多频电磁波测井数据的反演成像技术及应用

针对测井数据反演成像问题的不适应定性，采用了带不等式约束的正则化最小二乘迭代反演，模型响应的正演计算用有限元方法实现，模型响应对电阻率及介电常数的偏导数用格林函数和互换原理计算，对高低频电磁波测井数据的反演分两步进行，首先用低频数据得到电阻率的大致分布，再以此为初值，用高频电磁波数据同时反演电阻率和介电常数，通过对模型的数值模拟和某地热田1口井的实际资料的应用表明，电磁波测井数据的反演厉像能给出井周近旁介质的电性参数分布，而在离井较远的区域不能得到稳定可靠的解释结果，无论高频还是低频测井数据，要得到高质量的成像结果，工作频率的适当选择及接收器灵敏度的提高是至关重要的。     

阵列型感应测井的多参数反演

提出采用Ｍａｒｑｕａｒｄｔ法和ＳＡＭ－ＦＦＨＴ反演阵列型感应测井的资料。计算结果表明，足够多的感应测井曲线，能够可靠地获得二维电阻率剖面，文中给出两种反演方法；块状均匀质介质的多参数反演和象素级反演。其中象素级反演算法适用于纵向电阻率和径向电阻率缓变的地层。     

双感应测井电阻率反演研究及在吐哈油田的应用

电阻率反演是电测井曲线校正的重要方法。双感应测井在油田现场应用非常普遍，其数据反演属于非均匀介质中电磁波逆散射问题范畴。在旋转轴对称地层模型条件下，正演采用数值模式匹配法（ＮＭＭ），反演用变形的Ｂｏｒｎ迭代法（ＤＢＩＭ），利用双感应测井曲线逐层进行地层电阻率的侵入半径的反演计算，从模型处理和吐哈油田实际资料处理结果看，效果较为理想，预示了双感应测井反演处理良好的应用前景。     

基于拟牛顿法的随钻方位电磁波电阻率仪器响应实时反演与现场试验

为了利用随钻方位电磁波电阻率仪器的测量数据确定地层界面方位和距离,给地质导向提供决策依据,须采用准确可靠的反演方法。针对随钻方位电磁波电阻率仪器,建立了地质导向应用模型并模拟了其响应特征,研究了拟牛顿反演算法和流程,反演过程中只需要较小的计算量就可以得到Jacobian矩阵,大大提高了反演速度;并利用单界面和双界面地层的反演理论模型,验证了该算法的正确性和准确度。在胜利油田草XX井的现场试验结果表明,实时反演结果与方位电磁波电阻率成像显示及后期完井录井结果一致。该反演方法能满足利用方位电磁波电阻率进行地质导向的要求,为方位电磁波电阻率实时地质导向提供了一种高效、准确的计算方法。      

双感应电阻率反演研究及在吐哈油田的应用

电阻率反演是电测井曲线校正的重要方法。双感应测井在油田现场应用非常普遍,其数据反演属于非均匀介质中电磁波逆散射问题范畴。在旋转轴对称地层模型条件下,正演采用数值模式匹配法（ＮＭＭ）,反演用变形的Ｂｏｒｎ 迭代法（ＤＢＩＭ）,利用双感应测井曲线逐层进行地层电阻率和侵入半径的反演计算,从模型处理和吐哈油田实际资料处理结果看,效果较为理想,预示了双感应测井反演处理良好的应用前景     

倾斜层理地层随钻电磁波测井响应特征

为实时反演、快速重构地层真电阻率,消除常规随钻电磁波测井正演基于含垂直对称轴的横向各向同性(VTI)地层模型仅考虑水平和垂直方向电阻率的局限性,基于并矢格林函数给出一套含倾斜对称轴的横向各向同性(TTI)地层的随钻电磁波测井正演计算方法。采用各向异性角和各向异性方位来表征TTI地层的各向异性特性,通过数值算例验证了算法的正确性,分析了不同介质情况下的半空间电磁波反射和透射特征,指出使用新算法的必要性。数值模拟结果还表明,TTI地层中,存在临界井斜角和临界各向异性角,在这两个临界角的两侧,随钻电磁波测井响应随井斜角与各向异性角的变化规律相反;此外,在界面处的"犄角"不仅与井斜、电阻率对比度等因素有关,还与各向异性角和各向异性方位有关。图13表3参15     

