CN111983704B - 一种井间三维电磁探测方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种井间三维电磁探测方法和系统;该系统包括:井下发射电偶源、井下接收阵列、地面接收阵列以及地面处理装置;其中,井下发射电偶源布设于由多口井所形成的井网内的发射井中,经配置为基于被施加的激励信号辐射伪随机发射信号;井下接收阵列包括布设于接收井中的井下接收电极,经配置为接收基于伪随机发射信号的第一响应信号;其中,接收井为所述井网内除所述发射井外的所有井中的部分井;地面接收阵列包括设置于地表且按照同心圆形测线布设的多个地面接收电极,经配置为接收基于伪随机发射信号的第二响应信号;地面处理装置,经配置为,通过检测第一响应信号以及第二响应信号的响应特征,获得井间油气储层的电阻率分布。
Description
技术领域
本发明实施例涉及油气资源探测技术领域,尤其涉及一种井间三维电磁探测方法和系统。
背景技术
当前,常规采用的人工场源电磁方案可以包括:可控源音频大地电磁法(CSAMT,Controlled Source Audio Magnetotelluric MeThod)、频率测深法以及瞬变电磁法(TEM,Transient Electromagnetic Method)。在这三种方案中,CSAMT方案能够克服大地电磁法(MT,Magnetotelluric MeThod)法场源随机性的缺点,信号强度也比MT法大为提高。但CSAMT方案的供电与测量需要采用变频方式,即逐个频率依次进行发送与接收,从而降低了观测速度,此外,CSAMT方案的工作区域须设置在“远区”,如需要产生较强的测量信号需要很大的发送功率,因此,在发送功率有限时,该方案的测量区域和勘探深度将受到较大限制。
此外,频率测深法将接地的水平电流源或由不接地回线形成的垂直磁偶源作为场源,测量电场分量或磁场分量。在实际应用中,主要采用接地的水平电流源和两个测量点之间电位差的方式。该方案同样要求在远区接收,将偶极子场简化后,可以得到视电阻率的计算公式。然而在野外实地实施过程中,场源和接收机需同时移动以在每个测点上测得不同频率的视电阻率,所以该方案工作效率较低。
此外,TEM属于时间域电磁法,属于人工场源电磁方案的另一个分支。该方案以电磁波信号传播经历的时间来评价地下的电性分布,由于避开了一次场的强信号,因而可以在近区进行测量。但是该方案在断电后所测量获得的二次场响应十分微弱,十分不利于精密测量。另外,该方案尽管采用了方波激励信号,能够一次性获得多个深度的地电信息,但随着谐波次数的增高,不仅响应信号越来越微弱,而且达到的趋肤深度也越来越接近,难以获得不同深度的有效信息。
对于以上方案,目前通常大多采用矩形接收阵列,其观测点位于多条平行测线上。对于井下目标地质体的方位和角度的识别准确率不高。
发明内容
有鉴于此,本发明实施例期望提供一种井间三维电磁探测方法和系统;利用三维电磁接收系统提高探测精度,并且利用伪随机多频信号作为激励,通过不同频段信号所描述的探测信息进行结合,能够满足不同的探测需求,提高了电磁探测的工作效率。
本发明实施例的技术方案是这样实现的:
第一方面,本发明实施例提供了一种井间三维电磁探测系统,所述系统包括:井下发射电偶源、井下接收阵列、地面接收阵列以及地面处理装置;其中,
所述井下发射电偶源布设于由多口井所形成的井网内的发射井中,经配置为基于被施加的激励信号辐射伪随机发射信号;
所述井下接收阵列包括布设于接收井中的井下接收电极,经配置为接收基于所述伪随机发射信号的第一响应信号;其中,所述接收井为所述井网内除所述发射井外的所有井中的部分井;
所述地面接收阵列包括设置于地表且按照同心圆形测线布设的多个地面接收电极,经配置为接收基于所述伪随机发射信号的第二响应信号;
所述地面处理装置,经配置为,通过检测所述第一响应信号以及第二响应信号的响应特征,获得井间油气储层的电阻率分布。
