CN106837299A - 一种井眼校正的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种井眼校正的系统及方法，该系统包括仪器测量装置和井眼校正装置，井眼校正装置包括：初级数据处理模块和井眼校正模块。初级数据处理模块，用于接收阵列感应测量信号并对阵列感应测量信号进行趋肤效应校正的初级处理，获得趋肤效应校正测量数据。井眼校正模块，用于根据趋肤效应校正测量数据进行分辨率匹配处理，获得分辨率匹配处理数据；根据分辨率匹配处理数据计算获得阵列对应的井眼环境数据并根据阵列对应的井眼环境数据计算获得井眼校正的数据。本发明基于井眼几何因子特性，在考虑泥浆侵入特性的基础上，反演小直径阵列感应井眼影响，即可以实现常规井眼校正效果，也可以实现大井径，井内外电特征差异较大等恶劣条件下的井眼校正。

Description

一种井眼校正的系统及方法
技术领域
本发明涉及地球物理测井领域，具体涉及一种小直径阵列感应测井的井眼校正的系统及方法。
背景技术
地球物理测井是在井孔中测量地层的电、声、放射性等物理性质，以辨别地层岩石和流体性质的方法，是勘探和开发油气，金属等矿产资源的重要手段。
多年来，关于井眼校正方法有很多，国外Schlumberger通过正演计算井眼响应数据库，然后利用切比雪夫多项式拟合该数据库。在实际测井过程中，利用拟合多项式计算井眼响应，通过4个短子阵列测量值进行最小二乘非线性反演泥浆、井眼尺寸和地层电导率值，最后对测量信号进行井眼校正。具体见US Patent 5041975。Baker Atlas采用样条插值函数拟合井眼影响。Halliburton基于几何因子建立井眼影响校正方法。中石油测井公司的MIT基于井眼校正库和均值响应库可以消除未经趋肤校正测井数据的井眼影响。具体见CN102562047 A。虽然这些方法均实际应用到测井过程中，并取得一定的效果，然而其井眼校正方法都假设多个短子阵列的地层电导率值环境是相同，等效于多个子阵列视电导率值的加权平均值，由此基于多个子阵列共同反演井眼影响，这种假设混淆了泥浆侵入特征。当仪器所处地层为孔隙度渗透率较好的砂岩层或者泥浆与地层电导率值差异较大时，以上方法基于的假设会给后续信号处理方法带来误差。对于小直径阵列感应而言，由于其应用的主要方式是过钻头测量，所处的井眼直径覆盖多个井眼尺寸(根据地质环境选择多种钻头尺寸)，多个短子阵列随着泥浆、侵入的变化特征更加明显，此时为了获得更加理想的井眼校正效果，选择对应子阵列的可靠的地层电导率值十分关键。普拉德研究及开发股份有限公司也提出用于感应测井井眼校正的有效地层电导率值方法，但是方法的迭代过程及收敛条件都十分复杂，具体见CN 101191838。
井眼环境十分的恶劣，尤其是在井眼尺寸较大或者井内外电导率值特征差异较大的条件下，常规的井眼校正可能无法反应真实的井眼情况。
发明内容
本发明的目的是解决上述问题，提出了一种针对小直径阵列感应测井的井眼校正系统及方法，基于井眼几何因子特性，通过考虑泥浆侵入特性的基础上，反演小直径阵列感应测井影响，可实现多个井眼尺寸和井内外导电率差异较大等复杂井眼情况下的井眼参数校正。
为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种井眼校正的装置，包括：仪器测量装置和井眼校正装置，其中,井眼校正装置包括：初级数据处理模块和井眼校正模块。
初级数据处理模块，用于接收阵列感应测量信号并对阵列感应测量信号进行趋肤效应校正的初级处理，获得趋肤效应校正测量数据，并将趋肤效应校正测量数据发送至井眼校正模块。
井眼校正模块，用于接收趋肤效应校正测量数据；根据趋肤效应校正测量数据进行分辨率匹配处理，获得分辨率匹配处理数据；根据分辨率匹配处理数据计算获得阵列对应的井眼环境数据并根据阵列对应的井眼环境数据计算获得井眼校正的数据。
优选地，井眼校正模块包括：分辨率匹配单元、地层初始模型估算单元、井眼校正库单元、井眼环境ARRAY1计算单元、井眼环境ARRAYX计算单元和井眼环境校正单元中的一种或多种。
其中，分辨率匹配单元，用于接收并对趋肤效应校正测量数据进行分辨率匹配处理，获得匹配数据；将匹配数据发送至地层初始模型估算单元、井眼环境ARRAY1计算单元和井眼环境ARRAYX计算单元中。此外，分辨率匹配单元具体用于，分辨率匹配单元基于背景电导率值选择相应的差值滤波器，将相邻子阵列中的差值信息通过差值滤波器滤出来，将差值信息迭加到具有低分辨率信息的子阵列上，
其中，差值滤波器按照如下公式计算：
其中，gBorn,Arrayi(z,σb)为子阵列纵向微分Born几何因子实部，w(z',σb)为分辨率匹配差值滤波器，σb为相应的背景电导率值，gBorn,Arrayi(z,σb)为低分辨率子阵列，为高分辨率子阵列，上述公式通过最小二乘优化算法实现。
地层初始模型估算单元，用于接收匹配数据估算出第一子阵列ARRAY1的井眼环境中的地层电导率值，通过仪器测量获得第一子阵列ARRAY1的井眼环境中的三个参数中的任意两个参数，将第一子阵列ARRAY1的井眼环境中的至少三个参数发送至井眼环境ARRAY1计算单元中。
井眼环境ARRAY1计算单元，用于接收匹配数据和第一子阵列ARRAY1的井眼环境中的至少三个参数；根据匹配数据、第一子阵列ARRAY1的井眼环境中的至少三个参数并调用井眼校正库单元中的数据，计算获得第一子阵列ARRAY1的井眼环境的参数并发送至井眼环境ARRAYX计算单元和井眼环境校正单元中。