随钻方位电磁波仪器探测电阻率各向异性新方法

随着随钻方位电磁波仪器在大斜度井和水平井中的广泛应用,电阻率各向异性已成为影响地质导向和地层评价准确性的主要因素之一。以Baker Hughes公司的APR仪器为例,根据随钻方位电磁波仪器多分量的特点,采用数值模拟方法分析电阻率各向异性对仪器各分量信号响应的影响,利用对称发射补偿测量来增强或消除各向异性的影响,并采用正反演方法确定地层电阻率各向异性。模拟结果表明:磁场信号轴向分量与电阻率各向异性在相对井斜角0°~90°内呈单调递增关系;磁场信号横向分量与电阻率各向异性呈抛物线规律,在相对井斜角为0°和90°时影响为零;随钻方位电磁波电阻率仪器不同分量进行组合可以确定地层电阻率的各向异性。对方位电磁波响应曲线数据进行三参数反演得到地层水平电阻率、垂直电阻率以及相对井斜角,利用反演后的测量资料可以提高地层评价和地质导向的准确性。      

一种非均匀介质背景的散射层析成像方法研究

本文提出了一种非均匀介质背景的散射层析成像方法。它的基本思想是利用波场的正向传播和反向传播原理，将非均匀介质背景的散射层析成像转化为均匀介质背景的散射层析成像，然后利用业以成熟的均匀介质背景的散射层析成像方法进行成像。为了既要减少计算时所占用的大量内存和机时，又要保证计算精度，在波场正传和反传中利用Ｍａｓｌｏｖ射线理论计算格林函数，且采用了快速的有限差分射线追踪方法。最后利用理论试算检验了方法的正     

计算视电阻率梯度异常的旁井参照法

本文在文献３的基础上，提出了一种计算视电阻率梯度异常的旁井参照法，该方法是三极梯度法的重要组成部分，它不仅弥补了本井参照法不能对油气藏作垂向预测的缺陷，而且只有采用旁井参照法才有可能计算时间校正系数，消除因地下介质电阻率随时间的变化对三极梯度法观测值的干扰，进而对油气藏进行开发监测。     

电阻率和极化率测深法的正演修正法反演

提出了电阻率和极化率测深法。该方法采用同一野外装置(直流电测深)同时进行直流效应和激发极化效应观测，测深点沿一条测线呈密集分布。对单一测深点的观测结果进行一维层状介质反演，得到地下电性介质层界面的深度、每层的电阻率和极化率参数。一维反演采用正演修正法，即通过比较电阻率转换函数的实测值和一维正演计算的理论(拟合)值，依次修正每一个电性层的电阻率、极化率和厚度。该方法将地下介质划分成与积分变量点数一样多的介质层，在纵向上能最大限度地反映观测资料分辨介质层的能力。在电法固有的等值性范围内，正演修正法能恢复各电性层的电阻率、极化率和厚度。模型试验表明，正演修正方法是一种稳定收敛和实用的方法。     

层状介质中磁性源频率测深的一种视电阻率算法

参考国外有关文献介绍的方法，通过两个不同方式的磁场测量求取了水平层状介质表面上垂直磁偶极源电磁场及其全频域视电阻率的表达式，简介了视电阻率的数值计算方法，并且用自编程序计算了几种地电断面的视电阻率曲线，以此说明所介绍方法的有效性。     

地空频率倾子测深法及一维正演特征分析

为了充分利用地空频率域电磁法的三分量磁场信息,参照大地电磁法倾子测量技术,提出了一种地空频率倾子测深方法。首先,从水平电偶极子在一维层状介质中的全空间磁场公式出发,推导了地空频率倾子两个分量T_x、T_y的表达式,并通过快速汉克尔变换实现地空频率域倾子响应的一维正演;然后,对典型层状模型进行一维正演模拟,分析地空频率域倾子响应特征。通过分析均匀半空间模型和一维层状模型的正演结果,得到如下结论：①倾子响应整体沿场源方向及其垂直方向对称,同时存在场源畸变和过渡带畸变效应;②随收发距增大,倾子响应形态基本保持不变,幅值快速减小;③飞行高度变化时,倾子虚部幅值保持不变,实部幅值快速减小;④通过测量不同频率的倾子响应能够有效研究地下介质电阻率的垂向变化;⑤地空频率倾子测深法应在远区观测,可尽量避开畸变效应区,并合理选择T_x和T_y分量进行解释。文中模拟分析证明了该方法的理论可行性和有效性,为地空电磁法提出一种可能的发展方向。     