第二方面,本发明实施例提供了一种井间三维电磁探测方法,所述方法应用于第一方面所述的井间三维电磁探测系统,所述方法包括:
针对布设于发射井中的井下发射电偶源施加激励信号以辐射伪随机发射信号;
由布设于接收井中的井下接收电极构建的井下接收阵列接收基于所述伪随机发射信号的第一响应信号;
由设置于地表且按照同心圆形测线布设的多个地面接收电极所构建的地面接收阵列接收基于所述伪随机发射信号的第二响应信号;
通过检测所述第一响应信号以及第二响应信号的响应特征,获得井间油气储层的电阻率分布。
本发明实施例提供了一种井间三维电磁探测方法和系统;首先,由于伪随机发射信号中包括多个幅值相当的频率分量信号,因此可以利用各种频率分量信号所对应的频率同时获得多个频率的响应信号,进而获得多个不同深度的电阻率信息,从而可以几倍甚至十几倍地提高测量速度,与TEM方案相比,克服了测量二次场而造成的接收信号微弱的缺陷;此外,由于井下接收阵列更接近目标地质体,因而第一响应信号能够获得更高的异常体响应幅度,同时也能够降低覆盖层对响应信号的影响,对于井下探测目标地质体的深度、电阻率、极化率等参数,具有更高的分辨率;再次,地面接收阵列由位于同心圆环形测线上的多个地面接收电极构成,相较于目前常规的矩形或线型的地面测线来说,能够提高识别井下地质目标体的方位和角度信息的准确度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种井间三维电磁探测系统的组成示意图;
图2为本发明实施例提供的能够应用井间三维电磁探测系统的场景示例图;
图3为本发明实施例提供的一种接收阵列布置示意图;
图4为本发明实施例提供的地面接收阵列的布设平面示意图;
图5为本发明实施例提供的地面接收阵列中的测点编号示意图;
图6为本发明实施例提供的多层同轴媒质示意图;
图7为本发明实施例提供的一种井间三维电磁探测方法流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参见图1,其示出了本发明实施例提供的一种井间三维电磁探测系统1的组成,可以包括:井下发射电偶源11、井下接收阵列12、地面接收阵列13以及地面处理装置14;其中,
所述井下发射电偶源11布设于由多口井所形成的井网内的发射井中,经配置为基于被施加的激励信号辐射伪随机发射信号;
所述井下接收阵列12包括布设于接收井中的多个井下接收电极121,经配置为接收基于所述伪随机发射信号的第一响应信号;其中,所述接收井为所述井网内除所述发射井外的所有井中的部分井;
所述地面接收阵列13包括设置于地表且按照同心圆形测线布设的多个地面接收电极131,经配置为接收基于所述伪随机发射信号的第二响应信号;
所述地面处理装置14,经配置为通过检测所述第一响应信号以及第二响应信号的响应特征,获得井间油气储层的电阻率分布。
对于图1所示的系统1,首先,由于伪随机发射信号中包括多个幅值相当的频率分量信号,因此可以利用各种频率分量信号所对应的频率同时获得多个频率的响应信号,进而获得多个不同深度的电阻率信息,从而可以几倍甚至十几倍地提高测量速度,与TEM方案相比,克服了测量二次场而造成的接收信号微弱的缺陷;此外,由于井下接收阵列12更接近目标地质体,因而第一响应信号能够获得更高的异常体响应幅度,同时也能够降低覆盖层对响应信号的影响,对于井下探测目标地质体的深度、电阻率、极化率等参数,具有更高的分辨率;再次,地面接收阵列13由位于同心圆环形测线上的多个地面接收电极131构成,相较于目前常规的矩形或线型的地面测线来说,通过第二响应信号能够提高识别井下地质目标体的方位和角度信息的准确度。
