CN114236624A - 基于电磁法估算压裂改造空间体积的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于电磁法估算压裂改造空间体积的方法和系统，包括：基于对待测区域进行正演模拟的正演模拟结果，确定待测区域的电磁定性异常值与压裂改造等效厚度之间的目标对应关系；基于设置在待测区域的电磁法测网，获取待测区域在注入压裂液之前的电磁法数据，得到背景场数据；基于电磁法测网，获取待测区域在注入压裂液之后的电磁法数据，得到异常场数据；基于比值法确定异常场数据相对于背景场数据的的电磁定性异常值，得到是待测区域的电磁定性异常值分布；基于电磁定性异常值分布和目标对应关系，确定待测区域的压裂改造空间体积。本发明缓解了现有技术中存在的定量体积估算速度慢、无法及时提供改造体积参数的技术问题。

Description

基于电磁法估算压裂改造空间体积的方法和系统
技术领域
本发明涉及地球物理勘探技术领域，尤其是涉及一种基于电磁法估算压裂改造空间体积的方法和系统。
背景技术
体积压裂是目前石油、天然气、页岩气、地热等资源开发普遍采用的一种压裂监测方法。其方法是通过向目标区域大量注入高压液体，通过水力压裂对储层裂缝结构实施改造，形成一条或者多条主裂缝的同时，使天然裂缝或次生裂缝不断扩张，同时在次生裂缝上继续分支形成二级次生裂缝以及更多层级的次生裂缝，从而形成天然裂缝与人工裂缝相互交错的裂缝网络。目的是将可以进行渗流的有效储层打碎，实现长、宽、高三维方向的全面改造，增大渗流面积及导流能力，提高初始产量和最终采收率。一般在该压裂施工结束后会对压裂改造空间的体积进行估算，以评估压裂改造效果。
改造体积是增产压裂中的一个重要参数，是判断此次压裂是否达到效果的重要指标，如何能有效、准确地估算压裂施工后的改造体积是压裂监测中的一项重要工作。目前主流的压裂改造空间估算方法是通过微震事件的时间和烈度来进行估算，其主流算法是ConvexHull凸包体体积计算，该方法通常使储层改造体积估算值比实际大出几个数量级，并不能很好的反应液体流通性和水力裂缝体积大小。
电磁法勘探在体积压裂监测中具有独到的优势，它可以充分地利用水力压裂过程中液体改造前后目标区域内电阻率的变化来监测液体运移方向及聚集位置，并通过定量反演来估算液体改造体积。电磁法定量反演需要经过坏点剔除、曲线编辑、位移校正、数据反演等一系列繁琐步骤，同时反演拟合时间也较长，不能像微震监测一样在数个小时内就快速估算出改造体积参数。因此在体积压裂监测过程中，电磁法一般是使用定性结果来快速刻画液体运移方向和富集位置，而其定量体积估算因速度过慢，无法及时提供改造体积参数，只能在后期佐证微震监测的估算结果，严重制约了电磁法在体积压裂监测中的作用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于电磁法估算压裂改造空间体积的方法和系统，以缓解现有技术中存在的定量体积估算速度慢、无法及时提供改造体积参数的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种基于电磁法估算压裂改造空间体积的方法，包括：基于对待测区域进行正演模拟的正演模拟结果，确定所述待测区域的电磁定性异常值与压裂改造等效厚度之间的目标对应关系；基于设置在所述待测区域的电磁法测网，获取所述待测区域在注入压裂液之前的电磁法数据，得到背景场数据；基于所述电磁法测网，获取所述待测区域在注入压裂液之后的电磁法数据，得到异常场数据；基于比值法确定所述异常场数据相对于所述背景场数据的电磁定性异常值，得到是待测区域的电磁定性异常值分布；基于所述电磁定性异常值分布和所述目标对应关系，确定所述待测区域的压裂改造空间体积。
进一步地，基于对待测区域进行正演模拟的正演模拟结果，确定所述待测区域的电磁定性异常值与压裂改造等效厚度之间的目标对应关系，包括：基于所述待测区域的地质分层数据、电测井数据和压裂液电阻率数据，建立关于所述待测区域的地质电阻率模型；基于所述地质电阻率模型，以所述待测区域的压裂射孔位置为中心，建立变厚度的异常体层位；所述异常体层位为所述待测区域的压裂改造等效厚度，所述异常体层位的电阻率填充为所述待测区域注入压裂液之后的等效电阻率；基于所述地质电阻率模型和所述异常体层位，利用电磁法对所述待测区域进行正演模拟，得到正演模拟结果；所述正演模拟结果包括所述待测区域未注入压裂液之前的模拟电磁数据，和所述待测区域压裂液改造之后的模拟电磁数据；基于所述正演模拟结果，采用比值法计算压裂液不同等效厚度的改造体积所引起的电磁定性异常值，得到所述待测区域的电磁定性异常值与压裂改造等效厚度之间的目标对应关系。
