CN111983703A - 井间电磁测量流体成像方法、系统及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井间电磁测量流体成像方法、系统及装置，其中该方法包括：从地下地层钻探的至少两口井中，选取发射井和接收井；控制电磁发射源下放到发射井中，并控制电磁探测器下放到接收井中；控制发射井中的电磁发射源向地层发射电磁场信号，并控制接收井中的电磁探测器探测来自地层的电磁场信号；采用电磁场反演成像方法，对电磁探测器探测到的电磁场信号进行处理，得到井间储层的电阻率分布，井间储层为发射井与接收井之间的地下储层；基于电阻率与流体饱和度的转化模型，根据井间储层的电阻率分布，确定井间储层的流体饱和度分布。本发明采用井间电磁测量流体成像方法对井间储层流体分布进行探测，能够准确分析和评价井间储层的流体分布。

Description

井间电磁测量流体成像方法、系统及装置

技术领域

本发明涉及油气勘探领域，尤其涉及一种井间电磁测量流体成像方法、系统及装置。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

井间电磁测量，也称“跨井电磁测量”，是一种电磁地球物理探测方法，该方法利用至少两口井中的一口井激发电磁场，利用另一口或多口井探测井间储层的感应电磁场，从而实现对井间储层的流体分布进行评价与预测。

随着已开发油田整体处于高采出程度和高、特高含水率的“双高”开发阶段，稳产难度日益增大，急需无损遥测技术对已开发井间储层的流体分布进行探测和评价，以优化加密井布设和提高采收率措施的实施，实现这些油田稳产时间的延长。

在对井间储层的流体分布进行探测的时候，现有技术主要利用井间地震和测井对井间储层岩性、物性空间分布进行半定量描述和分析，以弹性物性参数之间的局域性统计关系为基础，来对井间储层的流体分布进行描述和预测。现有利用井间地震和测井对井间储层的流体分布进行探测的方法，存在如下问题：

首先，由于井间地震波场的复杂性，对接收地震波场的分离与成像存在多方面的难题；其次，由于弹性参数对流体的敏感性不强，尤其在油层中，含油性造成的井间地震波场变化通常淹没在井孔噪声中，无法对井间储层的岩性、物性进行准确识别和评价，尤其无法对储层的含油气性分布进行准确预测；另外，测井方法纵向分辨率高，但横向覆盖面小，难以描述强非均质井间储层的流体分布。

针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例中提供了一种井间电磁测量流体成像方法，用以解决现有技术无法准确对井间储层的油气水分布进行预测的技术问题，该方法包括：从地下地层钻探的至少两口井中，选取发射井和接收井；控制电磁发射源下放到发射井中，并控制电磁探测器下放到接收井中；控制发射井中的电磁发射源向地层发射电磁场信号，并控制接收井中的电磁探测器探测来自地层的电磁场信号；采用电磁场反演成像方法，对电磁探测器探测到的电磁场信号进行处理，得到井间储层的电阻率分布，其中，井间储层为发射井与接收井之间的地下储层；基于电阻率与流体饱和度的转化模型，根据井间储层的电阻率分布，确定井间储层的流体饱和度分布。

本发明实施例中还提供了一种井间电磁测量流体成像系统，用以解决现有技术无法准确对井间储层的油气水分布进行预测的技术问题，该系统包括：电磁信号发生器、电磁场发射天线、电磁场接收天线、电磁信号放大器和电磁场反演流体成像装置；其中，电磁信号发生器，用于产生电磁场信号；电磁场发射天线，下放于地下地层的发射井中，与电磁信号发生器连接，用于将电磁信号发生器产生的电磁场信号向地层发射；电磁场接收天线，下放于地下地层的接收井中，用于探测来自地层的电磁场信号；电磁信号放大器，与电磁场接收天线连接，用于放大电磁场接收天线探测到的电磁场信号；电磁场反演流体成像装置，与电磁信号放大器连接，用于采用电磁场反演成像方法，对电磁信号放大器放大后的电磁场信号进行处理，得到井间储层的电阻率分布，并基于电阻率与流体饱和度的转化模型，确定井间储层的流体饱和度分布，其中，井间储层为发射井与接收井之间的地下储层。