油田开发中后期井间电磁成像技术研究

根据分层介质中波的传播规律,由均匀介质中的三维张量格林函数得到频率域中柱状分层介质的张量格林函数表达式,经过傅立叶变换,可以得到空间域的格林函数,它是一个关于波数的奇异积分.通过改造积分路径,利用广义函数束方法对频率域格林函数进行采样,用复指数项将积分核近似,实现了积分的快速准确求取.通过积分方程方法,对水井和油井间在径向上有4个分层的模型进行了计算,反演结果和原模型结果吻合很好.将水平层状介质和柱状分层介质进行耦合,有效地实现了正韵律性地层的二维井间电磁成像.     

基于矢量位和标量位的广域电磁法三维有限元数值模拟

广域电磁法（WFEM）提出了一种适用于全域公式计算的视电阻率,从根本上突破了“远区”理论的束缚,有效扩展了人工源电磁法的观测范围和探测深度,提高了野外数据的观测精度和效率。考虑到地下介质是三维的,从基于库仑规范的矢量位和标量位角度出发研究了广域电磁法三维有限元数值模拟方法。该方法克服了直接根据麦克斯韦方程组求取电磁场分布时出现的“伪解现象”和模型边界不连续的问题,避免了较为复杂的棱边有限元正演模拟。其中背景场使用准解析法求解,二次场使用有限元法求解,克服了局部激发场源的奇异性问题。在模型算例中,利用均匀介质解析解验证了方法的正确性和较高的计算精度;在此基础上,设计棱柱体模型,利用提出的正演算法对比分析了广域电磁法与可控源音频大地电磁法（CSAMT）对典型三维目标体的探测能力,结果表明在相同的条件下,广域电磁法能够更准确地反映地下目标体信息,且具有更高的分辨能力。     

3D瞬变电磁场的有限差分正演计算

文中研究的３Ｄ地电介质时间城电磁场的有限差分计算方法，激发源为水平电偶极子，并且向地下供以交变电流。经分析研究和不同模型的试算表明，其结果稳定、可靠，精度较高，计算速度快，该计算结果为３Ｄ反演问题提供了必要的理论指导。     

水平层状介质条件下的井地电磁场响应计算

本文以垂直电偶极子矢量磁位的Sommerfeld积分表达式为基础,导出各含源层垂直分段电流源的电磁场沿导线方向的积分计算公式,进而得到各垂直分段电流源的电磁场。对各分段电流源的地面电磁响应进行叠加即可得到其井地电磁响应,从而将一维井地电磁正演问题简化为计算层状介质中垂直有限长电流源的地面电磁场问题。文中给出的算例验证了结果的可靠性,并与常规有限长电流源离散成多个小电偶极子源的近似方法计算时间及计算精度进行了对比,结果验证了算法的可靠性和高效性。     

多个三维薄板瞬变电磁响应的比较

基于张量格林函数的体积分方程法对三维异常体进行瞬变电磁响应的正演模拟,首先在频率域内计算电磁场分量的频率域响应,然后利用快速数字滤波技术将计算结果转换到时间域。通过对水平电偶极子源激发下5层地层模型中同一深度上2个第3个远源的水平导电薄板的瞬变电磁场响应的计算,发现在长偏移距瞬变电磁测深中,近源异常体总是比远源异常体系表现出更大的异常,因此远源异常体在勘探中容易被忽略或漏掉,这是一个在资料采集和解释中需要注意的问题。     

等效场源法的CSAMT三维无限元正演模拟

针对传统CSAMT三维正演场源奇异性及无穷边界处理等问题，提出了一种基于等效场源的CSAMT三维无限元快速高精度正演模拟算法。首先，通过精确计算场源附近一定范围内网格节点的电磁场，实现水平电偶极源的精确模拟；然后，采用无限元代替传统截断边界条件，通过有限元-无限元耦合法和并行直接求解方法，实现基于等效场源的CSAMT三维快速精确求解。均匀半空间模型测试结果验证了算法的正确性。同时，以趋肤深度公式为基础，开展了场源等效模拟的最佳范围研究，数值结果表明对于场源的等效加载范围最好不低于1.5倍趋肤深度。