CN102562047B - 阵列感应仪器居中情况下的井眼环境校正系统及校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阵列感应仪器居中情况下的井眼环境校正系统。属于井眼环境校正系统领域。该系统包括仪器测量装置及井眼环境校正模块，经仪器测量装置测井得到的阵列感应测量信号输送至井眼环境校正模块进行测量值的井眼环境校正处理，从而完成阵列感应仪器居中情况下测量信号的井眼环境校正；仪器测量装置由阵列感应测井仪器和地面记录仪器车组成；井眼环境校正模块包括测量信号存储单元、分辨率匹配单元、井眼影响计算单元和井眼环境校正单元。本发明公开了一种阵列感应仪器居中情况下的井眼环境校正方法。本发明对测量信号不需要进行趋附效益校正，且在有限厚层情况下，能够实现有限厚层的井眼环境校正，有效消除井眼环境的影响。

Description

阵列感应仪器居中情况下的井眼环境校正系统及校正方法

技术领域

本发明涉及一种石油勘探测井仪器的井眼环境校正方法，特别是一种阵列感应测井仪器在井中居中情况下的井眼环境校正系统及其校正方法。

背景技术

阵列感应测井是采用电磁感应原理来测量地层电阻率的一种测井技术。阵列感应测井仪器被用于确定裸眼井周围地层的电阻率，该阵列感应仪器通过其上配置的线圈系发射线圈向地层发射信号，并由线圈系接收线圈接收由地层产生的测量信号。阵列感应测井的主要目的是测量地层的真电阻率，但在测井过程中不可避免要受到井眼环境的影响，且线圈系中不同子阵列在测量过程中受到的井眼影响不同，线圈系间距越短的子阵列受到的井眼影响越大，因此为了得到准确的地层真电阻率，必须在仪器测量响应中消除井眼环境的影响，即进行井眼环境的校正。尤其在低电阻率泥浆、大井眼等恶劣井眼环境下，井眼环境校正的效果决定了后续信号合成处理的电阻率数值及曲线关系。不同的井眼环境校正方法得到的校正效果不同，因此选择井眼校正方法尤为重要。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

国外Schlumberger文献公布的井眼校正方法是：阵列感应仪器居中情况下井眼影响是泥浆电导率、井眼尺寸和地层电导率的函数，对每个变量在很宽范围内进行阵列感应的大量数值模拟，计算井眼响应数据库，然后用复杂的多项式拟合该数据库。在实际测井中，用拟合的多项式计算井眼响应，用4个短子阵列的测量值进行最小二乘非线性反演泥浆电导率、井眼尺寸和地层电导率，然后对所有阵列信号进行井眼环境校正。该方法的缺陷是：阵列感应井眼校正采用的是逐点处理，要同时使用4个短子阵列测量值，理论上要求4个短子阵列具有同样的纵向分辨率，但是，4个短子阵列间距不同，具有不同的纵向分辨率，在有限厚层情况下(小于仪器分辨率)，4个子阵列测量信号数值的分离是井眼和围岩影响共同作用的结果，直接使用这4个短子阵列信号不能有效实现有限厚层的井眼校正。

Baker Atlas的高分辨率感应测井仪器HDIL中采用了基于数据库的自适应井眼校正方法，用样条函数拟合计算井眼响应，井眼校正前的数据必须进行趋肤效应校正，不适合于未进行趋肤效应校正数据的井眼影响校正。Halliburton的高分辨率阵列感应HRAI中采用基于几何因子数据库的自适应井眼影响校正方法，大井眼和低泥浆电阻率时校正误差较大。

发明内容

为了有效地消除井眼环境的影响，本发明实施例提供了一种石油勘探设备～阵列感应测井仪，当仪器在井中居中情况下的井眼环境校正方法，该方法不需要预先进行趋肤效应校正，并且能够在有限厚层情况下有效地消除井眼环境的影响。

所述技术方案如下：

一种阵列感应仪器居中情况下的井眼环境校正系统，其特征在于：包括仪器测量装置及井眼环境校正模块，经仪器测量装置测井得到的阵列感应测量信号输送至井眼环境校正模块进行测量值的井眼环境校正处理，从而完成阵列感应仪器居中情况下测量信号的井眼环境校正：

