CN115407412A - 一种井旁异常体时间域电磁波探测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井旁异常体时间域电磁波探测方法，包括：采用单发双收的发射接收模式，确定线圈的朝向、匝数及源距/线圈距等参数；对发射线圈施加双极性方波电流，在地层及接收线圈产生感应场；测量接收线圈R1和R2处的一维感应电动势谱v₁和v₂，二者差值为v₃；测量不同深度点信号得二维电动势谱，结合均匀介质解析解，将电势谱信息转换为二维视电阻率图；提取背景介质电阻率Rb；重构背景介质Rb中接收线圈处的测量响应v₁₁、v₂₁及差值信号v₃₁；进行差谱处理，获得异常体散射场引起的电动势二维谱；利用散射电动势信息及二维视电导率图像，确定井旁异常体的位置及属性。本发明通过测量并挖掘时间域电磁场信息，对井旁异常体探测及定量评价具有重要意义。

Description

一种井旁异常体时间域电磁波探测方法

技术领域

本发明涉及石油勘探开发电测井技术领域，尤其涉及一种井旁异常体时间域电磁波探测方法。

背景技术

随着油气勘探开发技术的发展，对探测范围要求越来越高，而电磁波类测井仪器因其具有较大的探测深度、较强的方位探边能力等优势，成为地质导向与储层评价的关键技术之一。

电法测井广泛采用时谐信号，以测量地层电阻率及界面等信息。为保证探测效果，一起往往采用阵列频率和源距设计，测量信息有限，且探测范围较窄。相比于频率域探测方法，瞬变电磁波信号包含了丰富的宽频信号，且测量信号仅包含二次场信号，有效避免了一次场的影响及信号污染。

目前，对井旁异常体的时间域探测方法仍极少，亟需研发新的井中探测方法及仪器，不仅用于有效测量地层电阻率信息，同时快速确定异常体位置。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明公开了一种井旁异常体时间域电磁波探测方法，为储层评价提供准确地层信息。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种井旁异常体时间域电磁波探测方法，具体包括如下步骤：