进一步地，基于所述电磁定性异常值分布和所述目标对应关系，确定所述待测区域的压裂改造空间体积，包括：基于预设精度将电磁定性异常值划分为多个统计区间；基于所述电磁定性异常值分布，计算每个统计区间的面积；基于所述目标对应关系和每个统计区间的面积，计算每个统计区间对应的压裂改造空间体积；对每个统计区间对应的压裂改造空间体积累加求和，得到所述待测区域的压裂改造空间体积。
进一步地，基于所述电磁定性异常值分布和所述目标对应关系，确定所述待测区域的压裂改造空间体积，包括：基于所述待测区域的观测测点分布，计算每个观测测点的有效统计面积；基于所述电磁定性异常值分布和所述目标对应关系，计算每个观测测点位置的压裂改造等效厚度；基于每个观测测点的有效统计面积和压裂改造等效厚度，计算每个观测测点位置的压裂改造空间体积；对每个观测测点位置的压裂改造空间体积累加求和，得到所述待测区域的压裂改造空间体积。
进一步地，基于所述电磁定性异常值分布和所述目标对应关系，确定所述待测区域的压裂改造空间体积，包括：基于所述电磁法测网的布设方式和所述电磁定性异常值分布，确定异常分割拾取方式；所述异常分割拾取方式包括放射状剖面拾取方式和平行剖面拾取方式；基于所述异常分割拾取方式，拾取所述待测区域在各个拾取剖面上的电磁定性异常值分布曲线；基于所述目标对应关系，将所述电磁定性异常值分布曲线转换为等效厚度曲线；基于所述等效厚度曲线，计算所述待测区域在各个拾取剖面所覆盖区域内的等效体积；对每个拾取剖面所覆盖区域内的等效体积累加求和，得到所述待测区域的压裂改造空间体积。
第二方面，本发明实施例还提供了一种基于电磁法估算压裂改造空间体积的系统，包括：正演模拟模块，第一获取模块，第二获取模块，第一确定模块和第二确定模块；其中，所述正演模拟模块，用于基于对待测区域进行正演模拟的正演模拟结果，确定所述待测区域的电磁定性异常值与压裂改造等效厚度之间的目标对应关系；所述第一获取模块，用于基于设置在所述待测区域的电磁法测网，获取所述待测区域在注入压裂液之前的电磁法数据，得到背景场数据；所述第二获取模块，用于基于所述电磁法测网，获取所述待测区域在注入压裂液之后的电磁法数据，得到异常场数据；所述第一确定模块，用于基于比值法确定所述异常场数据相对于所述背景场数据的电磁定性异常值，得到是待测区域的电磁定性异常值分布；所述第二确定模块，用于基于所述电磁定性异常值分布和所述目标对应关系，确定所述待测区域的压裂改造空间体积。
进一步地，所述正演模拟模块，包括：第一建立单元，第二建立单元，正演模拟单元和计算单元；其中，所述第一建立单元，用于基于所述待测区域的地质分层数据、电测井数据和压裂液电阻率数据，建立关于所述待测区域的地质电阻率模型；所述第二建立单元，用于基于所述地质电阻率模型，以所述待测区域的压裂射孔位置为中心，建立变厚度的异常体层位；所述异常体层位为所述待测区域的压裂改造等效厚度，所述异常体层位的电阻率填充为所述待测区域注入压裂液之后的等效电阻率；所述正演模拟单元，用于基于所述地质电阻率模型和所述异常体层位，利用电磁法对所述待测区域进行正演模拟，得到正演模拟结果；所述正演模拟结果包括所述待测区域未注入压裂液之前的模拟电磁数据，和所述待测区域压裂液改造之后的模拟电磁数据；所述计算单元，用于基于所述正演模拟结果，采用比值法计算压裂液不同等效厚度的改造体积所引起的电磁定性异常值，得到所述待测区域的电磁定性异常值与压裂改造等效厚度之间的目标对应关系。
进一步地，所述第二确定模块，还用于：基于所述电磁法测网的布设方式和所述电磁定性异常值分布，确定异常分割拾取方式；所述异常分割拾取方式包括放射状剖面拾取方式和平行剖面拾取方式；基于所述异常分割拾取方式，拾取所述待测区域在各个拾取剖面上的电磁定性异常值分布曲线；基于所述目标对应关系，将所述电磁定性异常值分布曲线转换为等效厚度曲线；基于所述等效厚度曲线，计算所述待测区域在各个拾取剖面所覆盖区域内的等效体积；对每个拾取剖面所覆盖区域内的等效体积累加求和，得到所述待测区域的压裂改造空间体积。
第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面所述的方法的步骤。
第四方面，本发明实施例还提供了一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，所述程序代码使所述处理器执行上述第一方面所述方法。
本发明提供了一种基于电磁法估算压裂改造空间体积的方法和系统，采用正演模拟与电磁定性异常值相结合的方法，将压裂改造等效厚度与电磁定性异常值建立对应关系，直接利用电磁定性异常值快速高效的优势，快速估算压裂改造体积，减少了反演步骤，提高了电磁法在体积压裂监测工作中的时效性，缓解了现有技术中存在的定量体积估算速度慢、无法及时提供改造体积参数的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