所述仪器测量装置由阵列感应测井仪器和地面记录仪器车组成，用于提供仪器测量信号；

所述井眼环境校正模块包括测量信号存储单元、分辨率匹配单元、井眼影响计算单元和井眼环境校正单元；测量信号存储单元存储由阵列感应测井仪器在井中测量得到的信号，测量信号存储单元并将该测量信号数据分别传输至分辨率匹配单元及井眼环境校正单元；其中，分辨率匹配单元进行信号分辨率的匹配处理，该分辨率匹配单元中设有分辨率匹配滤波器库，经分辨率匹配处理后的信号传输至井眼影响计算单元进行井眼环境校正参数的计算，计算后参数传输至井眼环境校正单元；同时，井眼环境校正单元将该经计算后的传输数据与测量信号存储单元存储的测量信号进行井眼环境的校正处理，从而完成测量信号的井眼环境校正。

所述井眼环境的校正处理是将测量信号存储单元存储的测量信号与经井眼影响计算单元计算后的传输数据之差得到井眼环境校正后的测量信号：

${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{bhc}}^j={\mathrm{\σ}}_a^j-{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{am}}^j({\mathrm{\σ}}_m,\mathrm{Cal},{\mathrm{\σ}}_f)$ ①

式中，为第j个子阵列井眼校正后的测量信号，为第j个子阵列测量信号，为第j个子阵列井眼影响信号。

所述分辨率匹配滤波器库是基于若干背景电导率建立的滤波器集合。其中针对特定背景电导率，所述分辨率匹配滤波器库确定方法按照下述公式实现：

$t\left(z\right)=\underset{z^{/}=z_{\min }}{\overset{z^{/}=z_{\max }}{\mathrm{\Σ}}}w(z^{/},{\mathrm{\σ}}_b)g_{\mathrm{GianR}}(z-z^{/},{\mathrm{\σ}}_b)$ ②

式中，t(z)为目标高斯函数，w(z^/，σ_b)为分辨率匹配滤波器，  g_GianR(z-z^/，σ_b)为子阵列纵向微分Gianzero几何因子实部，该项是地层背景电导率σ_b的非线性函数；z^/＝z_min～z_max为测量信号处理的窗口范围；

对公式②进行离散化，然后采用最小二乘最优化方法实现分辨率匹配滤波器库的设计；

t(z)由下述表达式表示：

$t\left(z\right)=\frac{1.65}{w_z\sqrt{2\mathrm{\π}}}{e}^{-\frac{1}{2}{\left(\frac{1.65z}{w_z}\right)}^2}$ ③

参数w_z为目标子阵列纵向响应函数90％的主瓣信号对应的宽度，目标子阵列选择探测深度大于常规最大井眼半径3倍的子阵列为目标子阵列。

所述分辨率匹配滤波器库生成相应的匹配滤波器，当时，该相应的匹配滤波器由下述公式实现：

$w_b^j(z^{/},{\mathrm{\σ}}_b)=a_2{w}^j(z^{/},{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{bi}})+a_1{w}^j(z^{/},{\mathrm{\σ}}_{b(i+1)})$ ④

式中，w^j(z^/，σ_bi)和w^j(z^/，σ_b(i+1))分别是背景电导率和对应的第j个子阵列的分辨率匹配滤波器；a₁和a₂由下式计算得到：

$a_1=\frac{\ln {\mathrm{\σ}}_b^j-\ln {\mathrm{\σ}}_{\mathrm{bi}}^j}{\ln {\mathrm{\σ}}_{b(i+1)}^j-\ln {\mathrm{\σ}}_{\mathrm{bi}}^j}---(4\_1)$

a₂＝1-a₁    (4_2)

式中，为计算的第j个子阵列背景地层电导率，为第j个子阵列第i个节点背景电导率，为第j个子阵列第i+1个节点背景电导率。

所述井眼影响计算单元包括井眼影响库、均值响应库以及辅助测量参数单元，井眼响应库和均值响应库是依据阵列感应仪器进行正演模拟计算建立的；井眼影响计算单元是在辅助测量参数泥浆电阻率Rm、井径Cal给定的基础上，给定计算精度要求，选定阵列感应短阵列测量信号作为优化计算数据，计算仪器测量响应与给定参数模型预测响应的最小二乘方数值，得到井眼影响数值。

所述计算仪器测量响应与给定参数模型预测响应，第j个子阵列的模型响应计算公式如下式所示：

${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{am}}^j({\mathrm{\σ}}_m,\mathrm{Cal},{\mathrm{\σ}}_f)={\mathrm{\σ}}_{\mathrm{mbh}}^j({\mathrm{\σ}}_m,\mathrm{Cal},{\mathrm{\σ}}_f)+{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{ahomo}}^j\left({\mathrm{\σ}}_f\right)$ ⑤