本发明实施例中还提供了一种井间电磁测量流体成像装置，用以解决现有技术无法准确对井间储层的油气水分布进行预测的技术问题，包括：钻井模块，用于从地下地层钻探的至少两口井中，选取发射井和接收井；电磁设备控制模块，用于控制电磁发射源下放到发射井中，并控制电磁探测器下放到接收井中；井间电磁测量模块，用于控制发射井中的电磁发射源向地层发射电磁场信号，并控制接收井中的电磁探测器探测地层的电磁场信号；电磁场反演成像模块，用于采用电磁场反演成像方法，对电磁探测器探测到的电磁场信号进行处理，得到井间储层的电阻率分布，井间储层为发射井与接收井之间的地下储层；井间储层流体分布确定模块，用于基于电阻率与流体饱和度的转化模型，根据井间储层的电阻率分布，确定井间储层的流体饱和度分布。

本发明实施例中还提供了一种计算机设备，用以解决现有技术无法准确对井间储层的油气水分布进行预测的技术问题，该计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述井间电磁测量流体成像方法。

本发明实施例中还提供了一种计算机可读存储介质，用以解决现有技术无法准确对井间储层的油气水分布进行预测的技术问题，该计算机可读存储介质存储有执行上述井间电磁测量流体成像方法的计算机程序。

本发明实施例中，利用井间电磁测量流体成像方法对井间储层流体分布进行探测，与现有技术中采用井间地震和测井对井间储层流体分布进行探测的方案相比，通过发射井中下放的电磁发射源向地层发射电磁场信号，并通过接收井中下放的电磁探测器探测来自储层的电磁场信号，采用电磁场反演成像方法，对电磁探测器探测的电磁场信号进行处理，得到井间储层的电阻率分布，进而基于电阻率与流体饱和度的转化模型，将井间储层的电阻率分布，转换为井间储层的流体饱和度分布，能够利用井间电磁测量准确分析和评价井间储层的流体分布，有效解决了弹性参数对油水差异不敏感，以及井间地震波场复杂的问题，拓展了电磁勘探方法在已开发油气田中流体定量评价方面的应用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明实施例中提供的一种井间电磁测量流体成像方法流程图；

图2为本发明实施例中提供的发射井和接收井储层有套管的井间电磁测量流体成像系统示意图；

图3为本发明实施例中提供的接收井储层无套管的井间电磁测量流体成像系统示意图；

图4为本发明实施例中提供的一种发射井和一个接收井储层均无套管的井间电磁测量流体成像系统示意图；

图5为本发明实施例中提供的一种发射井和两个接收井储层均无套管的井间电磁测量流体成像系统示意图；

图6为本发明实施例中提供的一种采用井间电磁测量流体成像方法对井间储层流体分布进行探测的具体实现流程图；

图7为本发明实施例中提供的一种采用井间电磁反演电阻率转换成井间储层流体饱和度的具体实现流程图；

图8为本发明实施例中提供的一种井间电磁测量流体成像装置示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

本发明实施例中提供了一种井间电磁测量流体成像方法，图1为本发明实施例中提供的一种井间电磁测量流体成像方法流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：

S101，从地下地层钻探的至少两口井中，选取发射井和接收井。

在具体实施时，上述S101可以通过如下步骤来实现：控制钻井设备在地下地层钻探至少两口井；将至少两口井中的一口井确定为发射井，将除发射井外的其他一口或多口井确定为接收井。

为了防止避免井壁垮塌，可以在发射井和接收井中靠近地表预设距离的井段由套管与地层封固。可选地，采用的套管可以是对电磁激励源敏感的导电或不导电套管,使接收井孔中探测器接收到来自套管和储层共同作用的感应电磁场，也称为二次电磁场。

例如，图2示出了发射井和接收井储层有套管的情形；图3示出了接收井储层无套管的情形；图4示出了发射井和一个接收井储层均无套管的情形；图5示出了发射井和两个接收井储层均无套管的情形。

S102，控制电磁发射源下放到发射井中，并控制电磁探测器下放到接收井中。

需要说明的是，本发明实施例中采用的电磁发射源可以是交变电流激励的电性源或磁性源。当电磁发射源是电性源的情况下，电磁发射源可以采用长接地导线(例如，井中接地导电线或天线)；电磁探测器可以是电场探测器，用于探测电性源发射的电场信号。当电磁发射源是磁性源的情况下，电磁发射源可以采用导线线圈(例如，不同放置形态的螺线管)；电磁探测器可以是磁场探测器，用于探测电性源发射的磁场信号。