基于图1所示的井间三维电磁探测系统1组成,参见图2,其示出了本发明实施例提供的一种能够应用井间三维电磁探测系统1的场景示例,在该场景中,发射井21为多口井所形成的井网中的一个,在一些示例中,该井网可以是生产井井网,该发射井21则可以是生产井井网中的一口生产井,或者可以根据实际需要,将两口或多口生产井作为发射井21。在发射井21中,利用一对与发射井21套管内壁接触的发射电极,如图2中的标记A和B所示且发射电极的电性如图2所示,构建井下发射电偶源11,如虚线框所示,该井下发射电偶源11的长度与其探测范围成正比,在具体应用过程中,可以通过调整发射电极对的设置位置以及发射电极对的间距来构建获得不同长度的井下发射电偶源11;构建井下发射电偶源11的一对发射电极A和B可以通过铠装电缆与设置于地面的发射信号源15相连,发射信号源15可以通过向构建所述井下发射电偶源11的发射电极对施加所述激励信号以使得发射电极对向外辐射伪随机发射信号。结合图3所示,井下发射电偶源11标记为tr0,发射电极A和B基于发射信号源15施加的激励信号辐射伪随机发射信号,具体来说,可以是伪随机码发生器151分别与套管壁上的电极A和电极B相连,从而能够在发射电偶源111上施加伪随机发射信号。采用多频组伪随机信号能够一次性地发射多个频率信号,大大提高了工作效率。此外,伪随机多频信号的各频率分量振幅大体相当,使得响应信号幅度彼此接近。克服了常规方波激励信号中,高次谐波分量振幅随着谐波次数增大而迅速衰减,导致高次谐波分量难以利用的问题。优选地,本发明实施例中,伪随机发射信号为2n序列伪随机信号,该信号其含有按二进制关系递增、频率为2i的n个不同频率分量,相邻频率之比均为2。需要说明的是,2n序列伪随机信号是一种理想的电磁法勘探场源,在同一频组中,频率越低、幅值越高。目前常见的伪随机码发生器151可以实现发送单频波、三频波、五频波以及七频波。频率范围从0.015625Hz(2-6Hz)到8192Hz(213Hz),并且还可按照不同的频率进行组合。
接着参考图2,针对生产井井网中除发射井以外的其他井,可以选择其中的部分井作为接收井22,每个接收井22的套管内壁均设置井下接收电极121,如图2中的标记121-N、121-M1和121-M2所示且接收电极的电性如图2所示,从而形成井下接收阵列12,如点划线框所示。在本实施例中,如图3所示,设定接收井22的数量为3,每口接收井22中的井下接收电极121基于竖直的井下测线按照设定的距离间隔设置;并且设定每条井下测线长度为500m,分别标记为r1、r2和r3;并且设定在每条井下测线中每隔10m设置一井下接收电极121,从而可以获知每条井下测线上各有50个测点,如此,图3中所示的井下接收阵列12共有150个测点。由图3中可知,井下接收阵列12更接近目标地质体,因而能够获得更高的异常体响应幅度,同时也能够降低覆盖层对响应信号的影响。对于井下探测目标地质体的深度、电阻率、极化率等参数,具有更高的分辨率。
随后,参考图2以及图3,在地表的同心圆形测线上布设地面接收阵列13,设定地表共有5条同心圆形测线,分别标记为c1、c2、c3、c4和c5,相邻圆形测线的半径差相等,比如各测线的半径分别是60m,120m,180m,240m,300m。每条圆环形测线上的地面接收电极(也可称之为测点,如图中黑点所示)个数互不相同,但均匀设置于对应的圆形测线上,如图4所示的地面接收阵列13的布设平面示意,c1、c2、c3、c4和c5圆形测线上的相邻测点之间的圆心夹角分别为:22.5°,22.5°,11.25°,11.25°,5.625°,由此可知,各圆形测线上的测点数量依次为:16个,16个,32个,32个和64个,所以,地面接收阵列13中共有160个测点。参见图5,对基于上述设定的地面接收阵列13中的各测点进行编号,各测线角度0°开始,测点编号为1,沿着测线逆时针方向,测点号依次增大。相比于目前常规的矩形地面接收阵列,本实施例采用圆形的地面接收阵列,可以根据各测线不同测点的电磁响应特征,更好的识别井间复杂地质体在不同象限的角度信息或方位信息,从而有利于提高探测精度。可以理解地,上述设定仅用于进行技术方案的阐述说明,在具体应用时可以实际需要进行变换,例如对测线以及测点进行加密或减稀,从而能够适应不同地质体的探测需求。
