本發(fā)明涉及石油鉆測井勘探領(lǐng)域，具體涉及一種多分量隨鉆方位電磁波儀器的快速正反演處理方法.

背景技術(shù)：

目前，隨著世界油氣勘探開發(fā)的深入開展，重點(diǎn)已經(jīng)轉(zhuǎn)向致密油氣、頁巖氣、縫洞型油氣藏、煤層氣及深海油氣等非常規(guī)油氣能源，隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向與隨鉆測井的儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù)變得非常重要，對(duì)于較前沿的多分量隨鉆方位電磁波儀器不僅繼承了傳統(tǒng)隨鉆電阻率儀器多線圈距、多頻率和對(duì)稱線圈結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路和使用優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)增加了正交線圈或者傾斜線圈，利用線圈隨鉆鋌的旋轉(zhuǎn)測量得到方位信號(hào)，通過不同位置接收線圈的電壓比或者相位差和幅度比，反映地層方位信息。多分量隨鉆方位電磁波測井儀器對(duì)電阻率各向異性地層、裂縫性地層、傾斜地層邊界等方位不對(duì)稱性很高的信息都有高度的敏感性，并且被要求在鉆進(jìn)過程中實(shí)時(shí)快速的顯示測井?dāng)?shù)據(jù)以便實(shí)現(xiàn)地質(zhì)導(dǎo)向和儲(chǔ)層評(píng)價(jià)功能，所以推廣多分量隨鉆方位電磁波儀器配套數(shù)據(jù)的快速處理方法就顯得更加必要。

因此，根據(jù)以上所述現(xiàn)狀，非常有必要提出一種針對(duì)多分量隨鉆方位電磁波儀器的快速正反演處理方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種多分量隨鉆方位電磁波儀器的快速正反演處理方法，能夠?qū)崟r(shí)成像顯示反演的地層界面和各向異性特征，為地質(zhì)導(dǎo)向和儲(chǔ)層評(píng)價(jià)提供保障。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種多分量隨鉆方位電磁波儀器的快速正反演處理方法，其特點(diǎn)是，包含以下步驟：

S1、將隨鉆方位電磁波儀器獲得的補(bǔ)償電磁波信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到視電阻率，根據(jù)視電阻率進(jìn)行各自匹配的泥漿井眼圖版校正；

S2、根據(jù)隨鉆方位電磁波儀器的結(jié)構(gòu)參數(shù)、多分量信息、井斜數(shù)據(jù)及地質(zhì)信息，從測井?dāng)?shù)據(jù)庫中選取匹配的多界面多參數(shù)地質(zhì)初始模型，即一維層狀雙軸各向異性介質(zhì)斜井的正演模型；

S3、將麥克斯韋方程應(yīng)用到一維層狀雙軸各向異性介質(zhì)斜井的正演模型中進(jìn)行仿真計(jì)算，不斷迭代并與實(shí)測結(jié)果進(jìn)行比較，直至滿足收斂閥值條件或者超過迭代次數(shù)上限為止，得到三個(gè)不同方向的電導(dǎo)率張量值；

S4、根據(jù)縱向上反演得到的地層模型參數(shù)，聯(lián)合含有長短不同源距、相位差與幅度比不同特性、高低不同頻率的電磁波數(shù)據(jù)，結(jié)合指向不同方位的差異信號(hào)，進(jìn)行人機(jī)交互聯(lián)合反演，得到各層位不同探測深度的電阻率值，從而推算出徑向上侵入帶、原狀地層以及地層邊界距離信息，已完成快速正反演處理。

所述的步驟S4之后還包含一步驟S5；

S5、結(jié)合指向不同方位的差異信號(hào)，通過成像實(shí)時(shí)反演的地層界面和各向異性特征直觀顯示出來。

所述的步驟S3中在將麥克斯韋方程應(yīng)用到一維層狀雙軸各向異性介質(zhì)斜井的正演模型中進(jìn)行仿真計(jì)算之前還包含：取最基本的多層平行沉積地層模型，通過多分量信息設(shè)置各向異性介質(zhì)不同方向的初始電導(dǎo)率張量。