在一个实施例中，当电磁发射源为电性源的情况下，激励源的交变电流频率小于500hz；在另一个实施例中，当电磁发射源为磁性源的情况下，激励源的交变电流的频率小于1000hz。

S103，控制发射井中的电磁发射源向地层发射电磁场信号，并控制接收井中的电磁探测器探测来自地层的电磁场信号。

在具体实施时，可以由电磁探测器探测电磁场信号的水平分量和垂直分量，例如，由电场探测器探测电场信号的水平分量和垂直分量；由磁场探测器探测磁场信号的水平分量和垂直分量。

S104，采用电磁场反演成像方法，对电磁探测器探测到的电磁场信号进行处理，得到井间储层的电阻率分布，其中，井间储层为发射井与接收井之间的地下储层；

在具体实施时，上述S104可以通过如下步骤来实现：构建井间储层的物理参数分布模型；在物理参数分布模型中设置电阻率异常体，其中，电阻率异常体的电阻率与模型背景的电阻率不同；调整物理参数分布模型中电阻率异常体的位置，直到物理参数分布模型模拟计算出电磁场信号值与井间储层测量出的电磁场信号值满足预设误差允许范围；根据调整参数后的物理参数分布模型，确定井间储层的电阻率分布。

需要说明的是，本发明实施例中，发射井与接收井之间的井间储层中存在易于电磁方法探测的与周围围岩背景电阻率不同的高阻和/或低阻异常体，以形成储层中电阻率非均匀分布模式。当电磁发射源发射的电磁场对储层作用，储层中的高阻或低阻异常体会产生感应电磁场。

本发明实施中，对电磁信号敏感的高阻异常体包括高阻特殊岩性体(如火成岩，碳酸盐岩等)、油气和二氧化碳气体等中的至少一种；对电磁信号敏感的低阻异常体包括地层水、饱水泥岩、含良导矿物的岩性体或充填良导颗粒的裂缝带等。

在一个实施例中，对电磁信号敏感的低阻异常体与围岩的电阻率对比度小于0.85；对电磁信号敏感的高阻异常体的电阻率与围岩的电阻率对比度大于1.15。

S105，基于电阻率与流体饱和度的转化模型，根据井间储层的电阻率分布，确定井间储层的流体饱和度分布。

需要说明的是，由于井间储层中包含能被电磁响应识别或分辨的高阻和/或低阻异常体，因而，通过放置于发射井中的电磁发射源(电性源或磁性源)，使之在井间储层介质中产生感应电磁场，然后通过放置于接收井中的电磁场探测器，接收来自储层的感应电磁场，以便基于接收井探测到的感应电磁场，采用电磁场数据反演成像方法得到井间储层的电导率分布，进而根据电导率与流体饱和度的转换关系将反演成像的井间电导率映射成井间储层的流体饱和度分布。

在一个实施例中，可以基于阿奇公式(Archie's equation)，根据电阻率计算流体饱和度。由于井间储层中的流体主要是油和水，油分布位置(区域)对应的电导率值低，水分布位置(区域)对应的电导率高，因而，基于这一种相对关系，通过电导率低值区域大致可确定油的分布范围，通过电导率高值区域大致可确定水的分布范围。

下面，以胜利油田孤东某地区的井间电磁测量资料为例，对本发明实施例作进一步详细说明。图2～图4示出了对两口之间地下储层的流体分布进行反演成像；图5示出了对多口井之间地下储层的流体分布进行反演成像；图6为本发明实施例中提供的一种采用井间电磁测量流体成像方法对井间储层流体分布进行探测的具体实现流程图。参见图2～图6，本发明实施例的实现具体包括如下内容：

1)在地下地层中钻探至少两个井孔，将一个井孔确定为电磁场激励源的发射井，另外一个或多个井孔确定为电磁场接收井，用于接收储层感应的电磁场；

如图2～图5所示，发射井12和接收井13的井孔延伸至地下地层11，该地层示意性地包含了一个或多个上覆地层11-1(如表土层、含水层等)和一个储层11-2(如砂岩层或石灰岩层等)，储层中含有油气和/或地层水；储层孔隙中流体(石油或天然气等)从储层流向发射井12和接收井13；由于储层孔隙的孔渗性非均质分布，导致储层中包含的油气水为非均匀分布，使得储层内部的高阻异常区域15与低阻异常区域16呈现非均匀分布。通常，人们对井间储层高阻、低阻异常区域的几何形状和特征并不总是很了解。油气开发作业人员感兴趣的是储层内油气的富集区域，这些区域通常保持高阻特征，是井间电磁测量努力找寻的目标。