图1为本发明实施例提供的一种基于电磁法估算压裂改造空间体积的方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种建立电磁定性异常值与压裂改造等效厚度之间的目标对应关系的流程图；
图3为本发明实施例提供的一种点阵式体积估算时测线或测点间加密一个测点时插值方法示意图；
图4为本发明实施例提供的一种点阵式体积估算时测线和测点间均加密一个测点时插值方法示意图；
图5为本发明实施例提供的一种剖面分割法剖面分布示意图；
图6为本发明实施例提供的另一种基于电磁法估算压裂改造空间体积的方法的流程图；
图7为本发明实施例提供的一种电测井信息及一维地质-电阻率模型的示意图；
图8为本发明实施例提供的一种不同等效厚度时电磁法异常幅值曲线示意图；
图9为本发明实施例提供的一种不同等效厚度时电磁法异常比值曲线示意图；
图10为本发明实施例提供的一种压裂后电磁法定性异常分布图；
图11为本发明实施例提供的一种压裂后电磁法定量异常成果示意图；
图12为本发明实施例提供的一种基于电磁法估算压裂改造空间体积的系统的示意图；
图13为本发明实施例提供的一种正演模拟模块的示意图；
图14为本发明实施例提供的一种第二确定模块的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
图1是根据本发明实施例提供的一种基于电磁法估算压裂改造空间体积的方法的流程图。如图1所示，该方法具体包括如下步骤：
步骤S102，基于对待测区域进行正演模拟的正演模拟结果，确定待测区域的电磁定性异常值与压裂改造等效厚度之间的目标对应关系。
步骤S104，基于设置在待测区域的电磁法测网，获取待测区域在注入压裂液之前的电磁法数据，得到背景场数据。
步骤S106，基于电磁法测网，获取待测区域在注入压裂液之后的电磁法数据，得到异常场数据。
步骤S108，基于比值法确定异常场数据相对于背景场数据的电磁定性异常值，得到是待测区域的电磁定性异常值分布。
可选地，本发明实施例还可以根据电磁定性异常值绘制随监测点位置变化的平面等值线图。
步骤S110，基于电磁定性异常值分布和目标对应关系，确定待测区域的压裂改造空间体积。
本发明提供了一种基于电磁法估算压裂改造空间体积的方法，采用正演模拟与电磁定性异常值相结合的方法，将压裂改造等效厚度与电磁定性异常值建立对应关系，直接利用电磁定性异常值快速高效的优势，快速估算压裂改造体积，减少了反演步骤，提高了电磁法在体积压裂监测工作中的时效性，缓解了现有技术中存在的定量体积估算速度慢、无法及时提供改造体积参数的技术问题。
可选地，图2是根据本发明实施例提供的一种建立电磁定性异常值与压裂改造等效厚度之间的目标对应关系的流程图。如图2所示，步骤S102还包括如下步骤：
步骤S201，基于待测区域的地质分层数据、电测井数据和压裂液电阻率数据，建立关于待测区域的地质电阻率模型。
在本发明实施例中，首先收集测井的压裂射孔位置信息、测井的地质分层数据、电测井数据(或地层岩石物性数据)、压裂液电阻率数据，建立地质电阻率模型。可选地，地质电阻率模型包括：一维电阻率模型(包括地质分层(或电性界面分层)厚度δ0和电阻率值ρ0)，二维电阻率模型或三维电阻率模型。
步骤S202，基于地质电阻率模型，以待测区域的压裂射孔位置为中心，建立变厚度的异常体层位；异常体层位为待测区域的压裂改造等效厚度δequ，异常体层位的电阻率填充为待测区域注入压裂液之后的等效电阻率ρequ；
Figure BDA0003417135900000081
其中δn为同一测点处压裂液改造出不同裂缝的厚度，ρequ值由用户根据监测仪器的灵敏度、压裂液注入总量、实验室模拟获得的有效改造时电阻率变化阈值、以往施工经验等因素综合分析后自行设定，该数值应为一个或一系列常数值。
步骤S203，基于地质电阻率模型和异常体层位，利用电磁法对待测区域进行正演模拟，得到正演模拟结果；正演模拟结果包括待测区域未注入压裂液之前的模拟电磁数据d0，和待测区域压裂液改造之后的模拟电磁数据
Figure BDA0003417135900000082
d0＝F[m0]+εsys+εr，0
Figure BDA0003417135900000091
mδ＝m0+δequ+ρequ
其中，εsys为自定义的系统误差，εr，0为未注入压裂液前观测到的随机噪声，εr，δ为不同等效厚度观测到的随机噪声，m0为d0经过标准反演得到的地下电性结构，mδ为
Figure BDA0003417135900000092
经过标准反演得到的地下电性结构，F表示正演算符。
步骤S204，基于正演模拟结果，采用比值法计算压裂液不同等效厚度的改造体积所引起的电磁定性异常值
Figure BDA0003417135900000093
，得到待测区域的电磁定性异常值与压裂改造等效厚度之间的目标对应关系。
Figure BDA0003417135900000094
在本发明实施例中，还可以得出电磁定性异常值的幅值区间：
