CN104895561A - 基于并行计算技术的随钻电阻率测井联合反演方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于并行计算技术的随钻电阻率测井联合反演方法，包括以下步骤：A.载入随钻电阻率测井数据；B.对测井曲线光滑滤波、自动分层；C.根据曲线分离程度选取地层模型侵入深度、侵入带电阻率、地层电阻率初始值；D.采用有限元素法，基于多核并行或GPU并行计算技术，计算实测曲线相应深度点的随钻电阻率测井响应；E.计算正演仿真响应值与实测数据相对误差，若相对误差小于设定阈值，则输出该模型值作为反演结果，若否，则根据马奎特迭代算法计算模型改变量，重置地层模型参数，返回步骤D，直至输出反演结果。本发明反演计算速度快、精度高，适用于泥浆侵入严重的情况，可为储层评价与储层污染程度评估提供技术保障。
Description
技术领域
本发明涉及一种电阻率测井反演方法，具体是一种基于并行计算技术的随钻电阻率测井联合反演方法。
背景技术
随钻电阻率测井是一种电磁波传播测井技术，以单发双收的三线圈系结构为基本结构单元，记录两接收线圈的幅度衰减与相位移，经电阻率工程转换，分别得到随钻测井的幅度衰减电阻率和相位移电阻率。如斯伦贝谢公司ARC675电阻率测井仪器，有16in至40in五种不同源距、2MHz和400KHz两种工作频率，共测量幅度衰减电阻率和相位移电阻率P16H等20条视电阻率曲线。随钻电阻率测井各条视电阻率曲线具有不同的探测深度和分辨率，层厚、泥浆侵入等测井环境对测井响应具有非线性的综合影响，需要对视电阻率进行整体反演才能获得地层真电阻率。在海上油气田，随钻电阻率测井受泥浆低侵影响明显，特别是常用的高频相位移电阻率曲线探测深度较浅而存在定性判别误差，需要结合幅度衰减电阻率曲线开展反演，多曲线多参数反演已成为电阻率反演的趋势。计算速度慢成为电阻率反演工程应用的技术瓶颈，多核并行、GPU并行计算技术为突破这一瓶颈提供了可能。
目前业界对于随钻电阻率反演主要有以下几种方法：（1）图版校正法：根据仪器相应的解释图版逐步进行井眼、相对夹角(井斜角或地层倾角)、非均质各向异性等环境影响校正、介电影响校正、围岩(层厚)影响校正及泥浆侵入校正；（2）针对围岩影响而提高分辨率的反褶积算法或一维迭代反演；（3）基于测井响应数据库的快速反演：设计地层模型并利用正演仿真建立测井响应数据库，根据实际测井响应查询数据库中与之匹配的模型响应所对应地层模型参数；（4）基于正演采用解析法（格林函数法）或混合法（数值模式匹配法）的二维迭代反演方法。
上述随钻电阻率反演方法存在以下缺点：（1）图版校正法工作量大、步骤繁琐、精度差，无法去除测井环境对测井响应的非线性的综合影响；（2）反褶积或一维迭代反演方法不适用于存在泥浆侵入的情形；（3）基于测井响应数据的快速反演，精度依赖于反演数据库的丰富程度，由于数据库的有限和离散，在泥浆侵入严重的情况下反演存在明显的不适定性；（4）现有的二维迭代反演方法，为获取较快的计算速度，基于正演采用解析法（格林函数法）或混合法（数值模式匹配法）实现，大尺度的不规则的复杂模型下计算精度差；（5）现有的反演方法采用部分测井曲线，没有充分利用测井信息，在泥浆侵入严重的情况下反演存在明显的不适定性。
发明内容
为了克服上述之不足，本发明目的在于提供一种计算速度能满足工程应用需求、并且精度高的基于并行计算技术的随钻电阻率测井联合反演方法。
一种基于并行计算技术的随钻电阻率测井联合反演方法，包括以下步骤：
A、载入随钻电阻率测井数据，包括所有工作频率下的相位移和幅度衰减电阻率的测井曲线；
B、对测井曲线光滑滤波、自动分层；