2)井间电磁数据成像方法对井间储层高低阻异常区的可探测性分析：

通过反复试验，该分析包括设计与某实际储层类型的模型，设置井间高阻体和低阻体(这里统称为对电磁信号敏感的电阻率异常体)。这些电阻率异常体与储层背景电阻率存在一定差异，通过电磁场的数值模拟方法计算电阻率异常体的几何尺寸及电性参数的变化对电磁信号的影响。随后，在施加一定随机噪声的基础上，采用电磁数据反演成像方法对电磁信号敏感的电阻率异常体的位置和参数分布通过井间电磁数据来描述和分析研究，下面将进一步讨论。

3)井间电磁测量对井孔的要求：

在地下地层11中钻探至少两个相距一定距离的发射井12和接收井13。每个井孔的部分层段由导电或不导电套管14与地层封固。套管14可用于多种目的，例如在钻井过程中支撑井壁，使地层不易垮塌，在钻井和固井过程中允许表层套管中的流体返流，并有助于防止地表附近松散土壤的坍塌。套管的典型尺寸通常在18～30英寸之间，尽管也可以使用其他尺寸。可选地，导电套管14可由钢等组成。

4)井间电磁测量对井间地层及采集数据的要求；

发射井12和接收井13之间的井间地层需要有高阻异常区域15和/或低阻异常区域16存在，使得井间电磁测量可以探测到随偏移距变化的电磁场。例如，在发射井12中感兴趣的井段，按一定间隔发射电磁场，在另一口接收井13某个相应的层段上按一定间隔接收井间储层作用后的电磁场。因此，在发射井12中电磁场电磁发射天线22尽可能激励产生较强的电磁场，使储层作用后能产生较大的感应电磁场。在示例中，电磁信号发生器21尽可能为电磁发射天线22提供较大的电磁场能量，且电磁发射天线22与发射井12内介质耦合尽可能好。在导电套管井中，电磁发射天线22的电磁场还可能受导电套管14的屏蔽。

5)接收井中电磁探测器测量电磁场的分析；

发射井中的电磁发射天线22向井间地层11发射电场波或磁场波，由地下地层11对电磁信号作用产生的感应电磁场被确定为来自于电磁发射天线22的一次电磁场和来自地下地层11及非均质高阻异常区域15与低阻异常区域16的二次感应电磁场。在图2～图5所示的例子中，一个或多个电磁接收天线23被放置于接收井13中。电磁接收天线23的布置使之能探测在电磁发射天线22激励下，通过井间地层11产生的二次电磁场，由信号同步器26实现收发信号的同步。可选地，还可以通过电磁信号放大器24放大接收信号，以及适当选择井间距和激发频率增大感应场幅度。使电磁接收天线23探测到的电磁场幅度处于可识别与分辨的范围。

6)根据接收井中探测到的电磁场，采用电磁数据反演成像方法确定井间储层的流体分布：

由接收井中的电磁接收天线探测电磁场数据，将探测到的电磁场数据转换为能表征储层电阻率变化的数据体，通过电阻率与流体饱和度的转化模型，得到井间储层的流体分布。

7)一口发射井与多口接收井的井间电磁测量方式：

电磁探测器可以位于远离发射井12的另外两口接收井13中。如图5所示，电磁接收天线23可放置于与发射井12有一定间距的两个单独的接收井13中，分开的接收井13的储层段不一定存在套管。

8)对采集到的电磁响应数据进行反演成像得到井间储层电导率：

参考图6的流程，对采集到的电磁响应数据进行成像，可以通过将测量的电磁场值与模型数值模拟计算得到电场值的拟合来实现的，这种过程通常采用反演成像方法来完成。在这里，可以假设一个与背景和井间储层性质相对应的物理参数分布模型，然后通过适当的数学算法(例如，最速下降迭代算法)，调整模型参数，直到测量的场值和模拟计算的数据在某个允许的误差范围内。最终模型与所做的初始模型假设、测量的场数据和拟合误差相关；