井眼环境ARRAYX计算单元，接收匹配数据以及第一子阵列ARRAY1的井眼环境的参数；根据第一子阵列ARRAY1的井眼环境的参数和调用井眼校正库单元通过计算获得除了第一子阵列的X个子阵列ARRAYX井眼环境的参数，将X个子阵列ARRAYX的井眼环境的参数发送至井眼环境校正单元中。
井眼环境校正单元，用于接收第一子阵列ARRAY1的井眼环境的参数和X个ARRAYX的井眼环境的参数并根据第一子阵列ARRAY1的井眼环境的参数和X个ARRAYX的井眼环境的参数通过计算获得井眼校正的数据。
井眼环境校正单元中进行井眼校正的计算公式如下所示：
σjBHC＝σajSKC-Δσj(σm,σtj,Cal,Ecc)
其中，σjBHC为经过井眼校正后的j子阵列曲线，σajSKC为趋肤校正后的j子阵列曲线，Δσj(σm,σtj,Cal,Ecc)为j子阵列的井眼影响值。
另一方面，本发明提供了一种井眼校正的方法，包括以下步骤：接收阵列感应测量信号，并对阵列感应测量信号进行趋肤效应校正的初级处理，获得趋肤效应校正测量数据；根据趋肤效应校正测量数据进行分辨率匹配处理，获得分辨率匹配处理数据；根据分辨率匹配处理数据计算获得阵列对应的井眼环境数据并根据阵列对应的井眼环境数据计算获得井眼校正的数据。
优选地，根据趋肤效应校正测量数据进行分辨率匹配处理，获得分辨率匹配处理数据；根据分辨率匹配处理数据计算获得阵列对应的井眼环境数据并根据阵列对应的井眼环境数据计算获得井眼校正的数的步骤中还包括：
根据匹配数据估算出第一子阵列ARRAY1的井眼环境中的地层电导率值，通过仪器测量获得第一子阵列ARRAY1的井眼环境中的三个参数中的任意两个参数，；根据匹配数据以及第一子阵列ARRAY1的井眼环境中的至少三个参数并调用井眼校正库单元中的数据，计算获得第一子阵列ARRAY1的井眼环境的参数；根据匹配数据、第一子阵列ARRAY1的井眼环境的参数以及调用井眼校正库单元中的数据通过计算获得除了第一子阵列的X个子阵列ARRAYX井眼环境的参数；根据第一子阵列ARRAY1的井眼环境的参数以及除了第一子阵列的X个子阵列ARRAYX井眼环境的参数通过计算获得井眼校正的数据。
其中，井眼环境校正单元中进行井眼校正的计算公式如下所示：
σjBHC＝σajSKC-Δσj(σm,σtj,Cal,Ecc)
σjBHC为经过井眼校正后的j子阵列曲线，σajSKC为趋肤校正后的j子阵列曲线，Δσj(σm,σtj,Cal,Ecc)为j子阵列的井眼影响值。
优选地根据趋肤效应校正测量数据进行分辨率匹配处理，获得分辨率匹配处理数据的步骤中还包括：基于背景电导率值选择相应的差值滤波器，将相邻子阵列中的差值信息通过差值滤波器滤出来，将差值信息迭加到具有低分辨率信息的子阵列上，差值滤波器按照如下公式计算：
其中，gBorn,Arrayi(z,σb)为子阵列纵向微分Born几何因子实部，w(z',σb)为分辨率匹配差值滤波器，σb为相应的背景电导率值，gBorn,Arrayi(z,σb)为低分辨率子阵列，为高分辨率子阵列，上述公式通过最小二乘优化算法实现。
综上所述的子阵列ARRAYX井眼环境的参数包括：地层电导率、泥浆电导率、井径和偏心率。
本发明的有益效果包括：第一、设置地层模型估算单元对于最短子阵列的地层电导率值估算，是通过多项式或者其他函数拟合经过分辨率匹配的各子阵列视电导率值曲线和每个子阵列的径向探测距离获得方程σt(r)，通过一系列的数值实验计算选定某一径向深度点rARRAY1的σt(rARRAY1)为ARRAY1的地层电导率值。由于短子阵列经过趋肤校正和分辨率匹配校正，认为短子阵列视电导率值与真实电导率值近似相等。
第二、本发明提供的系统及方法一定程度上反应了地层的侵入特征，可以作为之后其他处理(侵入反演等)提供测井曲线质量监督。
第三、本发明提供的系统及方法通过计算拟合函数与视电导率值差值的平方评价测量曲线质量，判断坏的子阵列测量点进行修正。
第四、本发明提供的系统及方法通过一参数反演获得获得ARRAY1的井眼参数更加简单可靠，因为ARRAY1受到井眼的影响比其他子阵列更大，当然如果ARRAY1数据由于噪声影响或其他原因导致数据不可靠，也可以采用ARRAY2进行井眼参数计算。
第五、本发明提供的系统及方法由于每个子阵列的地层电导率值存在差别，尤其当小直径阵列感应测井处于井内外电导率值差异较大或大井径井眼内时，此时径向上存在明显的侵入特征，因此，基于ARRAY1计算出可靠的井眼参数(σm，Cal，Ecc)经过井眼环境ARRAYX计算单元单独计算每个子阵列的地层电导率值σtj，可以一定程度上降低由于地层电导率值的误差对井眼校正的影响。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种测井装置结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种井眼校正的系统结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种仪器测量装置结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种井眼校正模块结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种井眼校正的方法的流程图；
图6为本发明实施例提供的一种垂直分辨率匹配滤波器示意图；
图7为本发明实施例提供的一种径向侵入地层特征的拟合函数示意图；
图8为本发明实施例提供的一种井眼校正伪几何因子示意图；
图9为一种现有方法的井眼校正效果示意图；