C、根据测井曲线的分离程度选取地层模型侵入深度、侵入带电阻率、地层电阻率初始值；
D、采用有限元素法，基于多核并行或GPU并行计算技术，计算实测曲线的相应深度点的随钻电阻率测井响应；
E、计算正演仿真响应值与实测曲线的实测数据相对误差，若相对误差小于设定阈值，则输出该模型值作为反演结果，若否，则根据马奎特迭代算法计算模型改变量，重置地层模型参数，返回步骤D，直至输出反演结果。
进一步地，所述步骤D中采用8核计算机计算时间少于2小时每50m井段。
进一步地，所述步骤D中采用GPU并行计算技术，利用25个进程，时间少于0.5小时每50m井段。
进一步地，所述步骤E中所述计算正演仿真响应值与实测数据的相对误差是指计算所有工作频率下所有源距正演仿真响应值与实测数据的相对误差。
本发明的有益效果：由于采用上述的开发方法，本发明具有以下优点：
（1）验证表明反演计算精度高：正演采用有限元算法、反演采用基于马奎特迭代算法的联合反演方法，时间推移（随钻测量的和复测的）测井资料反演成果对比显示分别反演的地层电阻率相对误差小于10%。
（2）验证表明反演计算置信度高，适用于泥浆侵入严重的情况：正演采用有限元算法、反演采用基于马奎特迭代算法的联合反演方法，理论计算不同侵入深度模型的结果显示侵入半径、侵入带电阻率、地层电阻率等地层模型参数反演误差小于3%，表明本发明提供的方法对于泥浆侵入严重（侵入半径1m-1.5m）的情况是适定的。
（3）基于并行计算技术，反演计算速度快：采用8核多线程并行计算技术，反演50m井段少于2小时；采用GPU并行计算技术，反演50m井段少于0.5小时。
（4）通过反演对随钻电阻率测井层厚、泥浆侵入等环境影响因素综合校正，同时获得泥浆侵入深度、侵入带电阻率、地层电阻率，降低反演工作复杂度，提高了反演计算速度和精度，为储层评价与储量计算提供技术保障。
具体实施方式
实施例1：
一种基于多核并行计算的随钻电阻率测井联合反演方法，具体包括以下步骤：
（1）载入50m井段ARC675随钻电阻率测井20条测井数据，其中储层典型曲线P16H为8.8Ω·m，P40H为11.8Ω·m，A40H为12.9Ω·m；
（2）对测井曲线光滑滤波、自动分层；
（3）根据曲线分离程度选取地层模型侵入深度、侵入带电阻率、地层电阻率初始值；
（4）采用有限元素法，基于8核并行计算技术，将计算任务分成8个线程，分配计算任务，计算实测曲线相应深度点的随钻电阻率测井响应，计算完毕的随钻电阻率测井响应回收到主线程合并；
（5）计算正演仿真响应值与实测数据相对误差，若相对误差小于设定阈值，则输出该模型值作为反演结果，若否，则根据马奎特迭代算法计算模型改变量，重置地层模型参数，返回步骤（4），直至输出反演结果。
（6）计算用时1.02小时，得到反演结果，储层侵入半径0.28m，侵入带电阻率5.5Ω·m，地层电阻率14.7Ω·m。
实施例2：
一种基于多核并行计算的随钻电阻率测井复测资料的联合反演方法，具体包括以下步骤：
（1）载入与实施例1中相同井段的50m井段ARC675随钻电阻率测井钻后复测的20条测井数据，其中储层典型曲线P16H为3.2Ω·m，P40H为4.6Ω·m，A40H为9.5Ω·m；
（2）对测井曲线光滑滤波、自动分层；
（3）根据曲线分离程度选取地层模型侵入深度、侵入带电阻率、地层电阻率初始值；
（4）采用有限元素法，基于8核并行计算技术，将计算任务分成8个线程，分配计算任务，计算实测曲线相应深度点的随钻电阻率测井响应，计算完毕的随钻电阻率测井响应回收到主线程合并；
（5）计算正演仿真响应值与实测数据相对误差，若相对误差小于设定阈值，则输出该模型值作为反演结果，若否，则根据马奎特迭代算法计算模型改变量，重置地层模型参数，返回步骤（4），直至输出反演结果。