9)反演初始电导率分布模型的构建与反演成像过程终止标准：

具体地，反演初始电导率分布模型的构建，可以使用的一种成像模型是三维像素化模型。该模型将地层划分为物理性质参数(电导率或磁导率)常数的像素点。可以假设初始属性参数分布与测井和/或其它可用数据的延拓一致，并调整像素的属性参数，直到获得与测量电磁场数据良好拟合为止。

10)复杂介质反演电导率分布模型的分析：

具体地，对于复杂储层中初始电导率模型的考虑，需要注意在强非均质和各向异性情况下，矩形像素化模型对储层介质表征的相对精度较差，但“等效介质理论”可以用来给出与复杂介质参数等价的像素内平均物理参数的分布。在每个像素内，等效介质理论将提供属性值和各向异性，以给出复杂介质的等效电磁响应。最终的模型不一定对应于复杂介质真实的电导率分布，但它将对复杂介质参数模型提供等效的电磁响应。更具体地说，这一等效过程的结果将通过像素参数的反演给出异常支撑区域的参数分布、各向异性参数和整体尺度大小。

11)由井间电磁数据反演井间储层电阻率参数的过程：

对井间电磁数据应用广义测度正则化反演框架，构建反演目标泛函数：

其中，

为基于广义测度的数据拟合误差泛函的标记；

为基于广义测度的模型相似度约束的标记；d^obs为观测数据；G(m)为正演模拟的数学表达；m为待反演的模型参数；m^ref为已知的先验(参考)模型参数；权重矩阵W_m测量所恢复模型空间粗糙度；W_d为数据权重的对角阵；每个元素为观测数据的标准差的倒数；λ为正则化系数。

广义测度选取Ekblom提出的扰动L_p范数为：

Φ(m)＝(m²+ε²)^p/2 (2)

其中，ε和p为控制反演行为的正实数。

反演目标函数构建完成后，应用线性化反演策略——对正演方程f(m)＝d进行泰勒级数展开并忽略二阶等高阶项，代入反演目标泛函中并求取目标反演关于模型的偏导数，得：

其中，J为灵敏度矩阵，也叫雅克比矩阵；m^k为第k次反演迭代得到的模型参数；Δm^k为第k次反演迭代得到模型参数修正量；上角标T表示矩阵转置；r_d和r_m是与Ekblom范数相关的对角阵：

其中，r_d为数据残差对角矩阵，

为数据残差对角矩阵中的一个元素；r_m是模型残差对角矩阵，

为模型残差对角矩阵中的一个元素；p表示范数，其数值可以是1、2、3等；i表示序号，其数值范围为1～N_d；N_d为观测数据的长度；N_m为模型参数的长度。

为获得更精确的解，变化上述方程为矩阵系统，得：

应用修正的Gram-Schmidt方法求解方形系统的第k次迭代的更新模型Δm^k。结果，新的模型m^k+1由下式给出：

m^k+1＝m^k+Δm^k (7)

12)由井间电磁数据反演井间储层电阻率(电导率的倒数)计算流体饱和度的过程如图7所示，具体包括：

利用井间电磁数据反演井间储层电导率计算含水饱和度，其实现过程是利用井间电磁反演的地下地层的电导率分布，进而通过等效介质理论与储层物性与含油性参数，借助储层参数模型重构电导率响应，使之与反演电导率响应数据实现合理的拟合，该反演过程可以用如下误差泛函的极小问题表示：

Q＝||σ_L-σ_D||²＝min (8)

其中，Q是反演层段内反演电导率与模型计算电导率的误差平方和，σ_L为电磁数据反演电导率数据和σ_D为等效介质模型模拟计算电导率响应。

为使误差平方和Q最小，由二次型的优化理论指导，必有：

在数学上，上边的反演过程是一个解不唯一、不稳定和病态的问题，因而，使用电磁数据反演电导率计算饱和度的问题只能在正则化条件下获得已知条件约束的最小二乘解。正则化可以通过在数据拟合中加入一个平滑的约束，排除那些相邻参数变化太剧烈的解。

假设正演模拟得到的理论响应数据向量为σ_D，所用的模型参数向量为S_w，解反演问题时也采用这类向量表示。电阻率响应正演计算时，可把模型离散成N个矩形网格，并假设每个网格内的电导率是常数。