式中，为第j个子阵列模型预测响应，为第j个子阵列的井眼影响，由井眼影响库单元(8)计算；为第j个子阵列均匀地层响应，由均质响应库单元(9)计算；σ_m是井眼泥浆电导率；Cal是井眼直径或钻头直径；σ_f是地层电导率。

所述优化迭代计算是通过初始泥浆电阻率Rm、井径Cal及бf值的优化迭代，该优化迭代按照下述表达式来进行：

$E\left({\mathrm{\σ}}_f\right)=\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{|{\mathrm{\σ}}_a^j-{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{am}}^j({\mathrm{\σ}}_m,\mathrm{Cal},{\mathrm{\σ}}_f)|}^2}{{\mathrm{\ϵ}}^j}$ ⑥

式中，E是给定迭代精度；是第j个线圈测量得到的实部信号；是第j个子阵列的模型预测响应；ε^j是第j个线圈测量信号的估计方差；N是最小化过程中所用子阵列信号的数目。

所述泥浆电阻率Rm由泥浆电阻率测井仪测量得到，井径Cal由井径测量仪得到。

本发明还提供了一种阵列感应仪器居中情况下的井眼环境校正方法，该方法包括下述步骤：

1)由阵列感应测井仪器和地面仪器车进行测井资料的获取，得到仪器测量响应信号；

2)测量信号存储单元实现对测量信号的存储；并将该测量信号数据分别传输至分辨率匹配单元及井眼环境校正单元；

3)分辨率匹配单元首先估算每个子阵列测量信号的背景地层电导率

4)根据步骤3)计算的背景地层电导率，使用分辨率匹配滤波器库生成相应的匹配滤波器；

5)分辨率匹配单元实现不同子阵列的分辨率匹配处理，将计算得到的滤波器与对应子阵列的测量信号进行褶积，同样方法对所有子阵列逐点进行处理，完成全井段测量信号的分辨率匹配处理；

6)井眼影响计算单元对分辨率匹配处理后的测量信号选择井眼影响计算最优化子阵列，选择原则是井眼影响较大的子阵列；

7)井眼影响计算单元同时给定迭代精度和初始背景电导率；

8)井眼影响计算单元计算选定线圈系给定参数的模型预测响应；

9)调整参数，进行优化迭代；

10)判定步骤9)的误差平方和是否满足误差精度要求：如果满足，则得到井眼影响数值，进入下一步骤；如果不满足，则进行井眼影响参数的调整优化，优化后参数重复步骤8)～10)；

11)输出井眼影响数值；

12)进行测量值井眼环境校正，该井眼环境的校正处理是将测量信号存储单元存储的测量信号与经步骤11)计算后的传输数据之差得到井眼环境校正后的测量信号：该测量信号通过下式实现：

${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{bhc}}^j={\mathrm{\σ}}_a^j-{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{am}}^j({\mathrm{\σ}}_m,\mathrm{Cal},{\mathrm{\σ}}_f)$ ①

式中，为第j个子阵列井眼校正后的测量信号，为第j个子阵列测量信号，为第j个子阵列井眼影响信号。

本发明的井眼环境校正方法可以应用于其它阵列感应仪器的井眼环境校正中。

本发明的特点在于：

由于本发明构建了分辨率匹配滤波器库，通过下述方法来实现阵列感应测井仪的居中井眼环境校正。

(1)确定背景电导率分段。根据地层电导率的测量范围和综合考虑各子阵列的趋肤效应非线性影响情况，将电导率分为若干段。本发明中地层电导率范围为0-10S/m，电导率分为1 3段：0.001、0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、3.5、5.0、7.0和10.0S/m。该电导率分段同时也是背景电导率分段。

(2)确定目标高斯函数。分析阵列感应仪器各子阵列响应函数的径向探测深度和纵向分辨率特性，取探测深度大于常规最大井眼半径3倍的子阵列为目标子阵列。如，常规最大井径为0.2m时，目标子阵列的探测深度大于0.6m。根据目标子阵列纵向响应函数的分辨率特性初步选择式③高斯函数的参数w_z。

$t\left(z\right)=\frac{1.65}{w_z\sqrt{2\mathrm{\π}}}{e}^{-\frac{1}{2}{\left(\frac{1.65z}{w_z}\right)}^2}$ ③

