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专利号: 2024108666565
申请人: 齐鲁工业大学(山东省科学院)
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-06-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种随钻测井仪器的测井分量提取方法,其特征在于,所述方法包括:步骤S1、在随钻测井仪器坐标系 下,设定三个方向单位磁矩发射‑三个方向单位磁矩接收的仪器,所接收到的信号电压共有9个分量,并通过分量矩阵V表示,其表达式为:;

其中, 表示m方向单位磁矩发射时,n方向单位磁矩接收的电压信号;9个分量包含了三维轴向上所有的发射接收组合;

步骤S2、根据步骤S1,设定单方向发射单方向接收测量单元模型,通过三角坐标变换,得到任意方向上的发射‑接收的响应通式,其表达式为:;

其中,发射磁矩 与仪器轴的夹角为 ,发射磁矩 与仪器旋转轴的夹角为 ;接收磁矩 与仪器轴的夹角为 ,接收磁矩 与仪器旋转轴的夹角为 ;仪器旋转角为 ,规定 为仪器高边角, 为低边角,发射磁矩与接收磁矩强度均为1;

步骤S3、将步骤S2引入共面Co‑planar与异面Anti‑planar两类天线对模式中,设定天线磁矩方向与仪器轴向之间的夹角分别为 和 ,磁矩角度为倾斜发射‑倾斜接收,即, ,仪器旋转角为 ,当发射天线和接收天线的磁矩在同一平面,即,此天线模式即为仪器线圈系的共面模式;

设定共面倾斜发射‑倾斜接收模型,固定旋转角,获得响应 ,其表达式为:;

将上述表达式中括号内的公式进行联立,获得参变量方程组:;

随钻测井仪器使用多扇区方位测量,即将旋转周期 划分为N个扇区,分别记录对应仪器旋转角 下的响应,经过仪器的多扇区旋转测量,将响应 进行简化,简化后的表达式 为:;

其中,i为扇区号, 为第i扇区下接收天线的电压响应值, 为第i扇区对应的仪器旋转角;

步骤S4、根据步骤S3中的 对 至 进行求解,获得 至 ;

a、求解 ,对 叠加求和,获得 的求解式为:;

b、求解 ,对 进行 变换后,再叠加求和,根据三角函数的正交性,获得 的求解式为:;

c、求解 ,对 进行 变换后,再叠加求和,根据三角函数的正交性,获得的求解式为:;

d、求解 与 ,对 分别进行 变换与 变换,再分别进行求和,根据三角函数的正交性,获得 和 的求解式分别为:;

步骤S5、将已知量 至 、 与 代入步骤S3的参变量方程组中,获得所有共面天线系模型的分量,即获得 、 、 、 、 、 、 、 ;

步骤S6、设定天线磁矩方向与仪器轴向之间的夹角分别为 和 ,磁矩角度为, ,仪器旋转角为 ,当发射天线和接收天线的磁矩分别位于互相正交的两个平面上,此天线模式即为仪器线圈系的异面模式;

设定仪器线圈系的异面模式,根据步骤2的响应通式,获得XZ面倾斜发射‑YZ面倾斜接收模式下的响应 ,其表达式为:;

获得YZ面倾斜发射‑XZ面倾斜接收模式下的响应 ,其表达式为:;

将上述响应 和响应 表达式中括号内的公式分别进行联立,获得参变量方程组:;

利用步骤S4中的方式对 至 、 至 分别求解,获得 至 、 至;

步骤S7、将已知量 至 、 至 分别代入步骤S6的参变量方程组中,获得所有异面天线系模型的分量,即获得 、 、 、 、 、 、 、 ;并结合步骤S5中所有共面天线 系模型的分量,以获得步骤 S1中的9个分量,即 获得。

2.一种随钻测井仪器的电各向异性识别应用,其特征在于,所述随钻测井仪器的电各向异性识别应用基于如权利要求1所述的随钻测井仪器的测井分量提取方法实现;

步骤V1、以对称天线逆补偿和多源距聚焦的模式对电各向异性的分量进行提取,得到主分量 、 和交叉分量 、 、 、 、 、 ;

步骤V2、利用步骤V1中的主分量和交叉分量,通过随钻测井仪器同步计算幅度比信号与相位差信号,构建幅度比信号 与相位差信号 ,其表达式分别为:;

其中,angle为取复数的角度;

步骤V3、根据步骤V2,设置三层均匀地层模型,随钻测井仪器工作频率取2MHz,井斜角=50°,设定模型的围岩层为各向同性地层,各向异性系数λ为1,此时水平电阻率 和垂直电阻率 相同,均为1 ;目的层分别设定各向同性地层中各向异性系数λ=1,水平电阻率 和垂直电阻率 均为4 ;各向异性地层中各向异性系数λ=2,水平电阻率 为4,垂直电阻率 为16 ;上围岩地层边界位置的垂直深度TVD为5m,下围岩地层边界位置的垂直深度TVD为10 m,中间目的层厚度为5m,通过广义反射系数解析法计算的电各向异性信号响应正演模拟,获取其对应的模拟结果;

步骤V4、设置三层均匀地层模型,井斜角 =50°,上围岩地层边界位置的垂直深度TVD为5m,下围岩地层边界位置的垂直深度TVD为10m,设定模型的围岩层为各向同性层,目的层设定各向异性系数由1至5逐渐增加,选取随钻测井仪器工作频率为2MHz和400KHz的条件下进行正演模拟,获取其对应的模拟结果;

步骤V5、设置三层均匀地层模型,上围岩地层边界位置的垂直深度TVD为5m;下围岩地层边界位置的垂直深度TVD为10m;模型的围岩层为各向同性层,其各向异性系数λ为1,水平电阻率 和垂直电阻率 均为1 ;中间目的层的各向异性系数λ固定为5,水平电阻率 为

4,垂直电阻率 为100,改变井斜角 ,将其由0°逐渐增至90°,选取随钻测井仪器工作频率为2MHz和400KHz的条件下进行正演模拟,获取其对应的模拟结果;

步骤V6、通过步骤V5对相位差信号进行筛选,以模拟电各向异性识别的方位成像。