1.一种浅层测井自然电场的数值模拟方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:S1,构建浅层测井区域的自然电场地电模型;
S2,将自然电场地电模型进行有限元剖分得到有限元模型;
S3、通过有限元模型的总刚度矩阵获得有限元模型中各个有限单元的节点的电位值;
S4、判断出有限单元的节点的电位值是否发生数据台阶;
S5、对发生了数据台阶的有限单元的节点的电位值进行修正;
其中,在S4中,判断出有限单元的节点的电位值是否发生数据台阶的方法为:记每个有限单元中所有节点的平均电位值为节点电位值;
以有限元模型上各个有限单元的序号为i,以sp(i)为有限元模型上序号为i的有限单元的节点电位值;在除了i为有限元模型上第1个序号和最后1个序号之外的i的范围内,依次判断各个sp(i):如果sp(i)对应的深度小于sp(i‑1)对应的深度时,sp(i)的值小于sp(i‑1)的值;并且如果sp(i)对应的深度大于sp(i+1)对应的深度时,sp(i)的值大于sp(i+1)的值,且sp(i)的值大于spMean,则标记sp(i)发生了数据台阶,数据台阶类型为上移型数据台阶;
如果sp(i)对应的深度大于sp(i‑1)对应的深度时,sp(i)的值大于sp(i‑1)的值;并且如果sp(i)对应的深度小于sp(i+1)对应的深度时,sp(i)的值小于sp(i+1)的值,且sp(i)的值小于spMean,则标记sp(i)发生了数据台阶,数据台阶类型为下移型数据台阶;
其中,sp(i‑1)、sp(i+1)分别表示sp(i)位置的倾斜段拐点处的前侧节点电位值和后侧节点电位值;spMean是有限元模型上各个节点电位值的平均值,数据台阶包括上移型数据台阶和下移型数据台阶两种;
其中,在S5中,对发生了数据台阶的有限单元的节点的电位值进行修正的方法为:记有限元模型上各个有限单元中最大的节点电位值为SPMax1、最小的节点电位值为SPMin1;遍历有限单元的序号i将各个发生了数据台阶的sp(i)进行修正,具体为:如果sp(i)是上移型数据台阶:
sp(i)’=Min(sp(i‑1),sp(i),sp(i+1))+|SPMax1‑Max(sp(i‑1),sp(i),sp(i+1))|;
如果sp(i)是下移型数据台阶:
sp(i)’=Max(sp(i‑1),sp(i),sp(i+1))‑|SPMin1‑Min(sp(i‑1),sp(i),sp(i+1))|;
sp(i)’是在有限元模型上对节点电位值sp(i)修正后的节点电位值;
将sp(i)’对应的有限单元中所有节点的电位值修正为sp(i)’;
Min(sp(i‑1),sp(i),sp(i+1))是sp(i)、前侧节点电位值sp(i‑1)和后侧节点电位值sp(i+1)中最小的节点电位值;
Max(sp(i‑1),sp(i),sp(i+1))是sp(i)、前侧节点电位值sp(i‑1)和后侧节点电位值sp(i+1)中最大的节点电位值。
2.根据权利要求1所述的一种浅层测井自然电场的数值模拟方法,其特征在于,在S1中,构建浅层测井区域的自然电场地电模型为通过Earth Volumetric Studio软件、GOCAD软件、Gempy 软件中任意一种地质三维建模软件对浅层测井区域进行三维建模获得的三维模型作为自然电场地电模型。
3.根据权利要求1所述的一种浅层测井自然电场的数值模拟方法,其特征在于,在S2中,将自然电场地电模型进行有限元剖分为有限单元和无限单元,将所述有限单元和无限单元耦合在一起构成有限元模型,无限单元包括单向映射无限单元、双向映射无限单元和三向映射无限单元。
4.根据权利要求1所述的一种浅层测井自然电场的数值模拟方法,其特征在于,在S3中,有限元模型的总刚度矩阵获取的方法为:对有限元模型的有限单元和无限单元进行单元分析,求解得到有限单元刚度矩阵和无限单元刚度矩阵;将有限单元刚度矩阵和无限单元刚度矩阵组装并将有限单元刚度矩阵和无限单元刚度矩阵按自然电场地电模型中的节点编号进行累加,得到总刚度矩阵。
5.根据权利要求1所述的一种浅层测井自然电场的数值模拟方法,其特征在于,在S5中,将对发生了数据台阶的有限单元的节点的电位值进行修正的方法替换为:记有限元模型上各个有限单元中最大的节点电位值为SPMax1、最小的节点电位值为SPMin1;遍历有限单元的序号i将各个发生了数据台阶的sp(i)进行修正,具体为:如果sp(i)是上移型数据台阶:
sp(i)’=Min(sp(i‑1),sp(i),sp(i+1))+SpTw(i);
如果sp(i)是下移型数据台阶:
sp(i)’=Max(sp(i‑1),sp(i),sp(i+1))‑SpTw(i);
sp(i)’是在有限元模型上对节点电位值sp(i)修正后的节点电位值;
将sp(i)’对应的有限单元中所有节点的电位值修正为sp(i)’;
Min(sp(i‑1),sp(i),sp(i+1))是sp(i)、前侧节点电位值sp(i‑1)和后侧节点电位值sp(i+1)中最小的节点电位值;Max(sp(i‑1),sp(i),sp(i+1))是sp(i)、前侧节点电位值sp(i‑
1)和后侧节点电位值sp(i+1)中最大的节点电位值;
其中,SpTw(i)是发生了数据台阶的sp(i)的脉冲修正值,其计算方法为:;
其中,Num是有限元模型上所有发生了数据台阶的有限单元的节点的电位值的数量,j是序号,Max(sp(j‑1),sp(j))是sp(j)和前侧节点电位值sp(j‑1)中最大的值;Min(sp(j),sp(j+1))是sp(j)和后侧节点电位值sp(j+1)中最小的值。
6.一种浅层测井自然电场的数值模拟系统,其特征在于,所述一种浅层测井自然电场的数值模拟系统包括:处理器、存储器及存储在所述存储器中并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权利要求1到5中的任意一项所述的一种浅层测井自然电场的数值模拟方法中的步骤。