反演过程就是要寻找一组参数向量m＝{S_w1,S_w2,…,S_wn}，利用该参数向量生成的电阻率响应能适当地拟合测井电导率数据σ_L，即使基于等效介质模型正演计算得到的电导率响应与观测电导率数据σ_L＝{σ_L1,σ_L2,...,σ_Lm}的拟合平方误差(RMS)降低到可接受的水平。

若用数学关系表示，上边的最小二乘反演过程就是使下面的误差泛函达到最小化，以得到一个平滑化的模型参数结果：

Φ＝||W_D(AΔm-Δσ_D)||²+μ||W_m(m-m_b)||²+λ||Cm|| (10)

其中，A是是电导率对含水饱和度的灵敏度，Δσ_D是电磁数据反演电导率数据σ_L和模拟计算电导率响应σ_D的差，σ_D来自于迭代过程中的修正模型，m是模型参数，Δm是本次迭代中模型参数m的修正量，m_b是背景模型或者参考模型的参数向量。W_D和W_m分别是数据加权矩阵和参数加权矩阵。W_D是对角阵，其元素是在假设数据标准偏差相同时，是电导率的倒数。C是考虑相邻区块的模型平滑性的二阶差分算子。W_m是模型参数有约束时，用来控制与背景模型或者初始模型参数接近程度的算子，若所有模型参数的权都相同，W_m将退化为一个单位矩阵。参数μ是拉格朗日乘子，用来控制平滑约束的影响。α确定与参考模型接近程度的系数，取α＝0.01。在解反演方程时，选择适当的乘子μ，以使拟合差降到可以接受的水平。这要求进行试错检验。每次迭代中，用几个不同的μ值，解方程并计算拟合差Q。把Q作为μ的多项式，使误差Q达到最小，这样可以估算出最佳的μ值。通常，迭代开始时，μ值取得相对大些，在接下来的迭代中，μ值逐渐减小，以便得到更好的解并达到更小的均方根拟合差Q。在本发明实施例中，μ从第四次迭代开始以因子1/2递减。为了提高反演稳定性，得到一个有意义的结果，还采取了双边约束，即对于含水饱和度须在如下约束条件下解方程使得：

0≤S_wi≤1 (10)

为了更好地应用井间电磁测量对流体成像的方法，还需利用数值模拟、岩心分析和测井解释验证该类方法，如在本实施例中，用部分测井数据计算的流体饱和度的结果标定与验证井间电磁数据反演成像的流体饱和度的结果，将电磁数据的反演电导率与测井或岩心得到的流体饱和度之间的统计关系用于井间饱和度预测的目标函数建立，计算的最终流体饱和度分布与加密井测井计算结果相对误差(例如，10％)以内，基本满足实际要求，验证了方法的可行性，证明可将该方法的可靠性。

由上可知，本发明实施例中提供的井间电磁测量流体成像方法，在地下地层钻探至少两个井孔，每个井孔中的部分层段使用套管与地层封固，并且套管介质可以是良导介质，也可以是不导电介质，以及在井间储层中存在易于电磁方法探测的与周围围岩背景电阻率不同的高阻或低阻异常体，在井孔中放置可移动的电磁激励源，对井孔周围地层介质发射电磁场信号，使井间地层中的高阻或低阻异常体产生在距离发射井一定距离范围内的另一口井中易已被探测到的感应电磁场，并且在另一口接收井中放置电磁探测器测量发射井激励的电磁场及井间地层感应的电磁场。利用接收井中电磁探测器所探测到的电磁场信号，采用电磁场反演成像方法，得到井间储层的油气水分布，有效解决了弹性参数对油水差异不敏感和井间地震波场复杂的问题，拓展了电磁勘探方法在成熟油气田开发中流体定量评价方面的应用范围。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种井间电磁测量流体成像系统，如下面的实施例所述。由于该系统解决问题的原理与井间电磁测量流体成像方法相似，因此该系统的实施可以参见井间电磁测量流体成像方法的实施，重复之处不再赘述。

如图2～图5所示，本发明实施例中提供的井间电磁测量流体成像系统可以包括：电磁信号发生器21、电磁场发射天线22、电磁场接收天线23、电磁信号放大器24和电磁场反演流体成像装置25；

