磁共振测井仪测量CuSO4溶液(T2,D)分布的实验显示,本文设计算法对弛豫时间和扩散系数的反演误差分别仅为2%和4%,较TSVD算法有较大改善.     

核磁共振测井探测岩石内部磁场梯度的方法

岩石内部磁场梯度对核磁共振测井横向弛豫T2分布有较大的影响.本文提出了一种利用自旋回波脉冲序列探测岩石内部磁场梯度的二维核磁共振方法,发展了相应的反演方法,得到了含顺磁性物质的饱和水砂岩和泥质砂岩的内部磁场梯度分布规律.结果表明,随顺磁物质含量的增加,岩石内部磁场梯度增大.含顺磁物质的饱和水砂岩颗粒均匀,不含粘土矿物,内部磁场梯度呈单峰分布特征.含绿泥石粘土矿物的饱和水泥质砂岩,T2分布呈双峰特征,束缚水峰明显,小孔短T2对应的梯度值大于大孔长T2对应的梯度值.当绿泥石含量小于15%时,随绿泥石含量的增加,对应束缚水峰的短T2组分明显增多,T2分布展宽;当绿泥石含量大于15%以后,较大的岩石内部磁场梯度使短弛豫信息衰减迅速,表现出随绿泥石含量的增加,短T2组分减少,T2分布变窄.     

核磁共振测井时域分析法数值模拟及影响因素分析

核磁共振测井时域分析法已广泛用于评价油气层,并获得了很多成功应用实例.然而,由于储层结构的复杂性以及孔隙流体性质的多变,也常常见到应用失败的实例,影响了时域分析法的应用效果.本文通过数值模拟研究时域分析法在不同储层条件下识别流体的效果,并分别从孔隙流体类型、地层孔径变化、信噪比以及采集参数等方面,分析影响时域分析法应用效果的各种因素.结果表明,时域分析法可以识别黏度小于5 mPa·s的轻质油层.在小孔径油水同层,时域分析法能够得到准确的地层含油孔隙度;但在大孔径油水同层,得到的含油孔隙度大于地层实际含油孔隙度.对于大孔径水层,1 s的短等待时间不能使大孔可动水完全极化,差谱信号强,导致解释结果与试油结论完全相反.对于含气地层,虽然时域分析法可以准确得到地层含气孔隙度,但在小孔径气水同层,出现解释结果与试油结论不符的情况.大孔径气水同层与小孔径油气同层差谱特征类似,很难区分,建议综合利用双回波间隔测井资料,识别大孔径气水同层.当数据信噪比降低到一定值时,时域分析法差谱信号右端发散,无法准确确定地层的含油气孔隙度.气的含氢指数越大,识别气层越有利.建议重视核磁共振测井测前设计,优化采集参数,提高时域分析法评价油气层的效果.     

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.     

核磁共振共轭梯度解谱方法研究

核磁共振（NMR）解谱技术是核磁共振资料应用的基础和关键.本文将核磁共振解谱的混定线性反演问题转化为求目标函数极小值的最优化问题,然后利用共轭梯度算法具有二次终止性、收敛速度快的特点解决上述最优化问题.将该方法应用于无噪声和不同信噪比的理论数据解谱以及岩心NMR实验解谱并与真谱及实验室国外软件解谱结果对比表明：在信噪比SNR≥5时解谱结果和真谱符合得很好,谱线光滑连续;随着信噪比的降低对初始点的要求随之提高;两块岩心解谱结果与实验室结果符合得很好,利用解谱结果计算的核磁孔隙度与实验室氦孔隙度绝对误差分别为0.78%和0.57%.因此,本文方法有效、实用,具有较强的抗噪能力,对初始点的要求不高,能够应用于生产和科研实践中.     

自动构建大地电磁二维反演的测点中心网格

在大地电磁二维反演中,如果网格不均匀或者测点在网格中的位置不恰当,则将出现测点偏离现象,影响反演的精度.此外,由于正演精度和稳定性的需要,反演中网格间距不能差别太大,需要具有一定的光滑性.本文提出了几种自动构建测点中心网格的方法来消除测点偏离现象,并以正则化约束条件来保证网格的光滑程度.本文还提出了一套网格质量检验指标.算例对比研究表明,对于不同的测点集,最佳网格构建的方法可能不相同,但其中“最平模型约束动态配点法”、“最光模型约束动态配点法”拥有最强的适应能力,它们在各种情况下所构建的网格一般同时具备较光滑的网格间距变化和较小的测点偏离程度.此外,采用高质量（光滑性好、测点偏离程度低）网格在一定程度上不仅可提高反演结果的可靠性,还能提高反演的计算效率.本文的方法为获得高质量的大地电磁二维反演网格提供了简单有效的途径.     

基于遗传算法和统计学的电阻率测深二维反演研究

本文介绍了一种以遗传算法和统计学为基础的反演方法,该方法利用一维反演结果的统计学特征确定地层电性结构并设计初始模型,使用遗传算法修改模型,经过二维有限单元法正演达到拟合误差最小,从而完成电阻率测深数据的二维反演.这个方法的优点在于不需要解大型线性方程组,降低计算量,先判断地层电性结构,反演后给出用地电断面表示的直观的解释结果.理论模型试算和模型实验证明该方法效果较好.     

Monitoring CO2 saturation using time‐lapse amplitude versus offset analysis of 3D seismic data from the Ketzin CO2 storage pilot site,Germany

The injection of CO₂ at the Ketzin pilot site commenced in June 2008 and was terminated in August 2013 after 67 kT had been injected into a saline formation at a depth of 630–650 m. As part of the site monitoring program, four 3D surface seismic surveys have been acquired to date, one baseline and three repeats, of which two were conducted during the injection period, and one during the post‐injection phase. The surveys have provided the most comprehensive images of the spreading CO₂ plume within the reservoir layer. Both petrophysical experiments on core samples from the Ketzin reservoir and spectral decomposition of the 3D time‐lapse seismic data show that the reservoir pore pressure change due to CO₂ injection has a rather minor impact on the seismic amplitudes. Therefore, the observed amplitude anomaly is interpreted to be mainly due to CO₂ saturation. In this study, amplitude versus offset analysis has been applied to investigate the amplitude versus offset response from the top of the sandstone reservoir during the injection and post‐injection phases, and utilize it to obtain a more quantitative assessment of the CO₂ gaseous saturation changes. Based on the amplitude versus offset modelling, a prominent decrease in the intercept values imaged at the top of the reservoir around the injection well is indeed associated solely with the CO₂ saturation increase. Any change in the gradient values, which would, in case it was positive, be the only signature induced by the reservoir pressure variations, has not been observed. The amplitude versus offset intercept change is, therefore, entirely ascribed to CO₂ saturation and used for its quantitative assessment. The estimated CO₂ saturation values around the injection area in the range of 40%–60% are similar to those obtained earlier from pulsed neutron‐gamma logging. The highest values of 80% are found in the second seismic repeat in close vicinity to the injection and observation wells.     

山西临汾、太原、大同盆地小地震活动A(b)-N 法时序列特征对比研究

利用模拟地震观测资料,对临汾盆地、太原盆地、大同盆地小地震活动时间序列,运用A(b)-N法得到的地震活动参数曲线与地震的对应关系作对比研究,得到地震预测的可信度,发现A(b)-N法对不同盆地的地震活动作出的预测不尽相同,进一步明确了A(b)-N法的应用范围.对今后山西断陷带地震活动的研究提供了一定的参考价值.