此外,在一些示例中,如图2所示,井间三维电磁探测系统1还可以包括:接收装置16,经配置为接收所述井下接收阵列获得的所述第一响应信号以及所述地面接收阵列获得的所述第二响应信号,并将所述第一响应信号与所述第二响应信号传输至所述地面处理装置;以及,将其频率组合与所述伪随机发射信号的频率组合保持一致。具体来说,接收装置可以通过多通道电磁接收机来实现,其频率组合与伪随机发射信号的频率组合保持一致。基于该接收装置,所述地面处理装置,还经配置为保持所述接收装置与所述发射信号源同步;比如可以通过GPS等系统保持接收装置与所述发射信号源严格同步。
需要说明的是,对于第一响应信号和第二响应信号来说,其与伪随机发射信号同样包含多个主频率成分、测量频点多,通过常规的模拟选频方案会导致接收装置的硬件电路的复杂庞大,给仪器设计和调试带来困难,难以保证多台接收装置的一致性。为了避免上述缺陷,在一些示例中,本发明实施例优选地采用数字相干检测方法,具体来说,所述地面处理装置14,如图2所示,具体可以由中央控制器以及计算机组成,经配置为:基于数字相干检测策略以及所述伪随机发射信号的离散频率信号,从所述第一响应信号以及所述第二响应信号中提取每个离散频率信号对应的幅值以及相位信息;根据提取到的每个离散频率信号对应的幅值和相位信息,通过设定的反演策略获得井间油气储层的电阻率分布。详细来说,从井间伪随机电磁响应中分别提取每个频率分量的幅值和相位,同时对其他频率信号还具备很强的抑制能力。因此,数字相干检测方法能够极大的简化硬件电路设计,更容易保证多台仪器间的一致性。通过提取不同井间距测线位置上低阻夹层和高阻夹层的伪随机电磁响应特征,为井间非均匀油气储层特征识别打下了良好基础。
对于上述示例,具体来说,所述地面处理装置14,经配置为:
将所述第一响应信号以及所述第二响应信号按照设定的数字化采样频率fs在设定的周期T1内进行采样,获得所述第一响应信号以及所述第二响应信号的数字化序列x(n);
根据设定的提取信号频率ωk所对应的周期Tk以及所述数字化序列x(n),根据下式获得所述数字化序列x(n)的余弦分量系数aK1′和正弦分量系数bK1′:
其中,Tk=2π/ωk;
根据所述数字化序列x(n)的余弦分量系数aK1′和正弦分量系数bK1′以及下式,获得所述数字化序列x(n)中所述提取信号频率ωk所对应分量的幅值c′K1和相位θ′K1
需要说明的是,在获取到待提取的频率分量对应的幅值以及相位之后,就能够进一步反演出探测区域的电阻率分布,进而达到井间油气储层特征识别的目的。具体来说,电阻率是地下电性不均匀体和地形起伏的综合反映,能够反映媒质电性的空间变化。在油气资源探测技术中,井周围探测区域的媒质通常是具有轴旋转对称的分区均匀媒质,即多层同轴媒质,如图6所示,多层同轴媒质共N层,第j层的半径设为Rj,第j层中对应的的σj,εj,μj分别为该层媒质的电导率、介电常数和磁导率。设定N=2,且线电流源位于第一层,第二层的电场响应为:Ez2=B20K0(ik2r)
其中,
在以上式子中,I为供电电流,i表示纯虚数,表示媒质的波数,K0(ikr)表示零阶修正贝塞尔函数,r为收发距,ω为发射信号角频率,σ,ε,μ分别为媒质的电导率、介电常数和磁导率。由以上式子可以看出,同轴媒质中无源区的电场响应包含了地下电阻率参数。因此,根据接收信号可以进一步提取电阻率参数。
实际勘探中,Ez2的测量可以通过测量两点(MN)之间的电位差实现的,即:ΔVMN=Ez2·MN=B20K0(ik2r)·MN;
基于上式可以获得电阻率
不难看出,在上式的右边分子中,系数B20以及0阶修正贝塞尔函数K0(ik2r)中,均含有媒质的电阻率参数。因此,可以将其视为一个含有未知电阻率的方程。为了从中提取电阻率,本发明实施例优选地采用迭代法。先给出方程的一个近似解,然后反复用迭代公式矫正这个近似值,使之逐步逼近真值,直到满足设定的精度为止。基于此,地面处理装置14,经配置为:
根据先验知识设定电阻率初值ρ0,并带入中,得到新的电阻率值ρ1;
利用条件|(ρ1-ρ0)/ρ0|<ε进行判断,其中,ε是期望精度;
若满足所述条件,确定ρ1为电阻率;