然后根据公式②用最小二乘最优化方法将目标子阵列的纵向响应函数变换为高斯函数的滤波器，分析滤波器系数的波动特性，如果滤波器系数平方和远大于(或远小于)1，重新选择参数w_z。当滤波器系数平方和接近1时的参数w_z对应的高斯函数确定为目标高斯函数。

(3)设计分辨率匹配滤波器库。在每个背景电导率分段处，用最小二乘最优化方法分别设计将子阵列响应函数匹配到目标高斯函数的滤波器，所有背景电导率和所有子阵列的滤波器就构成了分辨率匹配滤波器库。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过采取上述手段对测量信号不需要进行趋附效益校正，且在有限厚层情况下(小于仪器分辨率)，能够有效实现有限厚层的井眼环境校正，有效消除井眼环境的影响。

附图说明

图1是本发明提供的阵列感应井眼环境校正系统示意图；

图2是本发明提供的阵列感应井眼校正方法流程图；

图3是阵列感应仪器(AIT)地层背景电导率为0.1ms/m时6组短阵列分辨率匹配滤波器波形图；

图4是本发明井眼校正方法合成曲线与与现有技术处理效果对比图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例1

本发明实施例提供一种阵列感应测井仪的居中井眼环境校正系统，如图1所示，阵列感应井眼环境校正系统如图所示，该系统主要由两个环节组成：仪器测量装置1、井眼环境校正模块2。经仪器测量装置1测井得到的阵列感应测量信号输送至井眼环境校正模块2进行测量值的井眼环境校正处理，从而完成阵列感应仪器居中情况下测量信号的井眼环境校正。

其中，仪器测量装置1由阵列感应测井仪器和地面记录仪器车组成，用于提供仪器测量信号；

其中，井眼环境校正模块2包括测量信号存储单元3、分辨率匹配单元4、井眼影响计算单元5和井眼环境校正单元6；测量信号存储单元3存储由阵列感应测井仪器在井中测量得到的信号，并将该测量信号数据分别传输至分辨率匹配单元4及井眼环境校正单元6；其中，分辨率匹配单元4进行信号分辨率的匹配处理，该分辨率匹配单元4中设有分辨率匹配滤波器库7，经分辨率匹配处理后的信号传输至井眼影响计算单元5进行井眼环境校正量的计算，计算后参数传输至井眼环境校正单元6；同时，井眼环境校正单元6将该经计算后的传输数据与测量信号存储单元3存储的测量信号进行井眼环境的校正处理，从而完成测量信号的井眼环境校正；该井眼环境的校正处理是将测量信号存储单元3存储的测量信号与经井眼影响计算单元5计算后的传输数据进行差值计算，得到井眼环境校正后的测量信号：

${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{bhc}}^j={\mathrm{\σ}}_a^j-{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{am}}^j({\mathrm{\σ}}_m,\mathrm{Cal},{\mathrm{\σ}}_f)$ ①

其中：为第j个子阵列井眼校正后的测量信号，为第j个子阵列测量信号，为第j个子阵列井眼影响。

作为本发明系统的改进，分辨率匹配滤波器库7是以高斯函数为基函数，结合阵列感应仪器线圈系参数和地层电导率范围综合建立的。

该分辨率匹配滤波器库7确定方法按照下述公式实现：

$t\left(z\right)=\underset{z^{/}=z_{\min }}{\overset{z^{/}=z_{\max }}{\mathrm{\Σ}}}w(z^{/},{\mathrm{\σ}}_b)g_{\mathrm{GianR}}(z-z^{/},{\mathrm{\σ}}_b)$ ②

其中：t(z)为目标高斯函数，w(z^/，σ_b)为分辨率匹配滤波器，  g_GianR(z-z^/，σ_b)为子阵列纵向微分几何因子实部，该项是背景地层电导率σ_b的非线性函数；z/＝z_min～z_max为处理测量信号的窗口范围；

本实施例中对σ_b建立了14个子阵列在13个背景电导率(0.001、0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、3.5、5.0、7.0和10.0S/m)的分辨率匹配滤波器库。

对公式②进行离散化，然后采用最小二乘最优化方法实现分辨率匹配滤波器库的设计；

t(z)由下述表达式表示：

$t\left(z\right)=\frac{1.65}{w_z\sqrt{2\mathrm{\π}}}{e}^{-\frac{1}{2}{\left(\frac{1.65z}{w_z}\right)}^2}$ ③