其中，电磁信号发生器21，用于产生电磁场信号；电磁场发射天线22，下放于地下地层的发射井中，与电磁信号发生器21连接，用于将电磁信号发生器21产生的电磁场信号向地层发射；电磁场接收天线23，下放于地下地层的接收井中，用于探测来自地层的电磁场信号；电磁信号放大器24，与电磁场接收天线23连接，用于放大电磁场接收天线23探测到的电磁场信号；电磁场反演流体成像装置25，与电磁信号放大器24连接，用于采用电磁场反演成像方法，对电磁信号放大器24放大后的电磁场信号进行处理，得到井间储层的电阻率分布，并基于电阻率与流体饱和度的转化模型，确定井间储层的流体饱和度分布，其中，井间储层为发射井与接收井之间的地下储层。

进一步地，本发明实施例中提供的井间电磁测量流体成像系统还可以包括：信号同步器26，与电磁信号发生器21、电磁信号放大器24、电磁场反演流体成像装置25分别连接，用于同步信号。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种井间电磁测量流体成像装置，如下面的实施例所述。由于该装置解决问题的原理与井间电磁测量流体成像方法相似，因此该装置的实施可以参见井间电磁测量流体成像方法的实施，重复之处不再赘述。

图8为本发明实施例中提供的一种井间电磁测量流体成像装置示意图，如图8所示，该装置包括：钻井模块81、电磁设备控制模块82、井间电磁测量模块83、电磁场反演成像模块84和井间储层流体分布确定模块85。

其中，钻井模块81，用于从地下地层钻探的至少两口井中，选取发射井和接收井；电磁设备控制模块82，用于控制电磁发射源下放到发射井中，并控制电磁探测器下放到接收井中；井间电磁测量模块83，用于控制发射井中的电磁发射源向地层发射电磁场信号，并控制接收井中的电磁探测器探测地层的电磁场信号；电磁场反演成像模块84，用于采用电磁场反演成像方法，对电磁探测器探测到的电磁场信号进行处理，得到井间储层的电阻率分布，井间储层为发射井与接收井之间的地下储层；井间储层流体分布确定模块85，用于基于电阻率与流体饱和度的转化模型，根据井间储层的电阻率分布，确定井间储层的流体饱和度分布。

在一个实施例中，上述电磁场反演成像模块84还用于执行如下步骤的功能：构建井间储层的物理参数分布模型；在物理参数分布模型中设置电阻率异常体，其中，电阻率异常体的电阻率与模型背景的电阻率不同；调整物理参数分布模型中电阻率异常体的位置，直到物理参数分布模型模拟计算出电磁场信号值与井间储层测量出的电磁场信号值满足预设误差允许范围；根据调整参数后的物理参数分布模型，确定井间储层的电阻率分布。

在一个实施例中，上述钻井模块81还用于执行如下步骤的功能：控制钻井设备在地下地层钻探至少两口井；将至少两口井中的一口井确定为发射井，将除发射井外的其他一口或多口井确定为接收井。

本发明实施例中提供的井间电磁测量流体成像装置中，由电磁设备控制模块82控制下放到发射井中的电磁发射源可以是交变电流激励的电性源或磁性源。当电磁发射源是电性源的情况下，电磁发射源可以采用长接地导线；电磁探测器可以是电场探测器，用于探测电性源发射的电场信号。当电磁发射源是磁性源的情况下，电磁发射源可以采用导线线圈；电磁探测器可以是磁场探测器，用于探测电性源发射的磁场信号。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种计算机设备，用以解决现有技术无法准确对井间储层的油气水分布进行预测的技术问题，该计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述井间电磁测量流体成像方法。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种计算机可读存储介质，用以解决现有技术无法准确对井间储层的油气水分布进行预测的技术问题，该计算机可读存储介质存储有执行上述井间电磁测量流体成像方法的计算机程序。

综上所述，本发明实施例中提供了一种井间电磁测量流体成像方法、系统、装置、计算机设备及计算机可读存储介质，利用井间电磁测量流体成像方法对井间储层流体分布进行探测，与现有技术中采用井间地震和测井对井间储层流体分布进行探测的方案相比，通过发射井中下放的电磁发射源向地层发射电磁场信号，并通过接收井中下放的电磁探测器探测来自储层的电磁场信号，采用电磁场反演成像方法，对电磁探测器探测的电磁场信号进行处理，得到井间储层的电阻率分布，进而基于电阻率与流体饱和度的转化模型，将井间储层的电阻率分布，转换为井间储层的流体饱和度分布，能够利用井间电磁测量准确分析和评价井间储层的流体分布，有效解决了弹性参数对油水差异不敏感，以及井间地震波场复杂的问题，拓展了电磁勘探方法在已开发油气田中流体定量评价方面的应用范围。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述的具体实施例，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例而已，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 (13)