Figure BDA0003417135900000095
建立不同压裂改造等效厚度与电磁定性异常值之间的目标对应关系为：
Figure BDA0003417135900000096
Figure BDA0003417135900000097
其中，Cd为压裂后不同等效厚度采集的电磁数据
Figure BDA0003417135900000098
的协方差矩阵，μ为拉格朗日乘子。
可选地，在本发明实施例中，对于步骤S110提供了三种实施方式确定待测区域的压裂改造空间体积。
实施方式一：异常分带估算法。具体包括如下步骤：
步骤S11，基于预设精度将电磁定性异常值划分为多个统计区间；
步骤S12，基于电磁定性异常值分布，计算每个统计区间的面积；
步骤S13，基于目标对应关系和每个统计区间的面积，计算每个统计区间对应的压裂改造空间体积；
步骤S14，对每个统计区间对应的压裂改造空间体积累加求和，得到待测区域的压裂改造空间体积。
分带估算是一种简单、快速的压裂改造空间体积估算方法，适用于比较简单的异常分布形态(如团块状异常)。估算步骤如下：
依据本发明实施例所建立的压裂改造等效厚度与电磁定性异常值之间的目标对应关系，使用者可根据精度要求自由选择异常统计区间划分方式，将可供统计的异常范围划分为N个统计区间n1，n2，n3......，例如某区计算得到的异常变化率范围
Figure BDA0003417135900000101
的区间范围在(-0.2，0.1)之间，将可供识别异常定为(-0.2，-0.05]，将统计区域等间隔划分为3个，则每个统计区间分别为：n1＝(-0.1，-0.05]，n2＝(-0.15，-0.1]，n3＝(-0.2，-0.15]；
根据设置的异常统计区间，在所绘制的电磁定性异常值分布画出各异常区间的范围，分别求取并统计各异常区间的面积；
利用各异常区间的面积分别乘以该数据区间最大值和最小值所对应的压裂改造等效厚度，即可求得各异常区间所对应的压裂改造体积数据区间；
最后将各区间所求得的改造体积区间累加求和，得到两次电磁法数据采集之间压裂改造体积区间数据。
实施方式二：点阵式体积估算方法。具体包括如下步骤：
步骤S21，基于待测区域的观测测点分布，计算每个观测测点的有效统计面积；
步骤S22，基于电磁定性异常值分布和目标对应关系，计算每个观测测点位置的压裂改造等效厚度；
步骤S23，基于每个观测测点的有效统计面积和压裂改造等效厚度，计算每个观测测点位置的压裂改造空间体积；
步骤S24，对每个观测测点位置的压裂改造空间体积累加求和，得到待测区域的压裂改造空间体积。
点阵式体积估算法的精度较实施方式一高，使用时要求测点要尽可能均匀分布，以使各测点的覆盖区域之间尽量少有重叠或空白区域，当布设的测网密度较高，测网的点线距小到可以不需要插值。图3是根据本发明实施例提供的一种点阵式体积估算时测线或测点间加密一个测点时插值方法示意图，图4是根据本发明实施例提供的一种点阵式体积估算时测线和测点间均加密一个测点时插值方法示意图。如图3和图4所示，该实施方式的具体估算步骤如下：
根据观测测点的点线距计算各测点的有效统计面积，各测点的有效统计面积可根据设计测网的线距(相邻两条平行测线之间的距离)L1和点距Lp(同一条测线上相邻两个测点之间的距离)计算。
当布设的测网密度较高，测网的点线距小到可以不需要插值也能满足统计精度需求时，各测点覆盖面积可直接利用公式Sp＝L1·Lp来计算；当测线(或测点)之间的距离较大需要插值时，则可以在每四个测点之间的空间中心处加密1个虚拟测点，该虚拟测点的异常值(即电磁定性异常值)可利用周围最近的四个测点的异常值，采用均值法或距离加权法进行计算获得，覆盖周围的六边形区域来覆盖各测点所组成的测网，具体如图3所示，其各测点(虚拟测点)覆盖面积为Sp＝(Lp·Ll)/2；以此类推，当测线和测点间均需加密时可参考图4进行加密，此时测线上和测线间加密测点的异常值可由同方向最近的两个测点计算获得，计算方法依然可采用均值法或距离加权法，位于四个测点空间中心的测点计算方法同测线(或测点)之间单一方向加密时的计算方法；
然后依据用户所设置的异常变化率统计区间，提取所有异常变化率在该区间内的测点和插值点的异常值，根据本发明实施例所建立的压裂改造等效厚度与电磁定性异常值之间的目标对应关系，将各测点和插值点的异常值
Figure BDA0003417135900000111
转换成等效厚度δequ；
最后计算各测点所获得的改造体积Vp＝δequ×Sp，将所有提取出的测点和插值点所获得的改造体积求和，即可得到本次压裂所改造空间的估算值。
本实施方式适合测网较为密集时采用，当测网比较稀疏，而对估算精度要求较高时，不建议进行多级次加密测点，建议直接采用下面提供的实施方式三来估算。
实施方式三：剖面分割估算法。具体包括如下步骤：