否则,将所述新的电阻率值ρ1设定为电阻率初值ρ0后在带入中进行计算并判断所述条件是否满足,直到满足迭代期望精度ε为止。需要说明的是,在上述整个迭代计算过程中,会得到一系列的ρj,可以称为迭代序列,如果迭代序列收敛于某值,则称迭代收敛,否则称为迭代发散。
通过上式示例,对于各测线上的接收信号,采用数字相干检测方法分别提取各频率分量的幅值信息和相位信息,进一步提取探测地层的电阻率信息。
此外,对于伪随机发射信号来说,本发明实施例设定如表1所示的12个频组的频率分布,每个频组均包含7个频率成分。其中,低频组包括频组0、频组1、频组2和频组3。中频组包括频组4、频组5、频组6和频组7。高频组包括频组8、频组9、频组10和频组11。
表1
对于频率域电磁法来说,趋肤深度为而探测深度与趋肤深度有如下关系:
因此,对于同一探测区域,发射频率越低,趋肤深度越大,获得的勘探深度也越大。常规的方波激励信号,虽然一次可以获得多个深度的地电信息,但由于各奇次谐波之间的频率相差为2,在算术坐标上均匀分布,但是其趋肤深度分布却并不均匀。随着谐波次数的增高,不但响应信号越微弱,而且达到的趋肤深度也越来越近,获得不同深度的有效信息并不多。相比之下,伪随机信号的探测深度分布均匀、覆盖深度范围大。不但一次能够获得多个深度的地下信息,而且每一个频率分量的信息都是有效的,因而非常适合于地球物理勘探。
在实际应用中,可以根据探测区域的深度、储层电阻率特征以及探测分辨率等参数,选取全部12个频组的伪随机多频信号,或者部分频组伪随机信号的组合作为发射信号,以适应不同的探测需求。比如低频组选取频组1和频组3,高频组选取频组9和频组11,中频组全部选取(频组4、频组5、频组6和频组7),共8个频组的组合作为发射信号。利用多频组伪随机信号的组合,高频采集主要反映浅部信息,低频采集主要反映深部信息。通过高频,中频和低频伪随机信号的组合探测,获得伪随机信号反演三维地电切片图,完成井间复杂地层的三维电磁探测,得到目标地层地电特征的综合解释。
上述系统1还可以包括为了实现以上技术方案的其他装置或设备,如图2所示,还可以包括为系统1中的各组件提供电力的大功率电源、接收装置16以及发射信号源15之间的分压隔离器等,本实施例对此不做赘述。
基于上述技术方案相同的发明构思,本发明实施例还提供了一种能够应用于上述井间三维电磁探测系统1中的井间三维电磁探测方法,参见图7,该方法可以包括:
S71:针对布设于发射井中的井下发射电偶源施加激励信号以辐射伪随机发射信号;
S72:由布设于接收井中的井下接收电极构建的井下接收阵列接收基于所述伪随机发射信号的第一响应信号;
S73:由设置于地表且按照同心圆形测线布设的多个地面接收电极所构建的地面接收阵列接收基于所述伪随机发射信号的第二响应信号;
S74:通过检测所述第一响应信号以及第二响应信号的响应特征,获得井间油气储层的电阻率分布。
对于图7所示的技术方案,在一些示例中,所述方法还包括:
利用发射信号源向所述井下发射电偶源施加所述激励信号以辐射所述伪随机发射信号;
利用接收装置接收所述井下接收阵列获得的所述第一响应信号以及所述地面接收阵列获得的所述第二响应信号,并将所述第一响应信号与所述第二响应信号传输至所述地面处理装置;以及,将其频率组合与所述伪随机发射信号的频率组合保持一致;
保持所述接收装置与所述发射信号源同步。
对于图7所示的技术方案,在一些示例中,所述通过检测所述第一响应信号以及第二响应信号的响应特征,获得井间油气储层的电阻率分布,包括:
基于数字相干检测策略以及所述伪随机发射信号的离散频率信号,从所述第一响应信号以及所述第二响应信号中提取每个离散频率信号对应的幅值以及相位信息;
根据提取到的每个离散频率信号对应的幅值和相位信息,通过设定的反演策略获得井间油气储层的电阻率分布。
在上述示例中,具体地,所述基于数字相干检测策略以及所述伪随机发射信号的离散频率信号,从所述第一响应信号以及所述第二响应信号中提取每个离散频率信号对应的幅值以及相位信息,包括:
将所述第一响应信号以及所述第二响应信号按照设定的数字化采样频率fs在设定的周期T1内进行采样,获得所述第一响应信号以及所述第二响应信号的数字化序列x(n);
根据设定的提取信号频率ωk所对应的周期Tk以及所述数字化序列x(n),根据下式获得所述数字化序列x(n)的余弦分量系数aK1′和正弦分量系数bK1′:
其中,Tk=2π/ωk;
根据所述数字化序列x(n)的余弦分量系数aK1′和正弦分量系数bK1′以及下式,获得所述数字化序列x(n)中所述提取信号频率ωk所对应分量的幅值c′K1和相位θ′K1
在上述示例中,具体地,所述根据提取到的每个离散频率信号对应的幅值和相位信息,通过设定的反演策略获得井间油气储层的电阻率分布,包括:
根据先验知识设定电阻率初值ρ0,并带入中,得到新的电阻率值ρ1;
利用条件|(ρ1-ρ0)/ρ0|<ε进行判断,其中,ε是期望精度;
若满足所述条件,确定ρ1为电阻率;
否则,将所述新的电阻率值ρ1设定为电阻率初值ρ0后在带入中进行计算并判断所述条件是否满足,直到满足迭代期望精度ε为止。
需要说明的是,对于以上关于图7所示的技术方案及其示例和具体阐述内容,其实施过程可以参照前述技术方案中系统1的相关组件的阐述,本发明实施例对此不做赘述。
本发明实施例所涉及的技术方案,将井下接收阵列与地面接收阵列同步工作,构成井间三维电磁接收系统,观测网密度大,探测精度高。地面圆形接收阵列,有利于提高井间复杂地质体在不同象限角度信息或方位信息的辨识精度。实际工作时,一次发射,各测点同时接收,通过提取各频率分量的幅值信息和相位信息,给出伪随机反演三维地电切片图,完成井间复杂地层的三维电磁探测。并且采用伪随机电磁探测方法,以伪随机多频信号作为激励,大大提高了电磁探测的工作效率。利用多频组伪随机信号的组合,高频采集主要反映浅部信息,低频采集主要反映深部信息。通过高频,中频和低频伪随机信号的组合探测,完成目标地层地电特征的综合解释。
需要说明的是:本发明实施例所记载的技术方案之间,在不冲突的情况下,可以任意组合。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种井间三维电磁探测系统,其特征在于,所述系统包括:井下发射电偶源、井下接收阵列、地面接收阵列以及地面处理装置;其中,
所述井下发射电偶源布设于由多口井所形成的井网内的发射井中,经配置为基于被施加的激励信号辐射伪随机发射信号;
所述井下接收阵列包括布设于接收井中的井下接收电极,经配置为接收基于所述伪随机发射信号的第一响应信号;其中,所述接收井为所述井网内除所述发射井外的所有井中的部分井;
所述地面接收阵列包括设置于地表且按照同心圆形测线布设的多个地面接收电极,经配置为接收基于所述伪随机发射信号的第二响应信号;
所述地面处理装置,经配置为通过检测所述第一响应信号以及第二响应信号的响应特征,获得井间油气储层的电阻率分布;
其中,所述地面处理装置,经配置为通过检测所述第一响应信号以及第二响应信号的响应特征,获得井间油气储层的电阻率分布,包括:
基于数字相干检测策略以及所述伪随机发射信号的离散频率信号,从所述第一响应信号以及所述第二响应信号中提取每个离散频率信号对应的幅值以及相位信息;
根据提取到的每个离散频率信号对应的幅值和相位信息,通过设定的反演策略获得井间油气储层的电阻率分布;
其中,所述根据提取到的每个离散频率信号对应的幅值和相位信息,通过设定的反演策略获得井间油气储层的电阻率分布,包括:
根据先验知识设定电阻率初值ρ0,并代入中,得到新的电阻率值ρ1;
利用条件|(ρ1-ρ0)/ρ0|<ε进行判断,其中,ε是期望精度;
若满足所述条件,确定ρ1为电阻率;
否则,将所述新的电阻率值ρ1设定为电阻率初值ρ0后再代入上式进行计算并判断所述条件是否满足,直到满足迭代期望精度ε为止;