图10为本发明实施例提供的一种井眼校正效果示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明实施例提供的一种测井装置结构示意图。如图1所示，测井设备包括：如图2所示，井眼校正系统，井眼校正系统包括仪器测量装置111和井眼校正装置112，电缆113和滑轮114。
其中，如图3所示，仪器测量装置111包括阵列感应测井装置1011、地面记录单元1012和地面处理单元1013。
井眼校正装置112包括：初级数据处理模块100和井眼校正模块101。
具体地，井眼校正模块101包括：分辨率匹配单元1010、地层初始模型估算单元1011、井眼校正库单元1012、井眼环境ARRAY1计算单元1013、井眼环境ARRAYX计算单元1014和井眼环境校正单元1015中的一种或多种。
具体步骤如下：通过布置在泥浆115中的仪器测量装置111测得地层116的阵列感应测量信号，然后将阵列感应测量信号通过电缆113传输到井眼校正装置112上进行数据分析，其中，初级数据处理模块100接收阵列感应测量信号并对阵列感应测量信号进行趋肤效应校正的初级处理，获得趋肤效应校正测量数据，并将趋肤效应校正测量数据发送至井眼校正模块101。
优选地，通过初级数据处理模块100中进行趋肤效应校正的初级处理有利于将经井眼影响消除，得到仪器在径向无井眼条件下的响应值。其中，井眼环境由侵入或者原状地层填充。
井眼校正模块101中的分辨率匹配单元1010接收并对趋肤效应校正测量数据进行分辨率匹配处理，获得匹配数据；将匹配数据发送至地层初始模型估算单元1011和井眼环境ARRAY1计算单元1014中。
其中，分辨率匹配单元1010基于背景电导率值选择选择相应的差值滤波器，将相邻子阵列中的差值信息通过差值滤波器滤出来，将差值信息迭加到具有低分辨率信息的子阵列上，差值滤波器按照如下公式计算：
gBorn,Arrayi(z,σb)为子阵列纵向微分Born几何因子实部，w(z',σb)为分辨率匹配差值滤波器，σb为相应的背景电导率值，gBorn,Arrayi(z,σb)为低分辨率子阵列，为高分辨率子阵列，上述公式通过最小二乘优化算法实现。
将差值滤波加载到高分辨率子阵列的曲线上获得σajSKC’，将原高分辨率曲线σajSKC减去σajSKC’获得相邻子阵列的差值信息Δσj,j+1，并将差值信息迭
加到低分辨率曲线上得到具有同一分辨率的曲线，具体如下式，
Δσj,j+1＝σajSKC(z)-σajSKC(z)'
σaj+1VRM(z)＝σaj+1SKC(z)+Δσj,j+1
σajSKC’为差值滤波加载到高分辨率子阵列的曲线，j是子阵列标号，SKC表示趋肤校正后的数据。这样对X个子阵列依次处理可以得到具有同一分辨率的Y条曲线，可以认为分辨率匹配后的曲线受到同样的围岩影响，(Y为正整数)。
地层初始模型估算单元1011接收匹配数据并估算出第一子阵列ARRAY1的地层电导率值，通过仪器测量获得第一子阵列ARRAY1的井眼环境中的三个参数(泥浆、偏心和井径)中的任意两个参数，将获得的第一子阵列ARRAY1的地层电导率值以及井径、泥浆电导率值和偏心率的值中任意两个已知值，一个未知值发送至井眼环境ARRAY1计算单元1013中。
具体地，地层初始模型估算单元1011是为井眼环境ARRAY1计算单元1013提供井眼环境的参数，一般由于条件限制，可能无法全部获得井眼环境参数，因此地层模型估算单元1011可以提供两种方式：第一、常规校正：所有井眼参数泥浆电导率值σm，井径Cal及偏心率Ecc均直接通过仪器测量获得。第二、一参数反演校正，泥浆电导率值σm，井径Cal及偏心率Ecc的其中任意两个参数通过仪器测量获得，另一个参数未知。地层电导率值σt1通过多项式拟合多个子阵列分辨率匹配数据σajVRM(j＝1,2,3,......)和相应子阵列的探测深度得到方程σt(r)，通过反复数值实验设定对应子阵列ARRAY1的径向深度rARRAY1，通过对数值试验分析，一般短子阵列对应rARRAY1基本不会变化，而且由于数值经过趋肤校正和分辨率匹配，短子阵列对应的视电导率值与地层电导率值基本相同(高电导率值井眼环境略有差距)，尤其对于所采用的短子阵列ARRAY1(第一子阵列ARRAY1)而言。
其中，依照子阵列径向深度等信息通过拟合函数估算地层电导率值的图像，其中第一子阵列的地层电导率值由拟合函数获得，而井径、泥浆电导率值和偏心率则是通过一参数反演获得，一参数反演为根据两个已知参数获得另外一个参数，图像如图7所示。
具体地，子阵列的井眼环境是指泥浆电导率值、地层电导率值、井径和偏心率，每一个子阵列都有不同的地层电导率值，子阵列包括第一子阵列和第X子阵列(X＝2,3,......)。
井眼校正库单元1012，用于正演模型计算的井眼校正伪几何因子Gj(σm,σt,Cal,Ecc)(j＝1,2,3,......)。通过设定泥浆电导率值σm，地层电导率值σt，井径Cal，偏心率Ecc的井眼参数计算子阵列的响应值σaj(j＝1,2,3,......)。