参数w_z为目标子阵列纵向响应函数90％的主瓣信号对应的宽度，目标子阵列选择测深度大于常规最大井眼半径3倍的子阵列为目标子阵列。

所述分辨率匹配滤波器库7生成相应的匹配滤波器，当时，该相应的匹配滤波器由下述公式实现：

$w_b^j(z^{/},{\mathrm{\σ}}_b)=a_2{w}^j(z^{/},{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{bi}})+a_1{w}^j(z^{/},{\mathrm{\σ}}_{b(i+1)})$ ④

式中，w^j(z^/，σ_bi)和w^j(z^/，σ^b(i+1))分别是背景电导率和对应的第j个子阵列的分辨率匹配滤波器；a₁和a₂由下式计算得到

$a_1=\frac{\ln {\mathrm{\σ}}_b^j-\ln {\mathrm{\σ}}_{\mathrm{bi}}^j}{\ln {\mathrm{\σ}}_{b(i+1)}^j-\ln {\mathrm{\σ}}_{\mathrm{bi}}^j}---(4\_1)$

a₂＝1-a₁       (4_2)

式中，为步骤3)计算的第j个子阵列背景地层电导率，为第j个子阵列第i个节点背景电导率，为第j个子阵列第i+1个节点背景电导率。

所述井眼影响计算单元5与井眼影响库8、均值响应库9以及辅助测量参数单元10连接，井眼响应库8和均值响应库9是依据阵列感应仪器进行正演模拟计算建立的；井眼影响计算单元5是在辅助测量参数泥浆电阻率Rm、井径Cal给定的基础上，给定计算精度要求，选定阵列感应短阵列测量信号作为优化计算数据，计算仪器测量响应与给定参数模型预测响应的最小二乘方数值，得到井眼影响参数数值。

上述计算仪器测量响应与给定参数模型预测响应，第j个子阵列的模型预测响应计算公式如下式所示：

${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{am}}^j({\mathrm{\σ}}_m,\mathrm{Cal},{\mathrm{\σ}}_f)={\mathrm{\σ}}_{\mathrm{mbh}}^j({\mathrm{\σ}}_m,\mathrm{Cal},{\mathrm{\σ}}_f)+{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{ahomo}}^j\left({\mathrm{\σ}}_f\right)$ ⑤

式中，为第j个子阵列模型预测响应，为第j个子阵列的井眼影响，由井眼影响库单元(8)计算；为第j个子阵列均匀地层响应，由均质响应库单元(9)计算；σ_m是井眼泥浆电导率；Cal是井眼直径或钻头直径；σ_f是地层电导率。

上述优化迭代计算是通过初始泥浆电阻率Rm、井径Cal及бf值的优化迭代，该优化迭代按照下述表达式来进行：

$E\left({\mathrm{\σ}}_f\right)=\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{|{\mathrm{\σ}}_a^j-{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{am}}^j({\mathrm{\σ}}_m,\mathrm{Cal},{\mathrm{\σ}}_f)|}^2}{{\mathrm{\ϵ}}^j}$ ⑥

式⑥中，E是给定迭代精度；是第j个线圈测量得到的实部信号；是第j个子阵列的模型预测响应；ε^j是第j个线圈测量信号的估计方差；N是最小化过程中所用子阵列信号的数目。

该泥浆电阻率Rm由泥浆电阻率测井仪测量得到，井径Cal由井径测量仪得到。

实施例2

本发明实施例提供一种阵列感应测井仪的居中井眼环境校正方法，如图2所示，下面通过本发明给出的阵列感应仪器居中情况下的井眼环境校正方法来详细说明本发明的具体实施方式。

该阵列感应仪器居中情况下的井眼环境校正方法包括下述步骤：

201：由阵列感应测井仪器和地面仪器车进行测井资料的获取，得到仪器测量响应信号；

202：测量信号存储单元3实现对测量信号的存储；并将该测量信号数据分别传输至分辨率匹配单元4及井眼环境校正单元6；

203：分辨率匹配单元4首先估算每个子阵列测量信号的背景地层电导率估算是对每个子阵列中的若干点数值进行平均取值，本实施例采取7点或5点数值进行平均取值；

204：根据步骤203计算的地层背景电导率，使用分辨率匹配滤波器库7生成相应的匹配滤波器，当时，该相应的匹配滤波器由下述公式实现：

$w_b^j=a_2{w}_{\mathrm{bi}}^j+a_1{w}_{b(i+1)}^j$ ④

式④中，和分别是背景电导率和对应的第j个子阵列的分辨率匹配滤波器；，a₁和a₂由下式计算得到：

$a_1=\frac{\ln {\mathrm{\σ}}_b^j-\ln {\mathrm{\σ}}_{\mathrm{bi}}^j}{\ln {\mathrm{\σ}}_{b(i+1)}^j-\ln {\mathrm{\σ}}_{\mathrm{bi}}^j}---(4\_1)$

a₂＝1-a₁    (4_2)

