基于时序等效采样的随钻电磁波测井检波系统

在随钻测井过程中,由于待测信号受到外界及测井仪器的电磁波辐射造成的电磁干扰,无法准确获取地层信息。为此,提出一种基于时序等效采样的随钻电磁波电阻率测井仪器检波系统,介绍了该系统的原理、特点、电路实现以及实验数据分析。实验表明,该检波系统能有效提取地层幅度比和相位差信息,进而求取地层的幅度比电阻率和相位差电阻率。通过FPGA实现硬件相位检测算法,提高了随钻电磁波电阻率测井仪器的检测速度和检波精度。     

基于非均匀采样的模拟退火随钻电磁波电阻率测井检波系统研究

在以往的随钻电磁波电阻率测井仪器检波系统中,仪器采样过程大多为均匀采样,检波方法多采用数字相关法或数字相敏检波(DPSD)法,其检波结果往往受采样量化误差以及频谱泄漏影响。针对这一问题,提出一种基于非均匀采样的模拟退火(SA)检波方法,并研制快速检波电路系统,选取基于均匀采样的DPSD检波结果进行对比。结果表明,基于非均匀采样的SA检波方法选频能力强,能更加有效地抑制量化误差相关性以及频谱泄漏带来的检波误差,更适用于恶劣多变环境下的随钻测井仪器检波。     

一种改进的小波滤噪算法及其在NMRL中的应用

本文针对核磁共振测井（NMRL）回波信号微弱且信号带宽较大的特点,将小波变换良好的时频局部化分析性能以及优良的噪声抑制能力与相敏检波算法相结合,设计并实现了一种基于小波阈值降噪的数字相敏检波（DPSD）算法。仿真结果表明,与FIR式DPSD算法相比,小波式DPSD算法在低孔隙度（T2＊较小）的情况下具有较低的峰值误差和良好的噪声抑制能力,在一定程度上解决了滤除噪声与保留信号完整性之间的矛盾,适用于低孔隙度地层的核磁共振测井应用。     

基于正交采样的随钻电阻率测量响应特性

地层电阻率参数的精确测定是随钻电磁波电阻率测井仪器测量的关键,其测量的核心在于感应电磁波信号幅度比和相位差的计算。针对幅度比和相位差准确计算需求,采用正交采样方法,对相邻接收线圈处的感应电磁波信号进行预处理及正交采样,计算得到相邻接收线圈处感应电磁波信号的幅度比和相位差,并通过仿真实验分析线圈系结构穿过不同电阻率参数层状地层模型时相邻接收线圈处感应电磁波信号幅度比和相位差的响应特性,验证正交采样方法在幅度比和相位差准确计算方面的优势。结果表明:在感应电磁波信号数字采样时对每路信号进行多周期采样后取平均,提高了感应电磁波信号幅度比和相位差的计算精度;另外,通过正交采样方法对每路信号间隔T/4后进行采样,提高了计算速度。采用该方法能够满足随钻电磁波电阻率测井仪器对实时性的要求。     

双侧向测井响应的有限元法模拟

储层评价中的电法测井是目前能够直接利用电阻率,并配合其他测井资料确定地层含油饱和度的方法,因此,优化设计探测深度深、纵向分辨率高的电法测井仪器,具有重要的实际意义和一定学术价值。本文通过采用米字型网格、分开设置纵向围岩截断边界和纵向侵入带截断边界,发展了一套能准确快速模拟双侧向测井响应的有限元专用软件。利用该软件,研究了井径大小、井内泥浆电阻率、侵入带厚度、侵入带电阻率、原状地层厚度对双侧向测井响应特征的影响,探讨了三种近似处理后的侵入模型下的测井响应特征,并分析了不同侵入带电阻率的选取对测井响应特征的影响。结果表明,深侧向测井以终点电阻率为侵入带电阻率,计算得到的视电阻率值更接近原状地层的真实电阻率;浅侧向测井以起点电阻率为侵入带电阻率,计算得到的视电阻率值更能反映侵入带的真实电阻率。     

复杂泥浆侵入环境下阵列侧向测井正演响应特性

阵列侧向测井仪器相较常规双侧向测井仪器可以得到多种探测深度的电阻率值(R0~R5),能更精细的描述侵入剖面,从而更准确求取地层电性参数,目前已在油田得到较广泛的应用。利用有限元法对复杂泥浆侵入环境下的阵列侧向测井响应进行了数值模拟。在研究了阵列侧向测井探测特性的基础上,对泥浆侵入的复杂情况逐一进行了研究。研究发现,探测深度越大的模式对应电阻率值受泥浆不对称侵入程度的影响越大;探测深度较浅的模式的电阻率值受强纵向泥浆侵入向各向异性影响较大;阵列侧向测井响应普遍受径向泥浆侵入各向异性影响严重;中探测深度的阵列侧向响应对低阻环带比较敏感。     