其中，Gj(σm,σt,Cal,Ecc)＝(σaj-σt)/(σm-σt)式中，Gj(σm,σt,Cal,Ecc)为井眼校正伪几何因子。井眼环境ARRAY1计算单元1013，用于接收匹配数据和第一子阵列ARRAY1的地层电导率值以及井径、泥浆电导率值和偏心率的值中的中任意两个已知值，一个未知值并调用井眼校正库单元1012中的数据，计算获得第一子阵列ARRAY1对应的井径、泥浆电导率值和偏心率的值并将第一子阵列ARRAY1对应的井径、泥浆电导率值和偏心率的值发送至井眼环境ARRAYX计算单元1014中，将第一子阵列ARRAY1的井眼环境参数(地层电导率，泥浆电导率，井径和偏心)发送至井眼环境校正单元1015中。具体地，由地层初始模型估算单元1011选择相应子阵列ARRAY1的井眼校正伪几何因子，若为常规校正，则直接带入井眼环境校正单元1015计算井眼影响；若为一参数反演校正则通过将ARRAY1对应的地层电导率和其他两个已知井眼参数，一个未知井眼参数(未知井眼参数预先设定一个值)，通过下式计算相应的视电导率σa1Gborn(σm,σt1,Cal,Ecc)与子阵列ARRAY1的视电导率σa1VRM对比确定未知井眼参数是否合适,如果所选择的未知井眼参数不合适则重新选择，直到σa1Gborn(σm,σt1,Cal,Ecc)-σa1VRM的绝对值最小，如果最小绝对值为零，则所选择的未知井眼参数是合适的井眼参数，如果最小绝对值不为零，则通过实现最小的两个绝对值的点组成的区间，在区间内插值计算获得相应子阵列的未知井眼参数，最后可以获得井眼环境的所有参数σm，σt1，Cal，Ecc相应井眼校正伪几何因子G1(σm,σt1,Cal,Ecc)。具体公式为：
σa1Gborn(σm,σt,Cal,Ecc)＝σm*G1(σm,σt1,Cal,Ecc)+σt1*(1-G1(σm,σt1,Cal,Ecc))。
其中，σa1Gborn(σm,σt1,Cal,Ecc)为视电导率值，G1(σm,σt1,Cal,Ecc)为井眼校正伪几何因子。
井眼环境ARRAYX计算单元1014，接收井眼环境的参数中的泥浆电导率、井径和偏心率的值；根据泥浆电导率、井径和偏心率的值并调用井眼校正库单元1012的数据通过计算依次获得除了第一子阵列其他的X个子阵列ARRAYX井眼环境的参数，将X个子阵列ARRAYX的井眼环境的参数发送至井眼环境校正单元1015中。
具体地，由井眼环境ARRAY1计算单元1013计算的井眼参数σm，Cal，Ecc，预先设定的地层电导率值带入井眼校正库单元1012，选择相应的井眼校正伪几何因子Gj(σm,σtj,Cal,Ecc)(j＝2,3,......)，通过下式计算ARRAYX(X＝2,3,......)的视电导率σajGborn(σm,σtj,Cal,Ecc)与ARRAYX的视电导率σajVRM比较验证所选择的地层电导率是否合适，如果所选择的未知井眼参数不合适则重新选择，直到σajGborn(σm,σtj,Cal,Ecc)-σajVRM的绝对值最小，如果最小绝对值为零，则预先设定的地层电导率值是合适的井眼参数，如果最小绝对值不为零，则通过实现最小的两个绝对值的点组成的区间，在区间内通过插值计算获得相应X个子阵列的地层电导率σtj(j＝2,3,......)，最后可以获得ARRAYX的井眼环境的参数和井眼校正伪几何因子Gj(σm,σtj,Cal,Ecc)。具体公式如下：
σajGborn(σm,σtj,Cal,Ecc)＝σm*Gj(σm,σtj,Cal,Ecc)+σtj*(1-Gj(σm,σtj,Cal,Ecc))。
井眼环境校正单元1015，用于接收并根据第一子阵列ARRAY1的井眼环境参数和除了第一子阵列其他X个子阵列ARRAYX的井眼环境参数通过计算获得井眼校正量的数据Δσj(σm,σtj,Cal,Ecc)，其中，井眼环境校正单元1015计算Δσj(σm,σtj,Cal,Ecc)具体公式如下：
Δσj(σm,σtj,Cal,Ecc)＝σajGborn(σm,σtj,Cal,Ecc)-σtj。
根据获得的井眼校正量数据Δσj(σm,σtj,Cal,Ecc)，通过校正公式形成测井曲线，测井曲线效果图如图10所示。
上述井眼环境校正单元1015中进行井眼校正的计算公式如下所示：
σjBHC＝σajSKC-Δσj(σm,σtj,Cal,Ecc)
其中，σjBHC为经过井眼校正后的j子阵列曲线，σajSKC为趋肤校正后的j子阵列曲线，Δσj(σm,σtj,Cal,Ecc)为j子阵列的井眼影响值。
图3为本发明实施例提供的一种仪器测量装置结构示意图。如图3所示，仪器测量装置111包括阵列感应测井装置1011、地面记录单元1012和地面处理单元1013。
其中，仪器测量装置111，用于获取地层中的(不限于地层)阵列感应测量信号，并将此信号通过电缆113传输到井眼校正装置112上。
图4为本发明实施例提供的一种井眼校正模块结构示意图。如图4所示，井眼校正模块101包括：分辨率匹配单元1010、地层初始模型估算单元1011、井眼校正库单元1012、井眼环境ARRAY1计算单元1013、井眼环境ARRAYX计算单元1014和井眼环境校正单元1015中的一种或多种。
其中，分辨率匹配单元1010基于背景电导率值选择相应的差值滤波器，将相邻子阵列中的差值信息通过差值滤波器滤出来，将差值信息迭加到具有低分辨率信息的子阵列上，差值滤波器按照如下公式计算：
gBorn,Arrayi(z,σb)为子阵列纵向微分Born几何因子实部，w(z',σb)为分辨率匹配差值滤波器，σb为相应的背景电导率值，gBorn,Arrayi(z,σb)为低分辨率子阵列，为高分辨率子阵列，上述公式通过最小二乘优化算法实现。
将差值滤波加载到高分辨率子阵列的曲线上获得σajSKC’，将原高分辨率曲线σajSKC减去σajSKC’获得相邻子阵列的差值信息Δσj,j+1，并将差值信息迭
加到低分辨率曲线上得到具有同一分辨率的曲线，具体如下式，
Δσj,j+1＝σajSKC(z)-σajSKC(z)'
σaj+1VRM(z)＝σaj+1SKC(z)+Δσj,j+1