s1、采用单发双收的发射接收模式，天线由单一发射线圈T和双接收线圈(R1和R2)组成，两个接收线圈距离发射线圈距离不同，且与发射线圈采用同轴的布置方式；

s2、对发射线圈施加双极性方波电流，在地层及接收线圈产生感应场

先施加正恒定电流I，在地层中产生恒定电磁场，随后断开电流，地层及接收线圈则产生瞬变电磁场；

当电磁场衰减完毕后，在T中施加恒定反向电流-I，以产生反向电磁场；

s3、分别测量接收线圈R1和R2处的感应电动势谱v₁和v₂，两者差值得到v₃，v₃＝v₁-v₂；

s4、移动仪器，测量不同深度点信号，获得二维电势谱，结合均匀介质解析解，将电势谱信息转换为二维视电阻率图；

s5、根据视电阻率图的早期信号，提取到背景场电阻率Rb；

s6、重构背景介质Rb中接收线圈处的测量响应v₁₁、v₂₁及差值信号v₃₁；

s7、对步骤s3和s6的信息进行差谱处理，获得异常体散射场引起的电动势二维谱；

s8、利用s7的散射电动势信息及二维视电导率图像，确定井旁异常体的位置及属性。

进一步地，步骤s4具体为：

s4.1、移动仪器至不同深度点，测量不同深度位置的感应电动势一维时间谱，将所有位置的测量信息组合为二维电势谱；

s4.2、对每个深度点做如下处理：

首先，将一维时间域电势谱分解为n个时窗(ti)，各时窗可相互重叠，每个时窗内的时间采样点设置为10个；

然后依次处理每个时窗的数据，反演获得对应该时窗的视电阻率Rai，具体处理方法如下：

s4.2.1、选取初始电阻率R0，基于均匀各向同性地层瞬变电磁场电动势解析公式，模拟接收线圈处响应；

s4.2.2、将模拟响应的数值与测量数据对比，若满足拟合差小于0.01，则令Rai＝R0，反之，执行s4.2.3；

s4.2.3、随机生成新的电阻率初值R0，重复执行s4.2.1和s4.2.2，直至满足精度误差为止；

s4.3将所有深度点测量的电势谱，依次执行s4.2，获得对应的一维电阻率谱，进而组合获得二维视电阻率成像图。

进一步地，步骤s8具体为：

s8.1、利用s4确定的视电阻率图，每个像素点分别减去s5提取的背景电阻率，获得异常体视电阻率差值图；

s8.2、根据差值图中每点的正负异常区域，确定异常体个数及各个异常体属性，如负值区域代表高阻异常，正值区域代表低阻异常；

s8.3、利用s6得到的散射场电势二维谱，根据谱图中异常区域信号的极值点的纵向位置，确定异常体的纵向位置中心，根据异常区域的范围，确定异常体上下边界；

s8.4、根据散射电势谱异常区域中点对应的时刻，结合背景电阻率Rb以及视电阻率谱，利用距离＝速度*时间的原理，计算可得异常体径向位置。

本发明的有益效果是，

(1)通过时间域电磁波测井探测井旁异常体，将时间域电磁法应用于测井技术中，只观测二次场，消除了直耦信号的影响，测量结果反应地层信息具有更高的可靠性。

(2)建立的时间谱信号到视电阻率信号的转换方法，直观显示了异常体数量及属性。

(3)研发的散射场感应电势谱可直观确定异常体的纵向位置，借助视电阻率谱等，可以准确确定异常体径向位置。

本发明提出的方法可准确测量井旁地层电阻率分布，同时实现了异常体的快速检测与提取。

附图说明

图1为本发明流程示意图；

图2为本发明实施例中单发双收轴向线圈结构仪器示意图；

图3为本发明实施例中发射源与瞬变接收信号示意图；

图4为本发明实施例中井旁异常体示意图；

图5为本发明实施例中接收线圈处测量的电动势响应图；

其中，左图为测量总响应；右图为散射电动势谱响应；

图6为本发明实施例中散射场电动势谱示意图。

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，显然，所描述的实施例仅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。

结合图1所示，一种井旁异常体时间域电磁波探测方法，具体包括如下步骤：

(1)、设计采用单发双收的发射接收模式，天线由单一发射线圈T和双接收线圈(R1和 R2)组成，两个接收线圈距离发射线圈距离不同，且与发射线圈采用同轴的布置方式。确定了线圈的朝向、匝数及源距/线圈距等参数，如图2所示。

(2)、对发射线圈施加双极性方波电流，在地层及接收线圈产生感应场，双极性激励信号采用正向和负向响应相减的办法，从而有效避免了单极性脉冲信号提取的问题，如图3所示。

先施加正恒定电流I，在地层中产生恒定电磁场，随后断开电流，地层及接收线圈则产生瞬变电磁场；

当电磁场衰减完毕后，在T中施加恒定反向电流-I，以产生反向电磁场。

(3)、分别测量接收线圈R1和R2处的感应电动势谱v₁和v₂，两者差值得到v₃， v₃＝v₁-v₂。

(4)、以图4所示的井旁异常体为例，异常体位于仪器侧方，上下移动仪器分别测量接收线圈处响应，获得不同深度点电势谱信号，如图5左图所示。不同深度点信息组合，获得二维电势谱，结合均匀介质解析解，将电势谱信息转换为视电阻率谱；