1.一种井间电磁测量流体成像方法，其特征在于，包括：

从地下地层钻探的至少两口井中，选取发射井和接收井；

控制电磁发射源下放到发射井中，并控制电磁探测器下放到接收井中；

控制发射井中的电磁发射源向地层发射电磁场信号，并控制接收井中的电磁探测器探测来自地层的电磁场信号；

采用电磁场反演成像方法，对电磁探测器探测到的电磁场信号进行处理，得到井间储层的电阻率分布，其中，所述井间储层为发射井与接收井之间的地下储层；

基于电阻率与流体饱和度的转化模型，根据井间储层的电阻率分布，确定井间储层的流体饱和度分布。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用电磁场反演成像方法，对电磁探测器探测到的电磁场信号进行处理，得到井间储层的电阻率分布，包括：

构建井间储层的物理参数分布模型；

在所述物理参数分布模型中设置电阻率异常体，其中，所述电阻率异常体的电阻率与模型背景的电阻率不同；

调整所述物理参数分布模型中电阻率异常体的位置，直到所述物理参数分布模型模拟计算出电磁场信号值与井间储层测量出的电磁场信号值满足预设误差允许范围；

根据调整参数后的物理参数分布模型，确定井间储层的电阻率分布。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，从地下地层钻探的至少两口井中，选取发射井和接收井，包括：

控制钻井设备在地下地层钻探至少两口井；

将至少两口井中的一口井确定为发射井，将除发射井外的其他一口或多口井确定为接收井。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电磁发射源为交变电流激励的电性源，所述电磁探测器为电场探测器。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述电磁发射源为长接地导线。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电磁发射源为交变电流激励的磁性源，所述电磁探测器为磁场探测器。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述电磁发射源为导线线圈。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，发射井和接收井中靠近地表预设距离的井段由套管与地层封固。

9.一种井间电磁测量流体成像系统，其特征在于，包括：电磁信号发生器、电磁场发射天线、电磁场接收天线、电磁信号放大器和电磁场反演流体成像装置；

其中，电磁信号发生器，用于产生电磁场信号；

所述电磁场发射天线，下放于地下地层的发射井中，与所述电磁信号发生器连接，用于将所述电磁信号发生器产生的电磁场信号向地层发射；

所述电磁场接收天线，下放于地下地层的接收井中，用于探测来自地层的电磁场信号；

所述电磁信号放大器，与所述电磁场接收天线连接，用于放大所述电磁场接收天线探测到的电磁场信号；

所述电磁场反演流体成像装置，与所述电磁信号放大器连接，用于采用电磁场反演成像方法，对所述电磁信号放大器放大后的电磁场信号进行处理，得到井间储层的电阻率分布，并基于电阻率与流体饱和度的转化模型，确定井间储层的流体饱和度分布，其中，所述井间储层为发射井与接收井之间的地下储层。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：信号同步设备，与所述电磁信号发生器、所述电磁信号放大器、所述电磁场反演流体成像装置分别连接，用于同步信号。

11.一种井间电磁测量流体成像装置，其特征在于，包括：

钻井模块，用于从地下地层钻探的至少两口井中，选取发射井和接收井；

电磁设备控制模块，用于控制电磁发射源下放到发射井中，并控制电磁探测器下放到接收井中；

井间电磁测量模块，用于控制发射井中的电磁发射源向地层发射电磁场信号，并控制接收井中的电磁探测器探测地层的电磁场信号；

电磁场反演成像模块，用于采用电磁场反演成像方法，对电磁探测器探测到的电磁场信号进行处理，得到井间储层的电阻率分布，所述井间储层为发射井与接收井之间的地下储层；

井间储层流体分布确定模块，用于基于电阻率与流体饱和度的转化模型，根据井间储层的电阻率分布，确定井间储层的流体饱和度分布。

12.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8任一项所述井间电磁测量流体成像方法。

13.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1至8任一项所述井间电磁测量流体成像方法的计算机程序。

Images