σajSKC’为差值滤波加载到高分辨率子阵列的曲线，j是子阵列标号，SKC表示趋肤校正后的数据。这样对X个子阵列依次处理可以得到具有同一分辨率的Y条曲线，可以认为分辨率匹配后的曲线受到同样的围岩影响，(X和Y为正整数)。
地层初始模型估算单元1011接收匹配数据并根据匹配数据并估算出第一子阵列ARRAY1的地层电导率值，通过仪器测量获得第一子阵列ARRAY1的井眼环境中的三个参数(泥浆、偏心和井径)中的任意两个参数，将获得的第一子阵列ARRAY1的地层电导率值以及井径、泥浆电导率值和偏心率的值中任意两个已知值，一个未知值发送至井眼环境ARRAY1计算单元1013中。
具体地，地层初始模型估算单元1011是为井眼环境ARRAY1计算单元1013提供井眼环境的参数，一般由于条件限制，可能无法全部获得井眼环境参数，因此地层模型估算单元1011可以提供两种方式：第一、常规校正：所有井眼参数泥浆电导率值σm，井径Cal及偏心率Ecc均直接通过仪器测量获得。第二、一参数反演校正，泥浆电导率值σm，井径Cal及偏心率Ecc的其中任意两个参数通过仪器测量获得，另一个参数未知。地层电导率值σt1通过多项式拟合多个子阵列分辨率匹配数据σajVRM(j＝1,2,3,......)和相应子阵列的探测深度得到方程σt(r)，通过反复实验数值设定对应子阵列ARRAY1的径向深度rARRAY1，通过对数值试验分析，一般短子阵列对应RARRAY1基本不会变化，而且由于数值经过趋肤校正和分辨率匹配，短子阵列对应的视电导率值与地层电导率值基本相同(高电导率值井眼环境略有差距)，尤其对于所采用的短子阵列ARRAY1(第一子阵列ARRAY1)而言。
其中，依照子阵列径向深度等信息通过拟合函数估算地层电导率值的图像，其中第一子阵列的地层电导率值由拟合函数获得，而井径、泥浆电导率值和偏心率则是通过一参数反演获得，一参数反演为根据两个已知参数获得另外一个参数，图像如图7所示。
具体地，子阵列的井眼环境是指泥浆电导率值、地层电导率值、井径和偏心率，每一个子阵列都有不同的地层电导率值，子阵列包括第一子阵列和第X子阵列(X＝2,3,......)。
井眼校正库单元1012，用于正演模型计算的井眼校正伪几何因子Gj(σm,σt,Cal,Ecc)(j＝1,2,3,......)。通过设定泥浆电导率值σm，地层电导率值σt，井径Cal，偏心率Ecc的井眼参数计算子阵列的响应值σaj(j＝1,2,3,......)。
其中，Gj(σm,σt,Cal,Ecc)＝(σaj-σt)/(σm-σt)式中，Gj(σm,σt,Cal,Ecc)为井眼校正伪几何因子。井眼环境ARRAY1计算单元1013，用于接收匹配数据和第一子阵列ARRAY1的地层电导率值以及井径、泥浆电导率值和偏心率的值中的中任意两个已知值，一个未知值并调用井眼校正库单元1012中的数据，计算获得第一子阵列ARRAY1对应的井径、泥浆电导率值和偏心率的值并将第一子阵列ARRAY1对应的井径、泥浆电导率值和偏心率的值发送至井眼环境ARRAYX计算单元1014中，将第一子阵列ARRAY1的井眼环境参数(地层电导率，泥浆电导率，井径和偏心)发送至井眼环境校正单元1015中。具体地，由地层初始模型估算单元1011选择相应子阵列ARRAY1的井眼校正伪几何因子，若为常规校正，则直接带入井眼环境校正单元1015计算井眼影响；若为一参数反演校正则通过将ARRAY1对应的地层电导率和其他两个已知井眼参数，一个未知井眼参数(未知井眼参数预先设定一个值)，通过下式计算相应的视电导率σa1Gborn(σm,σt1,Cal,Ecc)与子阵列ARRAY1的视电导率σa1VRM对比确定未知井眼参数是否合适如果所选择的未知井眼参数不合适则重新选择，直到σa1Gborn(σm,σt1,Cal,Ecc)-σa1VRM的绝对值最小，如果最小绝对值为零，则所选择的未知井眼参数是合适的井眼参数，如果最小绝对值不为零，则通过实现最小两个绝对值的点组成的区间，在区间内插值计算获得相应子阵列的未知井眼参数，最后可以获得井眼环境的所有参数σm，σt1，Cal，Ecc相应井眼校正伪几何因子G1(σm,σt1,Cal,Ecc)。具体公式为：
σa1Gborn(σm,σt,Cal,Ecc)＝σm*G1(σm,σt1,Cal,Ecc)+σt1*(1-G1(σm,σt1,Cal,Ecc))。
井眼环境ARRAYX计算单元1014，接收匹配数据以及井眼环境的参数中的泥浆电导率、井径和偏心率的值；根据泥浆电导率、井径和偏心率的值并调用井眼校正库单元1012的数据通过计算依次获得除了第一子阵列其他的X个子阵列ARRAYX井眼环境的参数，将X个子阵列ARRAYX的井眼环境的参数发送至井眼环境校正单元1015中。
具体地，由井眼环境ARRAY1计算单元1013计算的井眼参数σm，Cal，Ecc，预先设定的地层电导率值带入井眼校正库单元1012，选择相应的井眼校正伪几何因子Gj(σm,σtj,Cal,Ecc)(j＝2,3,......)，通过下式计算ARRAYX(X＝2,3,......)的视电导率σajGborn(σm,σtj,Cal,Ecc)与ARRAYX的视电导率σajVRM比较验证所选择的地层电导率是否合适，如果所选择的未知井眼参数不合适则重新选择，直到σajGborn(σm,σtj,Cal,Ecc)-σajVRM的绝对值最小，如果最小绝对值为零，则预先设定的地层电导率值是合适的井眼参数，如果最小绝对值不为零，则通过实现最小两个绝对值的点组成的区间，在区间内通过插值计算获得相应X个子阵列的地层电导率σtj(j＝2,3,......)，最后可以获得ARRAYX的井眼环境的参数和井眼校正伪几何因子Gj(σm,σtj,Cal,Ecc)。具体公式如下：