式(4_1)中为步骤3)计算的第j个子阵列背景地层电导率，为第j个子阵列第i个节点背景电导率，为第j个子阵列第i+1个节点背景电导率。

205：分辨率匹配单元4实现不同子阵列的分辨率匹配处理，将公式④计算得到的滤波器与对应子阵列的测量信号进行褶积，同样方法对所有子阵列逐点进行处理，完成全井段8个子阵列测量信号的分辨率匹配处理；

206：井眼影响计算单元5对分辨率匹配处理后的测量信号选择井眼影响计算最优化子阵列，选择原则是井眼影响较大的子阵列；

本实施例确定径向探测深度小于常规井径3倍的子阵列作为计算井眼影响优化子阵列，即探测深度较浅的6条测量信号。

207：井眼影响计算单元5同时给定迭代精度和初始背景电导率；

通常给定迭代精度为0.001～0.000001，本例中优选给定迭代精度为0.0001，通常给定初始地层背景电导率为0.001ms/m～10ms/s，本例中优选给定初始地层背景电导率为0.1ms/m。

208：井眼影响计算单元5计算选定线圈系给定参数的模型预测响应，第j个子阵列的模型预测响应计算公式如下式所示：

${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{am}}^j({\mathrm{\σ}}_m,\mathrm{Cal},{\mathrm{\σ}}_f)={\mathrm{\σ}}_{\mathrm{mbh}}^j({\mathrm{\σ}}_m,\mathrm{Cal},{\mathrm{\σ}}_f)+{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{ahomo}}^j\left({\mathrm{\σ}}_f\right)$ ⑤

式⑥中，为第j个子阵列模型预测响应，为第j个子阵列的井眼影响，由井眼影响库单元(8)计算；为第j个子阵列均匀地层响应，由均质响应库单元(9)计算；σ_m是井眼泥浆电导率；Cal是井眼直径或钻头直径；σ_f是地层电导率。

209：调整参数，进行优化迭代，该优化迭代通过下式实现：

$E\left({\mathrm{\σ}}_f\right)=\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{|{\mathrm{\σ}}_a^j-{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{am}}^j({\mathrm{\σ}}_m,\mathrm{Cal},{\mathrm{\σ}}_f)|}^2}{{\mathrm{\ϵ}}^j}$ ⑥

式⑥中E是给定迭代精度，是第j个线圈测量得到的实部信号，是第j个子阵列的模型预测响应，ε^j是第j个线圈测量信号的估计方差；N是最小化过程中所用子阵列信号的数目；

本实施例使用了六组短阵列测量信号来优化计算井眼影响参数，即N为6，ε^j均为1。

210：判定步骤209的误差平方和是否满足误差精度要求：如果满足，则得到井眼影响参数数值，进入下一步骤；如果不满足，则进行井眼影响参数的调整优化，优化后参数重复步骤8)～10)；

211：输出井眼影响数值；

212：进行测量值井眼环境校正，该井眼环境的校正处理是将测量信号存储单元3存储的测量信号与经步骤211计算后的传输数据之差得到井眼环境校正后的测量信号：该测量信号通过下式实现：

${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{bhc}}^j={\mathrm{\σ}}_a^j-{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{am}}^j({\mathrm{\σ}}_m,\mathrm{Cal},{\mathrm{\σ}}_f)$ ①

式中，为第j个子阵列井眼校正后的测量信号，为第j个子阵列测量信号，为第j个子阵列井眼影响信号。

本发明的井眼环境校正方法可以应用于其它阵列感应仪器的井眼环境校正中。

图3是阵列感应仪器(AIT)地层背景电导率为0.1ms/m时6组短阵列分辨率匹配滤波器波形图。

图4是本发明井眼校正方法处理结果与现有技术处理结果对比图，从对比图可知：本发明处理结果曲线在薄层很好地改善了现有技术由于分辨率差异所带来的短阵列校正异常现象，使校正结果更符合理论规律。