步骤S31，基于电磁法测网的布设方式和电磁定性异常值分布，确定异常分割拾取方式；异常分割拾取方式包括放射状剖面拾取方式和平行剖面拾取方式；
步骤S32，基于异常分割拾取方式，拾取待测区域在各个拾取剖面上的电磁定性异常值分布曲线；
步骤S33，基于目标对应关系，将电磁定性异常值分布曲线转换为等效厚度曲线；
步骤S34，基于等效厚度曲线，计算待测区域在各个拾取剖面所覆盖区域内的等效体积；
步骤S35，对每个拾取剖面所覆盖区域内的等效体积累加求和，得到待测区域的压裂改造空间体积。
剖面分割估算法适用于任何应用场景，且精度可利用现有工具进行灵活调节。此方法的实现需要借助步骤S108所绘制的异常平面等值线图。具体估算步骤如下：
将测井、测点位置与步骤S108所绘制的异常平面等值线图进行叠合，绘制包含测井、测点位置信息的异常平面等值线图(此步骤非必须)；
根据测网布设方式和异常分布形态选择合适的异常分割拾取方法，一般可采用放射状剖面拾取方式或者平行剖面拾取方式。放射状剖面拾取方式一般应用于测线沿井口(或井下射孔位置)呈放射状布设或异常呈团块状分布时，该方法异常拾取剖面设置方法见图5(右)，各拾取剖面之间角度应均匀分布，该方法能提高中心强异常区域采样密度，远区采样密度随之与中心点距离增加而降低，拾取剖面数量NL(NL为偶数自然数)可由使用者自行选择制定；平行剖面拾取方式即在异常平面分布范围内，沿同一方向，设置一定数量的平行剖面，分别拾取各剖面上异常分布曲线，平行剖面设置方式见图5(左)，拾取剖面数量NL(NL为不小于1的自然数)可由使用者自行选择制定，各剖面之间应采用等间隔设置，剖面角度可以任意选取，不影响体积估算。
使用本发明实施例所建立的电磁定性异常值与压裂改造等效厚度的目标对应关系，将基于图5所示的拾取方式所拾取的异常剖面曲线转换成等效厚度曲线。
计算各拾取剖面所覆盖区域内的等效体积VLn＝SLn·δequ，SLn为第n条拾取剖面所覆盖范围。
放射状剖面拾取法：
各剖面覆盖面积
Figure BDA0003417135900000131
其中rmax为最远有效异常点到中心点的距离，θ为各剖面之间的角度值，该值θ＝360/2N(N为剖面个数)；
平行剖面拾取法：
各剖面覆盖面积
Figure BDA0003417135900000132
其中L＝Lmax-Lmin，Lmax为该剖面最远的有效异常点于测线起点之间的直线距离，Lmin为最近的有效异常点到测线起点之间的直线距离，Δl为各剖面之间的间距。
求取各剖面获得的等效体积之和即可获得最终改造的等效体积估算值Vt，即Vt＝∑(VL1，VL2，VL3......VLN)。
其中，VL1为第一条剖面的等效体积，VL2为第2条剖面的等效体积，VLN为第N条剖面的等效体积。
由以上描述可知，本发明实施例提供了一种基于电磁法估算压裂改造空间体积的方法，相比于现有技术中的压裂改造空间体积估算方法，本发明实施例具有以下技术效果：
(1)本发明采用压裂射孔井的测井、物性数据、地质成果、地球物理成果，能建立井区准确的电阻率模型，模拟出的数据曲线与实测曲线一致性较高。
(2)本发明采用模拟与实测相对应的方法，将压裂改造等效厚度与电磁定性异常幅值建立对应关系，在实际体积估算时，可根据需要灵活调整等效厚度或异常幅值的统计区间间隔，以获得不同精度的改造体积估算数据。
(3)本发明避开了电磁法进行压裂体积估算需要定量反演这一步骤，结合压裂前即可完成的正演模拟工作，直接利用定性异常快速高效的优势，快速估算压裂改造体积，减少了反演步骤，提高了电磁法在体积压裂监测工作中的时效性，可有效地拓展电磁法在该领域的应用前景。
实施例二：
下面以某测井体积压裂应用实例介绍该电磁法体积压裂改造空间快速计算方法。图6是根据本发明实施例提供的另一种基于电磁法估算压裂改造空间体积的方法的流程图。如图6所示，该计算方法具体包括：
(1)收集测井的测井分层信息、电测井等物性数据和地质、物探等先验信息(如图6左所示)，其中，地质、物探等先验信息包括：压裂射孔位置信息、压裂液电阻率参数，若有测井附近的地球物理勘探成果及地质信息宜同时收集整理；
(2)利用步骤(1)收集的先验信息，建立一维的地质-电阻率模型(如图7右所示)；其中，图7为本发明实施例提供的一种电测井信息及一维地质-电阻率模型的示意图。若收集到测井周围较准确的二维或三维地质解释成果，可建立二维、三维地质-电阻率模型；
(3)在步骤(2)建立模型时，根据压裂施工设计，得知本次压裂液体注入点在井下3700米出，因此，建模时需在3700米附近加一低阻等效层，层位电阻率值填充为步骤(1)收集到的压裂液电阻率值；