σajGborn(σm,σtj,Cal,Ecc)＝σm*Gj(σm,σtj,Cal,Ecc)+σtj*(1-Gj(σm,σtj,Cal,Ecc))。井眼环境校正单元1015，用于接收并根据第一子阵列ARRAY1的地层电导率和除了第一子阵列其他X个子阵列ARRAYX的地层电导率通过计算获得井眼校正的数据，根据获得的井眼校正数据形成测井曲线，测井曲线效果图如图10所示。
井眼环境校正单元1015，用于接收并根据第一子阵列ARRAY1的井眼环境参数和除了第一子阵列其他X个子阵列ARRAYX的井眼环境参数通过计算获得井眼校正量的数据Δσj(σm,σtj,Cal,Ecc)，
其中，井眼环境校正单元1015计算Δσj(σm,σtj,Cal,Ecc)具体公式如下：
Δσj(σm,σtj,Cal,Ecc)＝σajGborn(σm,σtj,Cal,Ecc)-σtj。
上述井眼环境校正单元1015中进行井眼校正的计算公式如下所示：
σjBHC＝σajSKC-Δσj(σm,σtj,Cal,Ecc)
其中，σjBHC为经过井眼校正后的j子阵列曲线，σajSKC为趋肤校正后的j子阵列曲线，Δσj(σm,σtj,Cal,Ecc)为j子阵列的井眼影响值。
图5为本发明实施例提供的一种井眼校正的方法的流程图。如图5所示，该方法包括步骤S501-S503：
步骤S501:接收阵列感应测量信号，并对阵列感应测量信号进行趋肤效应校正的初级处理，获得趋肤效应校正测量数据。
步骤S502:接收并对趋肤效应校正测量数据进行分辨率匹配处理，获得匹配数据。
具体地，基于背景电导率值选择相应的差值滤波器，将相邻子阵列中的差值信息通过差值滤波器滤出来，将差值信息迭加到具有低分辨率信息的子阵列上。
其中，差值滤波器按照如下公式计算：
其中，gBorn,Arrayi(z,σb)为子阵列纵向微分Born几何因子实部，w(z',σb)为分辨率匹配差值滤波器，σb为相应的背景电导率值，gBorn,Arrayi(z,σb)为低分辨率子阵列，为高分辨率子阵列，上述公式通过最小二乘优化算法实现。
将差值滤波加载到高分辨率子阵列的曲线上获得σajSKC’，将原高分辨率曲线σajSKC减去σajSKC’获得相邻子阵列的差值信息Δσj,j+1，并将差值信息
迭加到低分辨率曲线上得到具有同一分辨率的曲线，具体如下式，
Δσj,j+1＝σajSKC(z)-σajSKC(z)'
σaj+1VRM(z)＝σaj+1SKC(z)+Δσj,j+1
σajSKC’为差值滤波加载到高分辨率子阵列的曲线，j是子阵列标号，SKC表示趋肤校正后的数据。这样对第一子阵列和X个子阵列依次处理可以得到具有同一分辨率的Y条曲线，可以认为分辨率匹配后的曲线受到同样的围岩影响，(Y为正整数)。
步骤S503：根据分辨率匹配处理数据计算获得阵列对应的井眼环境数据并根据阵列对应的井眼环境数据计算获得井眼校正的数据。
具体地，根据匹配数据并估算出第一子阵列ARRAY1的地层电导率值，通过仪器测量获得第一子阵列ARRAY1的井眼环境中的三个参数(泥浆、偏心和井径)中的任意两个参数。
接收匹配数据和第一子阵列ARRAY1的地层电导率值以及井径、泥浆电导率值和偏心率的值中的中任意两个已知值，一个未知值并调用井眼校正库单元1012中的数据，计算获得第一子阵列ARRAY1对应的井径、泥浆电导率值和偏心率的值。具体地，由地层初始模型估算单元1011选择相应子阵列ARRAY1的井眼校正伪几何因子，若为常规校正，则直接带入井眼环境校正单元1015计算井眼影响；若为一参数反演校正则通过将ARRAY1对应的地层电导率和其他两个已知井眼参数，一个未知井眼参数(未知井眼参数预先设定一个值)，通过下式计算相应的视电导率σa1Gborn(σm,σt1,Cal,Ecc)与子阵列ARRAY1的视电导率σa1VRM对比确定未知井眼参数是否合适如果所选择的未知井眼参数不合适则重新选择，直到σa1Gborn(σm,σt1,Cal,Ecc)-σa1VRM的绝对值最小，如果最小绝对值为零，则所选择的未知井眼参数是合适的井眼参数，如果最小绝对值不为零，则通过实现最小两个绝对值的点组成的区间，在区间内插值计算获得相应子阵列的未知井眼参数，最后可以获得井眼环境的所有参数σm，σt1，Cal，Ecc相应井眼校正伪几何因子G1(σm,σt1,Cal,Ecc)。具体公式为：
σa1Gborn(σm,σt,Cal,Ecc)＝σm*G1(σm,σt1,Cal,Ecc)+σt1*(1-G1(σm,σt1,Cal,Ecc))
其中，σa1Gborn(σm,σt1,Cal,Ecc)为视电导率值，G1(σm,σt1,Cal,Ecc)为井眼校正伪几何因子。
根据泥浆电导率、井径和偏心率的值并调用井眼校正库单元1012的数据通过计算依次获得除了第一子阵列其他的X个子阵列ARRAYX井眼环境的参数。具体地，预先设定的地层电导率值带入井眼校正库单元1012，选择相应的井眼校正伪几何因子Gj(σm,σtj,Cal,Ecc)(j＝2,3,......)，通过下式计算ARRAYX(X＝2,3,......)的视电导率σajGborn(σm,σtj,Cal,Ecc)与ARRAYX的视电导率σajVRM比较验证所选择的地层电导率是否合适，如果所选择的未知井眼参数不合适则重新选择，直到σajGborn(σm,σtj,Cal,Ecc)-σajVRM的绝对值最小，如果最小绝对值为零，则预先设定的地层电导率值是合适的井眼参数，如果最小绝对值不为零，则通过实现最小两个绝对值的点组成的区间，在区间内通过插值计算获得相应N-1个子阵列的地层电导率σtj(j＝2,3,......)，最后可以获得ARRAYX的井眼环境的参数和井眼校正伪几何因子Gj(σm,σtj,Cal,Ecc)。具体公式如下：