以上实施例提供的技术方案中的全部或部分内容可以通过软件编程实现，其软件程序存储在可读取的存储介质中，存储介质例如：计算机中的硬盘、光盘或软盘。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种阵列感应仪器居中情况下的井眼环境校正系统，其特征在于，所述系统包括：仪器测量装置(1)及井眼环境校正模块(2)，经仪器测量装置(1)测井得到的阵列感应测量信号输送至井眼环境校正模块(2)进行测量值的井眼环境校正处理，从而完成阵列感应仪器居中情况下测量信号的井眼环境校正；

所述仪器测量装置(1)由阵列感应测井仪器和地面记录仪器车组成，用于提供仪器测量信号；

所述井眼环境校正模块(2)包括测量信号存储单元(3)、分辨率匹配单元(4)、井眼影响计算单元(5)和井眼环境校正单元(6)；

测量信号存储单元(3)存储由阵列感应测井仪器在井中测量得到的信号，并将该测量信号数据分别传输至分辨率匹配单元(4)及井眼环境校正单元(6)；

其中，分辨率匹配单元(4)进行信号分辨率的匹配处理，该分辨率匹配单元(4)中设有分辨率匹配滤波器库(7)，经分辨率匹配处理后的信号传输至井眼影响计算单元(5)进行井眼环境校正量的计算，计算后数值传输至井眼环境校正单元(6)；

井眼环境校正单元(6)将该经计算后的传输数据与测量信号存储单元(3)存储的测量信号进行井眼环境的校正处理，从而完成测量信号的井眼环境校正；

所述分辨率匹配滤波器库(7)是基于若干背景电导率建立的滤波器集合，其中针对特定背景电导率分辨率匹配滤波器的确定方法按照下述公式实现：

$t\left(z\right)=\underset{z^{/}=z_{\min }}{\overset{z^{/}=z_{\max }}{\mathrm{\Σ}}}w(z^{/},{\mathrm{\σ}}_b)g_{\mathrm{GianR}}(z-z^{/},{\mathrm{\σ}}_b)$

式中，t(z)为目标高斯函数，w(z^/,σ_b)为分辨率匹配滤波器，g_GianR(z-z^/,σ_b)为子阵列纵向微分几何因子实部；z^/＝z_min～z_max为测量信号处理的窗口范围；

将上式进行离散化，然后采用最小二乘法实现分辨率匹配滤波器库的设计；

t(z)由下述表达式表示：

$t\left(z\right)=\frac{1.65}{w_z\sqrt{2\mathrm{\π}}}{e}^{{-\frac{1}{2}\left(\frac{1.65z}{w_z}\right)}^2}$

式中，参数w_z为目标高斯函数纵向响应90％的主瓣信号对应的宽度，目标高斯函数的探测深度选择大于常规最大井眼半径3倍。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述井眼环境的校正处理是将测量信号存储单元(3)存储的测量信号与经井眼影响计算单元(5)计算后的传输数据进行差值计算，得到井眼环境校正后的测量信号：

${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{bhc}}^j={\mathrm{\σ}}_a^j-{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{am}}^j({\mathrm{\σ}}_m,\mathrm{Cal},{\mathrm{\σ}}_f)$

式中，为第j个子阵列井眼校正后的测量信号，为第j个子阵列测量信号，为第j个子阵列井眼影响信号。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述分辨率匹配滤波器库(7)生成相应的匹配滤波器，当则相应的匹配滤波器由下述公式实现：

$w_b^j(z^{/},{\mathrm{\σ}}_b)=a_2{w}^j(z^{/},{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{bi}})+a_1{w}^j(z^{/},{\mathrm{\σ}}_{b(i+1)})$

式中，为背景电导率σ^j _b对应的第j个子阵列的分辨率匹配滤波器，w^j(z^/,σ_bi)和w^j(z^/,σ_b(i+1))分别是背景电导率和对应的第j个子阵列的分辨率匹配滤波器；a₁和a₂由下式计算得到：