其中,ρa为电阻率;ΔVMN为MN两点之间的电位差;I为供电电流;B20为系数;K0(ik2r)为零阶修正贝塞尔函数,其中,i表示纯虚数,k表示媒质的波数,r为收发距,MN为电极距。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述系统还包括:发射信号源,经配置为向所述井下发射电偶源施加所述激励信号以辐射所述伪随机发射信号;
接收装置,经配置为接收所述井下接收阵列获得的所述第一响应信号以及所述地面接收阵列获得的所述第二响应信号,并将所述第一响应信号与所述第二响应信号传输至所述地面处理装置;以及,将其频率组合与所述伪随机发射信号的频率组合保持一致;
所述地面处理装置,还经配置为保持所述接收装置与所述发射信号源同步。
3.根据权利要求1或2所述的系统,其特征在于,每个所述接收井中的井下接收电极基于竖直的井下测线按照设定的距离间隔设置。
4.根据权利要求1或2所述的系统,其特征在于,所述同心圆形测线中的相邻圆形测线的半径差相等,并且每个圆形测线中的地面接收电极均匀设置于对应的圆形测线上。
5.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述地面处理装置,经配置为:
将所述第一响应信号以及所述第二响应信号按照设定的数字化采样频率fs在设定的周期T1内进行采样,获得所述第一响应信号以及所述第二响应信号的数字化序列x(n);
根据设定的提取信号频率ωk所对应的周期Tk以及所述数字化序列x(n),根据下式获得所述数字化序列x(n)的余弦分量系数aK1′和正弦分量系数bK1′:
其中,Tk=2π/ωk;
根据所述数字化序列x(n)的余弦分量系数aK1′和正弦分量系数bK1′以及下式,获得所述数字化序列x(n)中所述提取信号频率ωk所对应分量的幅值c′K1和相位θ′K1
6.一种井间三维电磁探测方法,其特征在于,所述方法应用于前述权利要求1至5任一项所述的井间三维电磁探测系统,所述方法包括:
针对布设于发射井中的井下发射电偶源施加激励信号以辐射伪随机发射信号;
由布设于接收井中的井下接收电极构建的井下接收阵列接收基于所述伪随机发射信号的第一响应信号;
由设置于地表且按照同心圆形测线布设的多个地面接收电极所构建的地面接收阵列接收基于所述伪随机发射信号的第二响应信号;
通过检测所述第一响应信号以及第二响应信号的响应特征,获得井间油气储层的电阻率分布;
其中,所述通过检测所述第一响应信号以及第二响应信号的响应特征,获得井间油气储层的电阻率分布,包括:
基于数字相干检测策略以及所述伪随机发射信号的离散频率信号,从所述第一响应信号以及所述第二响应信号中提取每个离散频率信号对应的幅值以及相位信息;
根据提取到的每个离散频率信号对应的幅值和相位信息,通过设定的反演策略获得井间油气储层的电阻率分布;
其中,所述根据提取到的每个离散频率信号对应的幅值和相位信息,通过设定的反演策略获得井间油气储层的电阻率分布,包括:
根据先验知识设定电阻率初值ρ0,并代入中,得到新的电阻率值ρ1;
利用条件|(ρ1-ρ0)/ρ0|<ε进行判断,其中,ε是期望精度;
若满足所述条件,确定ρ1为电阻率;
否则,将所述新的电阻率值ρ1设定为电阻率初值ρ0后再代入上式进行计算并判断所述条件是否满足,直到满足迭代期望精度ε为止;
其中,ρa为电阻率;ΔVMN为MN两点之间的电位差;I为供电电流;B20为系数;K0(ik2r)为零阶修正贝塞尔函数,其中,i表示纯虚数,k表示媒质的波数,r为收发距,MN为电极距。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
利用发射信号源向所述井下发射电偶源施加所述激励信号以辐射所述伪随机发射信号;
利用接收装置接收所述井下接收阵列获得的所述第一响应信号以及所述地面接收阵列获得的所述第二响应信号,并将所述第一响应信号与所述第二响应信号传输至所述地面处理装置;以及,将其频率组合与所述伪随机发射信号的频率组合保持一致;
保持所述接收装置与所述发射信号源同步。
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