复杂泥浆侵入环境下阵列侧向测井正演响应特性研究

阵列侧向测井仪器相较常规双侧向测井仪器可以得到多种探测深度的电阻率值(R₀－R_５),能更精细的描述侵入剖面,从而更准确求取地层电性参数,目前已在油田得到较广泛的应用。利用有限元法对复杂泥浆侵入环境下的阵列侧向测井响应进行了数值模拟。在研究了阵列侧向测井探测特性的基础上,对泥浆侵入的复杂情况逐一进行了研究。研究发现,探测深度越大的模式对应电阻率值受泥浆不对称侵入程度的影响越大;探测深度较浅的模式的电阻率值受强纵向泥浆侵入向各向异性影响较大;阵列侧向测井响应普遍受径向泥浆侵入各向异性影响严重;中探测深度的阵列侧向响应对低阻环带比较敏感。     

随钻电磁波传播测井传感器参数优化设计

 随钻电磁波传播测井是随钻测井系列中最重要的一种测井方法,它通过记录电磁波信号的幅度比和相位差来反映地层介质信息。不同的频率、源距的测井仪器参数会产生不同的测井响应特性,选择适当的传感器参数能够提高其探测效率。应用有限元法对非均质地层进行正演模拟,得到随钻电磁波传播测井方法的纵向分辨率与径向探测深度。采用神经网络的方法辅助传感器参数优化设计,计算不同地层电阻率、频率、源距的纵向与径向函数。通过计算值分析得到优化后的传感器参数,并计算新传感器参数的视电阻率正演响应。计算结果虽然与正演计算数值有一定误差,但误差很小,并且在可以接受的范围内。随着正演模拟样本的增加,神经网络的方法能够有效辅助参数优化设计,降低计算次数。设计的新型传感器够有效反映地层电阻率。     

阵列侧向测井响应的计算及其特征

用稳流场的有限元数值方法 ,对于包含井眼、侵入带、围岩和目的层的地层模型 ,计算了阵列侧向具有不同探测深度的视电阻率的径向侵入特性、井眼效应和层厚影响 ,给出了阵列侧向的伪几何因子曲线 ,结合仪器常数的计算讨论了该仪器的测井响应特征 .将计算结果与双侧向测井响应进行了对比 ,结果表明 ,阵列侧向测井能够同时给出 6个不同探测深度的响应值 ,具有纵向分辨率高、径向探测信息丰富等优点 ,尤其适用于薄层测井和测量井周围非均匀地层的性质 ,是 1种新型的、有效的测井手段 .     

阵列侧向测井响应的计算及其特征

用稳流场的有限元数值方法，对于包含井眼，侵入带，围岩和目的层的地层模型，计算了阵列侧向具有不同探测深度的视电阻率的径向侵入特性，井眼效应和层厚影响，给出了阵列侧向的伪几何因子曲线，结合仪器常数的计算讨论了该仪器的测井响应特征，将计算结果与双侧向测井响应进行了对比，结果表明，阵列侧向测井能够同时给出6个不同探测深度的响应值，具有纵向分辨率高，径向探测信息丰富等优点，尤其适用于薄层测井和测量井周围非均匀地层的性质，是1种新型的，有效的测井手段。     

半空间水平放置阵列感应测井仪的刻度及误差校正

论述了在半空间测量水平放置阵列感应测井仪器线圈系误差的理论和方法,给出了误差校正图版和误差校正公式;讨论了半空间中均质地层电导率对仪器常数刻度值的影响。将阵列感应测井仪器水平悬挂在距地面两个不同的高度处,根据预先确定出的背景信号与信号差之间的关系,可以在无需知道地层电导率的情况下确定出每个单元阵列不同输出曲线的线圈系误差。计算结果表明:若线圈系距地面高度较高,且地层电导率值较小,则地层对仪器常数刻度值的影响可以忽略。     

倾斜线圈随钻电磁波电阻率测量仪器的响应模拟及应用

采用各向异性水平层状介质磁偶极子源并矢格林函数计算接收线圈倾斜的随钻电磁波电阻率仪器的响应,利用新的方式定义出定向相位差及幅度比信号。分析视电阻率以及定向信号的探测特性,总结出地层边界、地层对比度、相对倾角、各向异性、线圈倾斜角度对仪器响应的影响规律。结果表明,倾斜线圈仪器不但可以利用视电阻率进行地层评价,还可以利用新的定向信号探测出地层上下界面,相比传统的电磁波电阻率仪器具有更好的地层评价和地质导向功能,是一种应用前景广阔的仪器。     