所述的步驟S3中采用分離變量方法，在水平截面方向使用傅立葉變換，在垂直方向采用一維有限差分計(jì)算，快速反演計(jì)算出三維電導(dǎo)率張量值。

所述的地質(zhì)信息包含地質(zhì)構(gòu)造信息、地震剖面信息和鄰井的鉆井測井信息。

所述的含三維電導(dǎo)率張量的麥克斯韋方程表示為：

其中，三維電導(dǎo)率張量可以具體表示為：

式中，表示旋度計(jì)算，表示電場強(qiáng)度，表示磁場強(qiáng)度，表示磁偶極矩，ω表示頻率，μ表示磁導(dǎo)率，ε表示介電常數(shù)，σ_x，σ_y，σ_z分別表示x，y，z不同方向上的電導(dǎo)率。

本發(fā)明一種多分量隨鉆方位電磁波儀器的快速正反演處理方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：多分量隨鉆方位電磁波儀器提供的方位信號(hào)對(duì)地層形態(tài)的方位指向性和各向異性特征具有天然的優(yōu)勢，其數(shù)據(jù)處理方法也具有獨(dú)特性，采用的地質(zhì)模型庫有方位差異參數(shù)，整個(gè)模型庫的復(fù)雜程度和全面性有了很大提升；針對(duì)多分量隨鉆方位電磁波儀器提供的三維磁場強(qiáng)度分量，在包含更多信息的同時(shí)，單純的解析解算法已經(jīng)無法滿足復(fù)雜的計(jì)算條件，而有限元方法(FEM)、有限差分法(FDM)、積分方程法(IE)、模式匹配法(NMM)或多或少受到計(jì)算時(shí)間、計(jì)算規(guī)?；蛘哂?jì)算模型的限制，不適合現(xiàn)場復(fù)雜的實(shí)時(shí)快速正反演計(jì)算，本發(fā)明使用的一維層狀雙軸各向異性介質(zhì)斜井的正演模型，使用分離變量方法，在水平截面方向使用傅立葉變換，在垂直方向采用一維有限差分計(jì)算，能夠快速反演計(jì)算出三維電導(dǎo)率張量值，能很好的反映出地層的各向異性特征，例如直井中的裂縫性地層和斜井中的傾斜地層；利用隨鉆方位電磁波數(shù)據(jù)中長短不同源距、相位差與幅度比不同特性、高低不同頻率的電磁波數(shù)據(jù)，與縱向反演得到的地層模型參數(shù)進(jìn)行人機(jī)交互聯(lián)合反演，得到各層位不同探測深度的電阻率值，從而推算出侵入帶、原狀地層以及地層邊界距離等信息，結(jié)合指向不同方位的差異信號(hào)，最終通過成像將實(shí)時(shí)反演的地層界面和各向異性特征直觀顯示出來，就能夠在鉆進(jìn)過程中實(shí)時(shí)快速的實(shí)現(xiàn)地質(zhì)導(dǎo)向和儲(chǔ)層評(píng)價(jià)功能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種多分量隨鉆方位電磁波儀器的快速正反演處理方法的流程圖；

圖2為常規(guī)電阻率井眼校正圖版示意圖；

圖3為三軸垂直線圈在層狀各項(xiàng)異性地層斜井中的簡易示意圖；

圖4為一維層狀雙軸各向異性介質(zhì)斜井的正演模型示意圖；

圖5為水平井中儀器下側(cè)緊貼地層界面時(shí)方位探邊的圓盤示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，通過詳細(xì)說明一個(gè)較佳的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步闡述。

如圖1所示，一種多分量隨鉆方位電磁波儀器的快速正反演處理方法，包含以下步驟：

S1、將隨鉆方位電磁波儀器獲得的補(bǔ)償電磁波信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到視電阻率，根據(jù)視電阻率進(jìn)行各自匹配的泥漿井眼圖版校正。

因?yàn)椴煌木鄞笮『湍酀{電阻率值對(duì)電磁波響應(yīng)都有各不相同的影響，因此為了減弱或者消除影響，需要進(jìn)行井眼圖版校正，去除因井眼大小和泥漿電阻率的不同所引起的數(shù)據(jù)偏差，以便更接近真實(shí)地層的電阻率，如圖2所示，井眼8in，泥漿電阻率0.1ohm-m，長(L)短(S)不同源距、相位差(Rps)與幅度比(Rad)不同特性的常規(guī)電阻率井眼校正圖版。

圖3為三軸垂直線圈在層狀各項(xiàng)異性地層斜井中的簡易示意圖，接發(fā)線圈都含有三軸垂直線圈便會(huì)產(chǎn)生多分量隨鉆方位電磁波信號(hào)，具體的三維磁場強(qiáng)度分量可表示為如下矩陣形式：