(4)使用步骤(2)和步骤(3)建立的模型，利用电磁法正演软件进行正演模拟，模拟未注入压裂液及压裂液改造出不同等效厚度之后测区采集的数据曲线(如图8和图9所示，其中，图8为根据本发明实施例提供的一种不同等效厚度时电磁法异常幅值曲线示意图，图9为根据本发明实施例提供的一种不同等效厚度时电磁法异常比值曲线示意图)，本次模拟分别模拟了等效厚度为0米、10米、20米、30米、40米、50米、70米、100米、150米、200米、300米、400米、500米时所能引起的异常曲线；
(5)根据步骤(4)的正演模拟结果，采用比值法计算不同等效厚度的改造体积所引起的电磁定性异常值。具体的，如表1所示，表1为根据本发明实施例提供的一种不同等效厚度与异常幅值对应关系表；
表1
等效厚度 数据幅值 异常比值 等效厚度 数据幅值 异常比值
0m 0.9990 0.0000
10m 0.9779 -0.0212 100m 0.918186 -0.0809
20m 0.9665 -0.0325 150m 0.905351 -0.0938
30m 0.9574 -0.0417 200m 0.898606 -0.1005
40m 0.9494 -0.0496 300m 0.893221 -0.1059
50m 0.9425 -0.0566 400m 0.890264 -0.1089
70m 0.9309 -0.0682 500m 0.885839 -0.1133
(6)以步骤(4)不同厚度所能引起的异常幅值变化区间，建立等效厚度与异常值之间的区间对应关系。具体的，如表2所示，表2为根据本发明实施例提供的一种异常区间划分与计算厚度对应关系表，本次压裂最大等效厚度为20米时引起的异常为-0.0325，最大等效厚度为500米时，可引起-0.1133的异常变化。以电磁法经验确定异常0.03为可识别异常，因此本次异常区间划分范围为-0.03～-0.12；
表2
Figure BDA0003417135900000151
Figure BDA0003417135900000161
(7)在正式压裂之前，设计能覆盖全区的电磁法测网，采集一次电磁法数据，作为未注入压裂液之前的背景场；
(8)在分级压裂或完全压裂之后采集一次电磁法数据，作为异常场。
(9)根据步骤(6)、(7)的所采集的背景场和异常场数据，采用步骤(5)相同的计算方法计算电磁法定性异常值，绘制异常平面分布图(如图10所示，图10为根据本发明实施例提供的一种压裂后电磁法定性异常分布图)；
(10)在步骤(8)所形成的异常平面分布图里分别测量步骤(9)所建立的不同异常区间的异常面积；
(11)依据步骤(9)所建立的等效厚度与异常值之间的区间对应关系，使用对应的厚度乘以步骤(10)测量得到的该异常区间的面积，求得各异常区间所对应的压裂改造体积数据。具体的，如表3所示，表3为根据本发明实施例提供的一种改造体积快速计算结果表；
表3
Figure BDA0003417135900000162
Figure BDA0003417135900000171
(12)将各区间所求得的改造体积累加求和，得到两次电磁法数据采集之间压裂改造体积数据，本次压裂改造快速计算得到的改造空间为619.7万方，如表3所示。
(13)步骤(12)完成体积压裂快速计算方法，后续事件允许可以将快速计算体积与定量反演估算体积(如图11所示，图11为根据本发明实施例提供的一种压裂后电磁法定量异常成果示意图)进行比对，以验证方法的准确性。本次压裂定量解释成果在三维成图软件中量的改造体积为640万方，与快速计算结果误差为3.3％，能够较准确求取改造空间参数。
实施例三：
图12为根据本发明实施例提供的一种基于电磁法估算压裂改造空间体积的系统的示意图。如图12所示，该系统包括：正演模拟模块10，第一获取模块20，第二获取模块30，第一确定模块40和第二确定模块50。
具体的，正演模拟模块10，用于基于对待测区域进行正演模拟的正演模拟结果，确定待测区域的电磁定性异常值与压裂改造等效厚度之间的目标对应关系。
第一获取模块20，用于基于设置在待测区域的电磁法测网，获取待测区域在注入压裂液之前的电磁法数据，得到背景场数据。
第二获取模块30，用于基于电磁法测网，获取待测区域在注入压裂液之后的电磁法数据，得到异常场数据。
第一确定模块40，用于基于比值法确定异常场数据相对于背景场数据的电磁定性异常值，得到是待测区域的电磁定性异常值分布。
第二确定模块50，用于基于电磁定性异常值分布和目标对应关系，确定待测区域的压裂改造空间体积。
本发明提供了一种基于电磁法估算压裂改造空间体积的系统，采用正演模拟与电磁定性异常值相结合的方法，将压裂改造等效厚度与电磁定性异常值建立对应关系，直接利用电磁定性异常值快速高效的优势，快速估算压裂改造体积，减少了反演步骤，提高了电磁法在体积压裂监测工作中的时效性，缓解了现有技术中存在的定量体积估算速度慢、无法及时提供改造体积参数的技术问题。
可选地，图13是根据本发明实施例提供的一种正演模拟模块的示意图。如图13所示，正演模拟模块10包括：第一建立单元11，第二建立单元12，正演模拟单元13和计算单元14。