半空间垂直放置阵列感应测井仪器的刻度和误差校正

在考虑到了线圈系的有限尺寸情况下,详细计算了半空间垂直放置阵列感应测井仪器接收线圈的感应电动势和仪器常数刻度值,讨论了半空间中均质地层电导率对仪器常数刻度值的影响．计算结果表明,背景信号（包括实部和虚部信号）和仪器常数刻度值均随发射线圈高度的增加而单值减小,若发射线圈距地面高度较高,且地层电导率值较小,则地层对仪器常数刻度值的影响可以忽略．论述了在半空间测量垂直放置阵列感应测井仪器线圈系误差的理论和方法,给出了误差校正图版和误差校正公式．将阵列感应测井仪器垂直放置在距地面两个不同的高度处,根据预先确定出的背景信号与信号差之间的关系,可以在无需知道地层电导率的情况下确定出每个单元阵列不同输出曲线的线圈系误差．     

三侧向测井电阻率反演

本文针对胜利油田深三侧向测井仪给出了一种由视电阻率反求地层电阻率的快速迭代算法。该算法可推广应用到任何聚焦测井方法中。试算结果表明,计算精度和速度可达到实际应用要求,是一种行之有效的方法。     

随钻方位电阻率测井仪器响应数值模拟

利用目标导向自适应有限元建立数值模拟模型,计算和分析天线源距、发射频率、地层倾角及围岩电导率等参数变化对随钻方位电阻率测井仪器响应的影响。数值计算结果表明:不同发射频率与天线源距对仪器探测深度影响较大,围岩电导率会影响仪器对地层边界探测的敏感性,地层倾角越大,仪器测量到的地质导向信号幅值衰减越快;利用随钻地质导向信号的极值、极性以及井周电阻率成像,可以快速准确地判断储层边界以及裂缝边缘和走向,为实时钻井地质导向提供依据。     

阵列侧向测井仪器的正演响应分析

为了进一步了解阵列侧向测井仪器在实际地层中的响应特性,在设计实现阵列侧向测井响应有限元数值计算基础上,考察了不同二维地层模型下目的层厚度和侵入深度变化对测井响应的影响.结果表明,阵列侧向测井的不同探测深度曲线分辨率匹配、层厚和测量模式不同,读数不同.侵入半径变化影响明显,除浅探测深度曲线外,其余曲线的侵入影响特性接近.高侵时,测量读数会乱序.不同的井眼、围岩、侵入和地层参数时侧向测井的仪器常数不同,将影响测井响应读数.     

多分量感应测井响应的交错网格有限差分法模拟

从电磁响应方程出发,应用交错网格有限差分法推导了三维各向异性地层多分量感应测井响应的差分计算格式,并利用所形成的算法考察了多种环境条件下多分量感应测井的响应规律。计算结果表明,多分量感应测井各磁场分量不仅与地层水平电阻率和垂直电阻率有关,还与仪器方位角、井斜角、井眼轴与地层走向的相对位置有关。根据仪器方位角与井斜角间的关系和各测量量,可反演出地层水平电阻率和垂直电阻率,进而改善电性各向异性储层的含油饱和度评价。计算结果表明该算法是准确可靠的。     

电法测井的快速整体反演及其应用

为了提高电法测井反演的速度,提出了一种快速计算雅可比矩阵的方法,即只考虑每个待反演参数的微小改变对其所在层及其邻层视电阻率有影响,而对其他层的视电阻率没有影响,从而节约了大量计算雅可比矩阵的时间,其反演的时间与待反演的参数个数基本上呈线性关系.在计算精度基本不受影响的情况下,使得应用阻尼最小二乘方法反演侵入半径和原状地层真电阻率的速度提高了至少一个数量级.人工模型和实际资料的处理结果表明,该方法能有效地消除环境因素的影响,恢复地层的实际电阻率.同时也证实了阵列感应测井数据具有探测深度大、分辨率高的特点,在层不太薄(层厚超过1 m)、侵入不太深(侵入半径不超过0.25 m)时,深探测数据能较准确地反映地层真电阻率.     

电法测井的快速整体反演及其应用

为了提高电法测井反演的速度，提出了一种快速计算雅可比矩阵的方法，即只考虑每个待反演参数的微小改变对其所在层及其邻层视电阻率有影响，而对其他层的视电阻率没有影响，从而节约了大量计算雅可比矩阵的时间，其反演的时间与待反演的参数个数基本上呈线性关系。在计算精度基本不受影响的情况下，使得应用阻尼最小二乘方法反演侵入半径和原状地层真电阻率的速度提高了至少一个数量级。人工模型和实际资料的处理结果表明，该方法能有效地消除环境因素的影响，恢复地层的实际电阻率。同时也证实了阵列感应测井数据具有探测深度大、分辨率高的特点，在层不太薄（层厚超过1m）、侵入不太深（侵入半径不超过0．25m）时，深探测数据能较准确地反映地层真电阻率。     

电法测井的快速迭代反演方法

针对电法测井中遇到的全非均匀的二维地层模型,将深浅侧向视电阻率曲线作为约束条件,提出了计算地层真电阻率及侵入半径的一种快速迭代反演方法。数值模拟和实际资料处理的结果表明,所有反演计算结果均与实测结果吻合,且地层电阻率的吻合程度最高,高分辨率三侧向资料的反演比普通三侧向资料更为精细。