该步骤包括以下三个部分：获得二维电势谱；结合均匀介质解析解；将电势谱转化为视电阻率谱。具体地：

4.1)、移动仪器至不同深度点，测量不同深度位置的感应电动势一维时间谱，将所有位置的测量信息组合为二维电势谱；

4.2)、对每个深度点做如下处理：

首先，将一维时间域电势谱分解为n个时窗(ti)，各时窗可相互重叠，每个时窗内的时间采样点设置为10个；

然后依次处理每个时窗的数据(vi)，反演获得对应该时窗的视电阻率Rai，具体处理方法如4.2.1-4.2.3：

4.2.1、选取初始电阻率R0，基于均匀各向同性地层瞬变电磁场电动势解析公式，模拟接收线圈处响应；

4.2.2、将模拟响应的数值与测量数据对比，若满足拟合差小于0.01，则令Rai＝R0，反之，执行4.2.3；

4.2.3、随机生成新的电阻率初值R0，重复执行4.2.1和4.2.2，直至满足精度误差为止；

4.3)将所有深度点测量的电势谱，依次执行4.2，获得对应的一维电阻率谱，进而组合获得二维视电阻率成像图。

(5)、根据视电阻率图的早期信号，提取到背景场电阻率Rb。

(6)、重构背景介质Rb中接收线圈处的测量响应v₁₁、v₂₁及差值信号v₃₁。

(7)、对步骤3和步骤6的信息进行差谱处理，获得异常体散射场引起的电动势二维谱 (见图5右图)。

分别对接收线圈R1和R2在步骤3的感应电动势与步骤6的背景场感应电动势做差，可得v′₁和v′₂、对步骤3的v₃与步骤6的v₃₁做差，可得v′₃。

(8)、利用步骤7的散射电动势信息及二维视电导率图像，确定井旁异常体的位置及属性。具体地：

8.1)、利用步骤4确定的视电阻率图，每个像素点分别减去5提取的背景电阻率，获得异常体视电阻率差值图；

8.2)、根据差值图中每点的正负异常区域，确定异常体个数及各个异常体属性，如负值区域代表高阻异常，正值区域代表低阻异常；

8.3)、利用步骤6得到的散射场电势二维谱，根据谱图中异常区域信号的极值点的纵向位置，确定异常体的纵向位置中心，根据异常区域的范围，确定异常体上下边界；

8.4)、根据散射电势谱异常区域中点对应的时刻，结合背景电阻率Rb以及视电阻率谱，利用距离＝速度*时间的原理，计算可得异常体径向位置。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种井旁异常体时间域电磁波探测方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

s1、采用单发双收的发射接收模式，天线由单一发射线圈T和双接收线圈(R1和R2)组成，两个接收线圈距离发射线圈距离不同，且与发射线圈采用同轴的布置方式；

s2、对发射线圈施加双极性方波电流，在地层及接收线圈产生感应场，

先施加正恒定电流I，在地层中产生恒定电磁场，随后断开电流，地层及接收线圈则产生瞬变电磁场；

当电磁场衰减完毕后，在T中施加恒定反向电流-I，以产生反向电磁场；

s3、分别测量接收线圈R1和R2处的感应电动势谱v₁和v₂，两者差值得到v₃，v₃＝v₁-v₂；

s4、移动仪器，测量不同深度点信号，获得二维电势谱，结合均匀介质解析解，将电势谱信息转换为二维视电阻率图；

s5、根据视电阻率图的早期信号，提取到背景场电阻率Rb；

s6、重构背景介质Rb中接收线圈处的测量响应v₁₁、v₂₁及差值信号v₃₁；

s7、对步骤s3和s6的信息进行差谱处理，获得异常体散射场引起的电动势二维谱；

s8、利用s7的散射电动势信息及二维视电导率图像，确定井旁异常体的位置及属性。

2.根据权利要求1所述的一种井旁异常体时间域电磁波测井方法，其特征在于，步骤s4具体为：

s4.1、移动仪器至不同深度点，测量不同深度位置的感应电动势一维时间谱，将所有位置的测量信息组合为二维电势谱；

s4.2、对每个深度点做如下处理：

首先，将一维时间域电势谱分解为n个时窗(ti)，各时窗可相互重叠，每个时窗内的时间采样点设置为10个；

然后依次处理每个时窗的数据，反演获得对应该时窗的视电阻率Rai，具体处理方法如下：

s4.2.1、选取初始电阻率R0，基于均匀各向同性地层瞬变电磁场电动势解析公式，模拟接收线圈处响应；

s4.2.2、将模拟响应的数值与测量数据对比，若满足拟合差小于0.01，则令Rai＝R0，反之，执行s4.2.3；

s4.2.3、随机生成新的电阻率初值R0，重复执行s4.2.1和s4.2.2，直至满足精度误差为止；

s4.3将所有深度点测量的电势谱，依次执行s4.2，获得对应的一维电阻率谱，进而组合获得二维视电阻率成像图。

3.根据权利要求2所述的一种井旁异常体时间域电磁波测井探测方法，其特征在于，步骤s8具体为：

s8.1、利用s4确定的视电阻率图，每个像素点分别减去s5提取的背景电阻率，获得异常体视电阻率差值图；

s8.2、根据差值图中每点的正负异常区域，确定异常体个数及各个异常体属性；

s8.3、利用s6得到的散射场电势二维谱，根据谱图中异常区域信号的极值点的纵向位置，确定异常体的纵向位置中心，根据异常区域的范围，确定异常体上下边界；

s8.4、根据散射电势谱异常区域中点对应的时刻，结合背景电阻率Rb以及视电阻率谱，利用距离＝速度*时间的原理，计算可得异常体径向位置。

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