具体的，第一建立单元11，用于基于待测区域的地质分层数据、电测井数据和压裂液电阻率数据，建立关于待测区域的地质电阻率模型。
第二建立单元12，用于基于地质电阻率模型，以待测区域的压裂射孔位置为中心，建立变厚度的异常体层位；异常体层位为待测区域的压裂改造等效厚度，异常体层位的电阻率填充为待测区域注入压裂液之后的等效电阻率。
正演模拟单元13，用于基于地质电阻率模型和异常体层位，利用电磁法对待测区域进行正演模拟，得到正演模拟结果；正演模拟结果包括待测区域未注入压裂液之前的模拟电磁数据，和待测区域压裂液改造之后的模拟电磁数据。
计算单元14，用于基于正演模拟结果，采用比值法计算压裂液不同等效厚度的改造体积所引起的电磁定性异常值，得到待测区域的电磁定性异常值与压裂改造等效厚度之间的目标对应关系。
可选地，图14是根据本发明实施例提供的一种第二确定模块的示意图。如图14所示，第二确定模块50还包括：第一实施单元51，第二实施单元52和第三实施单元53。
具体的，第一实施单元51，用于：基于预设精度将电磁定性异常值划分为多个统计区间；基于电磁定性异常值分布，计算每个统计区间的面积；基于目标对应关系和每个统计区间的面积，计算每个统计区间对应的压裂改造空间体积；对每个统计区间对应的压裂改造空间体积累加求和，得到待测区域的压裂改造空间体积。
第二实施单元52，用于：基于待测区域的观测测点分布，计算每个观测测点的有效统计面积；基于电磁定性异常值分布和目标对应关系，计算每个观测测点位置的压裂改造等效厚度；基于每个观测测点的有效统计面积和压裂改造等效厚度，计算每个观测测点位置的压裂改造空间体积；对每个观测测点位置的压裂改造空间体积累加求和，得到待测区域的压裂改造空间体积。
第三实施单元53，用于：基于电磁法测网的布设方式和电磁定性异常值分布，确定异常分割拾取方式；异常分割拾取方式包括放射状剖面拾取方式和平行剖面拾取方式；基于异常分割拾取方式，拾取待测区域在各个拾取剖面上的电磁定性异常值分布曲线；基于目标对应关系，将电磁定性异常值分布曲线转换为等效厚度曲线；基于等效厚度曲线，计算待测区域在各个拾取剖面所覆盖区域内的等效体积；对每个拾取剖面所覆盖区域内的等效体积累加求和，得到待测区域的压裂改造空间体积。
本发明实施例还提供了一种电子设备，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实施例一中的方法的步骤。
本发明实施例还提供了一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，程序代码使处理器执行上述实施例一中的方法。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种基于电磁法估算压裂改造空间体积的方法，其特征在于，包括：
基于对待测区域进行正演模拟的正演模拟结果，确定所述待测区域的电磁定性异常值与压裂改造等效厚度之间的目标对应关系；
基于设置在所述待测区域的电磁法测网，获取所述待测区域在注入压裂液之前的电磁法数据，得到背景场数据；
基于所述电磁法测网，获取所述待测区域在注入压裂液之后的电磁法数据，得到异常场数据；
基于比值法确定所述异常场数据相对于所述背景场数据的电磁定性异常值，得到是待测区域的电磁定性异常值分布；
基于所述电磁定性异常值分布和所述目标对应关系，确定所述待测区域的压裂改造空间体积。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于对待测区域进行正演模拟的正演模拟结果，确定所述待测区域的电磁定性异常值与压裂改造等效厚度之间的目标对应关系，包括：
基于所述待测区域的地质分层数据、电测井数据和压裂液电阻率数据，建立关于所述待测区域的地质电阻率模型；
基于所述地质电阻率模型，以所述待测区域的压裂射孔位置为中心，建立变厚度的异常体层位；所述异常体层位为所述待测区域的压裂改造等效厚度，所述异常体层位的电阻率填充为所述待测区域注入压裂液之后的等效电阻率；
基于所述地质电阻率模型和所述异常体层位，利用电磁法对所述待测区域进行正演模拟，得到正演模拟结果；所述正演模拟结果包括所述待测区域未注入压裂液之前的模拟电磁数据，和所述待测区域压裂液改造之后的模拟电磁数据；
基于所述正演模拟结果，采用比值法计算压裂液不同等效厚度的改造体积所引起的电磁定性异常值，得到所述待测区域的电磁定性异常值与压裂改造等效厚度之间的目标对应关系。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述电磁定性异常值分布和所述目标对应关系，确定所述待测区域的压裂改造空间体积，包括：
基于预设精度将电磁定性异常值划分为多个统计区间；
基于所述电磁定性异常值分布，计算每个统计区间的面积；