σajGborn(σm,σtj,Cal,Ecc)＝σm*Gj(σm,σtj,Cal,Ecc)+σtj*(1-Gj(σm,σtj,Cal,Ecc))。其中，井眼环境校正单元1015计算Δσj(σm,σtj,Cal,Ecc)具体公式如下：
Δσj(σm,σtj,Cal,Ecc)＝σajGborn(σm,σtj,Cal,Ecc)-σtj。
根据获得的井眼校正量数据Δσj(σm,σtj,Cal,Ecc)，通过校正公式形成测井曲线，根据获得的井眼校正数据形成测井曲线。
上述进行井眼校正的计算公式如下所示：
σjBHC＝σajSKC-Δσj(σm,σtj,Cal,Ecc)
其中，σjBHC为经过井眼校正后的j子阵列曲线，σajSKC为趋肤校正后的j子阵列曲线，Δσj(σm,σtj,Cal,Ecc)为j子阵列的井眼影响值。
图6为本发明实施例提供的一种垂直分辨率匹配滤波器示意图。如图6所示，为垂直分辨匹配滤波器库的波形图示，包括：Array1-Array2滤波器、Array2-Array3滤波器、Array3-Array4滤波器、Array4-Array5滤波器和Array5-Array6滤波器。
图7为本发明实施例提供的一种径向侵入地层特征的拟合函数示意图。如图7所示，纵坐标代表地层电导率值，横坐标代表径向深度，所示图像为各子阵列对不同径向深度地层响应的测量值拟合曲线。
图8为本发明实施例提供的一种井眼校正伪几何因子示意图。如图8所示，纵坐标为井眼影响伪几何因子，纵坐标为径向探测深度。图中包括Array1滤波器、Array2滤波器、Array3滤波器、Array4滤波器、Array5滤波器和Array6滤波器的井眼校正伪几何因子图像。
图10为本发明实施例提供的一种井眼校正效果示意图。如图10所示，某井为咸水泥浆，且围岩地层为电阻率较高的碳酸盐岩，只有在2170m到2220m之间为泥岩层段。图9为一种现有方法的井眼校正效果示意图，图10为本发明实施例提供的一种井眼校正效果示意图。可以看出由于井内外电导率值的差异较大，短子阵列出现了子阵列乱序的现象，这是因为现有方法对测井数据过校正造成的，经过本发明实施例提供的一种合理的井眼校正方法，短子阵列曲线保持正确的序列，反应了井眼附近的地质情况。
本发明的有益效果包括：第一、设置地层模型估算单元对于最短子阵列的地层电导率值估算，是通过多项式或者其他函数拟合经过分辨率匹配的各子阵列视电导率值曲线和每个子阵列的径向探测距离获得方程σt(r)，通过一系列的数值实验计算选定某一径向深度点rARRAY1的σt(rARRAY1)为ARRAY1的地层电导率值。由于短子阵列经过趋肤校正和分辨率匹配校正，认为短子阵列视电导率值与真实电导率值近似相等。
第二、本发明提供的系统及方法一定程度上反应了地层的侵入特征，可以作为之后其他处理(侵入反演等)提供测井曲线质量监督。
第三、本发明提供的系统及方法通过计算拟合函数与视电导率值差值的平方评价测量曲线质量，判断坏的子阵列测量点进行修正。
第四、本发明提供的系统及方法通过一参数反演获得获得ARRAY1的井眼参数更加简单可靠，因为ARRAY1受到井眼的影响比其他子阵列更大，当然如果ARRAY1数据由于噪声影响或其他原因导致数据不可靠，也可以采用ARRAY2进行井眼参数计算。
第五、本发明提供的系统及方法由于每个子阵列的地层电导率值存在差别，尤其当小直径阵列感应测井处于井内外电导率值差异较大或大井径井眼内时，此时径向上存在明显的侵入特征，因此，基于ARRAY1计算出可靠的井眼参数(σm，Cal，Ecc)经过井眼环境ARRAYX计算单元单独计算每个子阵列的地层电导率值σtj，可以一定程度上降低由于地层电导率值的误差对井眼校正的影响。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种井眼校正的系统，包括仪器测量装置和井眼校正装置，其特征在于，所述井眼校正装置包括：初级数据处理模块和井眼校正模块；
所述初级数据处理模块，用于接收阵列感应测量信号并对所述阵列感应测量信号进行趋肤效应校正的初级处理，获得趋肤效应校正测量数据，并将所述趋肤效应校正测量数据发送至井眼校正模块；
所述井眼校正模块，用于接收所述趋肤效应校正测量数据；根据所述趋肤效应校正测量数据进行分辨率匹配处理，获得分辨率匹配处理数据；根据所述分辨率匹配处理数据计算获得阵列对应的井眼环境数据并根据所述阵列对应的井眼环境数据计算获得井眼校正的数据。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述井眼校正模块包括：分辨率匹配单元、地层初始模型估算单元、井眼校正库单元、井眼环境ARRAY1计算单元、井眼环境ARRAYX计算单元和井眼环境校正单元中的一种或多种；其中，
所述分辨率匹配单元，用于接收并对所述趋肤效应校正测量数据进行分辨率匹配处理，获得匹配数据；将所述匹配数据发送至所述地层初始模型估算单元、所述井眼环境ARRAY1计算单元和所述井眼环境ARRAYX计算单元中；
所述地层初始模型估算单元，用于接收匹配数据估算出第一子阵列ARRAY1的井眼环境中的地层电导率值，通过仪器测量获得所述第一子阵列ARRAY1的井眼环境中的三个参数中的任意两个参数，将所述第一子阵列ARRAY1的井眼环境中的至少三个参数发送至所述井眼环境ARRAY1计算单元中；