$a_1=\frac{1n{\mathrm{\σ}}_b^j-1n{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{bi}}^j}{1n{\mathrm{\σ}}_{b(i+1)}^j-1n{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{bi}}^j}$

a₂＝1-a₁

式中，为计算的第j个子阵列背景地层电导率，为第j个子阵列第i个节点背景电导率，为第j个子阵列第i+1个节点背景电导率。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：该系统还包括井眼影响库(8)、均值响应库(9)以及辅助测量参数单元(10)，为所述井眼影响计算单元(5)提供相应数据，井眼影响库(8)和均值响应库(9)是依据阵列感应仪器进行正演模拟计算建立的；井眼影响计算单元(5)是在泥浆电阻率Rm、井眼直径Cal两个辅助测量参数给定的基础上，给定计算精度要求，选定阵列感应短阵列测量信号作为优化迭代计算数据，计算仪器测量响应与给定参数模型预测响应的最小二乘方数值，得到井眼影响数值。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述计算仪器测量响应与给定参数模型预测响应，第j个子阵列的模型预测响应按照下述表达式实现：

${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{am}}^j({\mathrm{\σ}}_m,\mathrm{Cal},{\mathrm{\σ}}_f)={\mathrm{\σ}}_{\mathrm{mbh}}^j({\mathrm{\σ}}_m,\mathrm{Cal},{\mathrm{\σ}}_f)+{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{ahomo}}^j\left({\mathrm{\σ}}_f\right)$

式中，为第j个子阵列模型预测响应，为第j个子阵列的井眼影响，由井眼影响库(8)计算；为第j个子阵列均匀地层响应，由均值响应库(9)计算；σ_m是井眼泥浆电导率；Cal是井眼直径；σ_f是地层电导率。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述优化迭代计算是通过泥浆电阻率Rm、井眼直径Cal及σ_f值的优化迭代，该优化迭代按照下述表达式来进行：

$E\left({\mathrm{\σ}}_f\right)=\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{|{\mathrm{\σ}}_a^j-{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{am}}^j({\mathrm{\σ}}_m,\mathrm{Cal},{\mathrm{\σ}}_f)|}^2}{{\mathrm{\ϵ}}^j}$

式中，E是给定迭代精度；σ_f是地层电导率；是第j个线圈测量得到的实部信号；是第j个子阵列的模型预测响应；ε^j是第j个线圈测量信号的估计方差；N是最小化过程中所用子阵列信号的数目。

7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述泥浆电阻率Rm由泥浆电阻率测井仪测量得到，井眼直径Cal由井径测量仪得到。

8.基于权利要求1-7任一项所述的阵列感应仪器居中情况下的井眼环境校正系统的一种阵列感应仪器居中情况下的井眼环境校正方法，其特征在于：该方法包括下述步骤：

1)由阵列感应测井仪器和地面仪器车进行测井资料的获取，得到阵列感应仪器测量信号；

2)测量信号存储单元(3)实现对所述测量信号的存储；并将该测量信号数据分别传输至分辨率匹配单元(4)及井眼环境校正单元(6)；

3)分辨率匹配单元(4)首先估算每个子阵列测量信号的背景地层电导率

4)根据步骤3)估算的背景地层电导率，使用分辨率匹配滤波器库(7)生成相应的匹配滤波器；

5)分辨率匹配单元(4)实现不同子阵列的分辨率匹配处理，将步骤4)中计算得到的匹配滤波器与对应子阵列的测量信号进行褶积计算，同样方法对所有子阵列逐点进行处理，完成全井段测量信号的分辨率匹配处理；

6)井眼影响计算单元(5)对分辨率匹配处理后的测量信号选择井眼影响计算最优化子阵列，选择原则是选择井眼影响较大的子阵列；

7)井眼影响计算单元(5)同时给定迭代误差精度和初始背景电导率；

8)井眼影响计算单元(5)计算选定线圈系给定参数的模型响应；

9)计算选定线圈系测量响应与模型预测响应的最小二乘方数值，调整参数，进行优化迭代；

10)判定步骤9)的最小二乘方数值是否满足误差精度要求：如果满足，则得到井眼影响数值，进入下一步骤；如果不满足，则进行井眼影响参数的调整优化，优化后参数重复步骤8)～10)；

11)输出井眼影响数值；

12)进行测量信号的井眼环境校正，该井眼环境的校正处理是将测量信号存储单元(3)存储的测量信号与经步骤11)计算后的传输数据之差得到井眼环境校正后的测量信号：该测量信号通过下式实现：

${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{bhc}}^j={\mathrm{\σ}}_a^j-{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{am}}^j({\mathrm{\σ}}_m,\mathrm{Cal},{\mathrm{\σ}}_f)$

式中，为第j个子阵列井眼校正后的测量信号，为第j个子阵列测量信号，为第j个子阵列井眼影响。