（6）计算用时1.26小时，得到反演结果，储层侵入半径0.41m，侵入带电阻率1.1Ω·m，地层电阻率13.9Ω·m（与实施例1中的14.7Ω·m相比相对误差为5.6%）。
实施例3：
一种基于GPU并行计算的随钻电阻率测井联合反演方法，具体包括以下步骤：
（1）载入共50m井段ARC675随钻电阻率测井20条测井数据，其中储层典型曲线P16H为8.8Ω·m，P40H为11.8Ω·m，A40H为12.9Ω·m；
（2）对测井曲线光滑滤波、自动分层；
（3）根据曲线分离程度选取地层模型侵入深度、侵入带电阻率、地层电阻率初始值；
（4）采用有限元素法，基于GPU并行计算技术，将计算任务分成25个进程，分配计算任务，计算实测曲线相应深度点的随钻电阻率测井响应，计算完毕的随钻电阻率测井响应回收到主线程合并；
（5）计算正演仿真响应值与实测数据相对误差，若相对误差小于设定阈值，则输出该模型值作为反演结果，若否，则根据马奎特迭代算法计算模型改变量，重置地层模型参数，返回步骤（4），直至输出反演结果。
（6）计算用时0.31小时，得到反演结果，储层侵入半径0.28m，侵入带电阻率5.5Ω·m，地层电阻率14.7Ω·m。
实施例4：
一种随钻电阻率测井正演仿真数据的联合反演方法，具体包括以下步骤：
（1）设计不同地层模型，其中侵入深度从无侵至侵入半径达1.5m变化，采用有限元素法正演获得相应模型的随钻电阻率测井响应，以备分别进行反演；
（2）载入随钻电阻率测井正演数据；
（3）对正演仿真曲线自动分层；
（4）根据曲线分离程度选取地层模型侵入深度、侵入带电阻率、地层电阻率初始值；
（5）采用有限元素法，计算曲线相应深度点的随钻电阻率测井响应；
（6）计算该正演仿真响应值与导入的正演仿真数据相对误差，若相对误差小于设定阈值，则输出该模型值作为反演结果，若否，则根据马奎特迭代算法计算模型改变量，重置地层模型参数，返回步骤（5），直至输出反演结果。不同模型反演结果的统计显示，侵入深度、侵入带电阻率、地层电阻率各参数的误差均小于3%。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于并行计算技术的随钻电阻率测井联合反演方法，其特征在于，包括以下步骤：A、载入随钻电阻率测井数据，包括所有工作频率下的相位移和幅度衰减电阻率的测井曲线；B、对测井曲线光滑滤波、自动分层；C、根据测井曲线的分离程度选取地层模型侵入深度、侵入带电阻率、地层电阻率初始值；D、采用有限元素法，基于多核并行或GPU并行计算技术，计算实测曲线的相应深度点的随钻电阻率测井响应；E、计算正演仿真响应值与实测曲线的实测数据相对误差，若相对误差小于设定阈值，则输出该模型值作为反演结果，若否，则根据马奎特迭代算法计算模型改变量，重置地层模型参数，返回步骤D，直至输出反演结果。
2.根据权利要求1所述的一种基于并行计算技术的随钻电阻率测井联合反演方法，其特征在于：步骤D中采用8核计算机计算时间少于2小时每50m井段。
3.根据权利要求1所述的一种基于并行计算技术的随钻电阻率测井联合反演方法，其特征在于：步骤D中采用GPU并行计算技术，利用25个进程，时间少于0.5小时每50m井段。
4.根据权利要求1所述的一种基于并行计算技术的随钻电阻率测井联合反演方法，其特征在于：步骤E中所述计算正演仿真响应值与实测数据的相对误差是指计算所有工作频率下所有源距正演仿真响应值与实测数据的相对误差。
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