所述井眼环境ARRAY1计算单元，用于接收所述匹配数据和所述第一子阵列ARRAY1的井眼环境中的至少三个参数；根据所述匹配数据、所述第一子阵列ARRAY1的井眼环境中的至少三个参数并调用所述井眼校正库单元中的数据，计算获得所述第一子阵列ARRAY1的井眼环境的参数并发送至所述井眼环境ARRAYX计算单元和所述井眼环境校正单元中；
所述井眼环境ARRAYX计算单元，接收所述匹配数据以及所述第一子阵列ARRAY1的井眼环境的参数；根据所述第一子阵列ARRAY1的井眼环境的参数和调用所述井眼校正库单元通过计算获得除了所述第一子阵列的X个子阵列ARRAYX井眼环境的参数，将所述X个子阵列ARRAYX的井眼环境的参数发送至所述井眼环境校正单元中；
所述井眼环境校正单元，用于接收所述第一子阵列ARRAY1的井眼环境的参数和X个ARRAYX的井眼环境的参数并根据所述第一子阵列ARRAY1的井眼环境的参数和X个ARRAYX的井眼环境的参数通过计算获得所述井眼校正的数据。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述井眼环境校正单元中进行井眼校正的计算公式如下所示：
σjBHC＝σajSKC-Δσj(σm,σtj,Cal,Ecc)
其中，σjBHC为经过井眼校正后的j子阵列曲线，σajSKC为趋肤校正后的j子阵列曲线，Δσj(σm,σtj,Cal,Ecc)为j子阵列的井眼影响值。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述分辨率匹配单元具体用于，所述分辨率匹配单元基于背景电导率值选择相应的差值滤波器，将相邻子阵列中的差值信息通过差值滤波器滤出来，将差值信息迭加到具有低分辨率信息的子阵列上，
其中，所述差值滤波器按照如下公式计算：
g B o r n , A r r a y i + 1 ( z , σ b ) = Σ z ′ = z min z ′ = z max w ( z ′ , σ b ) g B o r n , A r r a y i ( z - z ′ , σ b )
其中，gBorn,Arrayi(z,σb)为子阵列纵向微分Born几何因子实部，w(z',σb)为分辨率匹配差值滤波器，σb为相应的背景电导率值，gBorn,Arrayi(z,σb)为低分辨率子阵列，为高分辨率子阵列，上述公式通过最小二乘优化算法实现。
5.一种井眼校正的方法，其特征在于，包括以下步骤：
接收阵列感应测量信号，并对所述阵列感应测量信号进行趋肤效应校正的初级处理，获得趋肤效应校正测量数据；
根据所述趋肤效应校正测量数据进行分辨率匹配处理，获得分辨率匹配处理数据；
根据所述分辨率匹配处理数据计算获得阵列对应的井眼环境数据并根据所述阵列对应的井眼环境数据计算获得井眼校正的数据。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述趋肤效应校正测量数据进行分辨率匹配处理，获得分辨率匹配处理数据；根据所述分辨率匹配处理数据计算获得阵列对应的井眼环境数据并根据所述阵列对应的井眼环境数据计算获得井眼校正的数的步骤中还包括：
根据所述匹配数据估算出第一子阵列ARRAY1的井眼环境中的地层电导率值，通过仪器测量获得所述第一子阵列ARRAY1的井眼环境中的三个参数中的任意两个参数，根据所述匹配数据以及所述第一子阵列ARRAY1的井眼环境中的至少三个参数并调用所述井眼校正库单元中的数据，计算获得所述第一子阵列ARRAY1的井眼环境的参数；
根据所述匹配数据、第一子阵列ARRAY1的井眼环境的参数以及调用所述井眼校正库单元中的数据通过计算获得除了所述第一子阵列的X个子阵列ARRAYX井眼环境的参数；
根据所述第一子阵列ARRAY1的井眼环境的参数以及除了所述第一子阵列的X个子阵列ARRAYX井眼环境的参数通过计算获得所述井眼校正的数据。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述井眼环境校正单元中进行井眼校正的计算公式如下所示：
σjBHC＝σajSKC-Δσj(σm,σtj,Cal,Ecc)
其中，σjBHC为经过井眼校正后的j子阵列曲线，σajSKC为趋肤校正后的j子阵列曲线，Δσj(σm,σtj,Cal,Ecc)为j子阵列的井眼影响值。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述趋肤效应校正测量数据进行分辨率匹配处理，获得分辨率匹配处理数据的步骤中还包括：
基于背景电导率值选择相应的差值滤波器，将相邻子阵列中的差值信息通过差值滤波器滤出来，将差值信息迭加到具有低分辨率信息的子阵列上，所述差值滤波器按照如下公式计算：
g B o r n , A r r a y i + 1 ( z , σ b ) = Σ z ′ = z min z ′ = z max w ( z ′ , σ b ) g B o r n , A r r a y i ( z - z ′ , σ b )
其中，gBorn,Arrayi(z,σb)为子阵列纵向微分Born几何因子实部，w(z',σb)为分辨率匹配差值滤波器，σb为相应的背景电导率值，gBorn,Arrayi(z,σb)为低分辨率子阵列，为高分辨率子阵列，上述公式通过最小二乘优化算法实现。
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