基于所述目标对应关系和每个统计区间的面积，计算每个统计区间对应的压裂改造空间体积；
对每个统计区间对应的压裂改造空间体积累加求和，得到所述待测区域的压裂改造空间体积。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述电磁定性异常值分布和所述目标对应关系，确定所述待测区域的压裂改造空间体积，包括：
基于所述待测区域的观测测点分布，计算每个观测测点的有效统计面积；
基于所述电磁定性异常值分布和所述目标对应关系，计算每个观测测点位置的压裂改造等效厚度；
基于每个观测测点的有效统计面积和压裂改造等效厚度，计算每个观测测点位置的压裂改造空间体积；
对每个观测测点位置的压裂改造空间体积累加求和，得到所述待测区域的压裂改造空间体积。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述电磁定性异常值分布和所述目标对应关系，确定所述待测区域的压裂改造空间体积，包括：
基于所述电磁法测网的布设方式和所述电磁定性异常值分布，确定异常分割拾取方式；所述异常分割拾取方式包括放射状剖面拾取方式和平行剖面拾取方式；
基于所述异常分割拾取方式，拾取所述待测区域在各个拾取剖面上的电磁定性异常值分布曲线；
基于所述目标对应关系，将所述电磁定性异常值分布曲线转换为等效厚度曲线；
基于所述等效厚度曲线，计算所述待测区域在各个拾取剖面所覆盖区域内的等效体积；
对每个拾取剖面所覆盖区域内的等效体积累加求和，得到所述待测区域的压裂改造空间体积。
6.一种基于电磁法估算压裂改造空间体积的系统，其特征在于，包括：正演模拟模块，第一获取模块，第二获取模块，第一确定模块和第二确定模块；其中，
所述正演模拟模块，用于基于对待测区域进行正演模拟的正演模拟结果，确定所述待测区域的电磁定性异常值与压裂改造等效厚度之间的目标对应关系；
所述第一获取模块，用于基于设置在所述待测区域的电磁法测网，获取所述待测区域在注入压裂液之前的电磁法数据，得到背景场数据；
所述第二获取模块，用于基于所述电磁法测网，获取所述待测区域在注入压裂液之后的电磁法数据，得到异常场数据；
所述第一确定模块，用于基于比值法确定所述异常场数据相对于所述背景场数据的电磁定性异常值，得到是待测区域的电磁定性异常值分布；
所述第二确定模块，用于基于所述电磁定性异常值分布和所述目标对应关系，确定所述待测区域的压裂改造空间体积。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述正演模拟模块，包括：第一建立单元，第二建立单元，正演模拟单元和计算单元；其中，
所述第一建立单元，用于基于所述待测区域的地质分层数据、电测井数据和压裂液电阻率数据，建立关于所述待测区域的地质电阻率模型；
所述第二建立单元，用于基于所述地质电阻率模型，以所述待测区域的压裂射孔位置为中心，建立变厚度的异常体层位；所述异常体层位为所述待测区域的压裂改造等效厚度，所述异常体层位的电阻率填充为所述待测区域注入压裂液之后的等效电阻率；
所述正演模拟单元，用于基于所述地质电阻率模型和所述异常体层位，利用电磁法对所述待测区域进行正演模拟，得到正演模拟结果；所述正演模拟结果包括所述待测区域未注入压裂液之前的模拟电磁数据，和所述待测区域压裂液改造之后的模拟电磁数据；
所述计算单元，用于基于所述正演模拟结果，采用比值法计算压裂液不同等效厚度的改造体积所引起的电磁定性异常值，得到所述待测区域的电磁定性异常值与压裂改造等效厚度之间的目标对应关系。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第二确定模块，还用于：
基于所述电磁法测网的布设方式和所述电磁定性异常值分布，确定异常分割拾取方式；所述异常分割拾取方式包括放射状剖面拾取方式和平行剖面拾取方式；
基于所述异常分割拾取方式，拾取所述待测区域在各个拾取剖面上的电磁定性异常值分布曲线；
基于所述目标对应关系，将所述电磁定性异常值分布曲线转换为等效厚度曲线；
基于所述等效厚度曲线，计算所述待测区域在各个拾取剖面所覆盖区域内的等效体积；
对每个拾取剖面所覆盖区域内的等效体积累加求和，得到所述待测区域的压裂改造空间体积。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述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上述权利要求1至5任一项所述的方法的步骤。
10.一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，其特征在于，所述程序代码使所述处理器执行所述权利要求1-5任一项所述方法。
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