其中，H代表磁場強(qiáng)度，下標(biāo)第一個(gè)字母代表發(fā)射線圈，第二個(gè)字母代表接受線圈。

S2、根據(jù)隨鉆方位電磁波儀器的結(jié)構(gòu)參數(shù)、多分量信息、井斜數(shù)據(jù)及地質(zhì)信息，從測井?dāng)?shù)據(jù)庫中選取匹配的多界面多參數(shù)地質(zhì)初始模型，即一維層狀雙軸各向異性介質(zhì)斜井的正演模型。

地質(zhì)信息包含地質(zhì)構(gòu)造信息、地震剖面信息和鄰井的鉆井測井信息。

S3、將麥克斯韋方程應(yīng)用到一維層狀雙軸各向異性介質(zhì)斜井的正演模型中進(jìn)行仿真計(jì)算，不斷迭代并與實(shí)測結(jié)果進(jìn)行比較，直至滿足收斂閥值條件或者超過迭代次數(shù)上限為止，得到三個(gè)不同方向的電導(dǎo)率張量值。

步驟S3中還包含取最基本的多層平行沉積地層模型，設(shè)置各向異性介質(zhì)不同方向的初始電導(dǎo)率張量。如圖4所示，為一維層狀雙軸各向異性介質(zhì)斜井的正演模型示意圖。在包含更多信息的同時(shí)，單純的解析解算法已經(jīng)無法滿足復(fù)雜的計(jì)算條件，而有限元方法(FEM)、有限差分法(FDM)、積分方程法(IE)、模式匹配法(NMM)或多或少受到計(jì)算時(shí)間、計(jì)算規(guī)?；蛘哂?jì)算模型的限制，不適合現(xiàn)場復(fù)雜的實(shí)時(shí)快速正反演計(jì)算，本發(fā)明使用的一維層狀雙軸各向異性介質(zhì)斜井的正演模型，使用分離變量方法，在水平截面方向使用傅立葉變換，在垂直方向采用一維有限差分計(jì)算，能夠快速反演計(jì)算出三維電導(dǎo)率張量值，能很好的反映出地層的各向異性特征，例如直井中的裂縫性地層和斜井中的傾斜地層。

含三維電導(dǎo)率張量的麥克斯韋(Maxwell)方程為下式所示：

三維電導(dǎo)率張量可以具體表示為：

式中表示旋度計(jì)算，表示電場強(qiáng)度，表示磁場強(qiáng)度，表示磁偶極矩，ω表示頻率，μ表示磁導(dǎo)率，ε表示介電常數(shù)，σ_x，σ_y，σ_z分別表示x，y，z不同方向上的電導(dǎo)率。

S4、根據(jù)縱向上反演得到的地層模型參數(shù)，聯(lián)合含有長短不同源距、相位差與幅度比不同特性、高低不同頻率的電磁波數(shù)據(jù)，結(jié)合指向不同方位的差異信號(hào)，進(jìn)行人機(jī)交互聯(lián)合反演，得到各層位不同探測深度的電阻率值，從而推算出徑向上侵入帶、原狀地層以及地層邊界距離信息，已完成快速正反演處理。

隨鉆方位電磁波數(shù)據(jù)中含有長短不同源距、相位差與幅度比不同特性、高低不同頻率的電磁波數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)反應(yīng)出來的地層特性各不相同，包括不同探測范圍、不同形態(tài)特征、不同響應(yīng)強(qiáng)度的測量數(shù)據(jù)，與縱向反演得到的地層模型參數(shù)聯(lián)合反演可得到各層位不同探測深度的電阻率值，從而推算出侵入帶、原狀地層以及地層邊界距離等信息。

S5、結(jié)合指向不同方位的差異信號(hào)，通過成像實(shí)時(shí)反演的地層界面和各向異性特征直觀顯示出來，就能夠在鉆進(jìn)過程中實(shí)時(shí)快速的實(shí)現(xiàn)地質(zhì)導(dǎo)向和儲(chǔ)層評(píng)價(jià)功能。

如圖5所示，為水平井中儀器下側(cè)緊貼地層界面時(shí)方位探邊的圓盤示意圖，提示線501相對(duì)圓心所在的方位位置，代表臨近的地層邊界相對(duì)井眼軌跡的方向，圓心所在位置到提示線501的距離，代表儀器軌跡到地層邊界的距離，圖例說明水平井井眼軌跡下側(cè)正緊貼地層界面。

盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。