[发明专利]构造特性确定设备、方法和系统

说明书

背景技术

沉积构造通常表现出其岩性界面和物理性质的缓慢变化的横向变化。在诸如用于基于电阻率数据确定构造电阻率的一些现有技术的随钻测井(LWD)反演方法中，测量数据使用一维(1D)电阻率模型在逐点或滑动窗口基础上反转。使用用于定义1D电阻率模型(例如层厚度、电阻率、各向异性比、相对倾角、相对方位角)的给定一组模型参数的半解析解来评估预测数据和灵敏度。然后对模型参数进行优化，使得它们使受到任何强制正规化的测量数据与预测数据之间的误差最小化。这些反问题通常是超出确定的。然后将1D电阻率模型拼合在一起以形成本领域普通技术人员的二维(2D)电阻率图像，有时称为“窗帘图”。

在某些情况下，也已经公开了基于以下者的的LWD反演：基于2D像素的电阻率模型或基于三维(3D)体素的电阻率模型。在此，反演是基于离散化为面积元素(像素)或体积元素(体素)的2D或3D电阻率模型，并且使用有限差分、有限元或体积积分方程方法来评估预测数据和灵敏度。然后对每个像素或体素中的模型参数进行优化，使得它们使受到任何强制正规化的测量数据与预测数据之间的误差最小化。这些反问题通常是在确定范围内的。在文献中，这些方法仅适用于与各向同性构造中的理想电阻率LWD系统相关的合成数据。这些各向异性构造的方法的性能尚未公开。这些反演高度依赖于正规化的选择，诸如先验模型的选择和稳定功能的选择。电阻率模型通常包含电阻率梯度，根据其构造界面难以用任何程度的置信度来辨别。

在每种情况下，所得到的电阻率模型通常包含由模型简单化或正规化的不适当选择引起的地质不现实的人为因素。

附图说明

图1示出根据本发明的各种实施方案的根据任意表面描述的3D地球模型的概念版本。

图2-4示出根据本发明的各种实施方案的关于各种层电导率和表面的实时反演的使用。

图5是示出根据本发明的各种实施方案的使用实时反演、求解表面积分方程的工作流程图。

图6示出根据本发明的各种实施方案的2D地球模型的概念版本。

图7示出根据本发明的各种实施方案的3D地球模型的概念版本。

图8示出根据本发明的各种实施方案的具有离散化成四边形元素的任意形状的表面的双层3D地球模型。

图9示出根据本发明的各种实施方案的具有离散化成轮廓的任意形状的表面的双层2D地球模型。

图10是示出根据本发明的各种实施方案的使用伴随算子评估电阻率响应和灵敏度的工作流程图。

图11示出根据本发明的各种实施方案的离散化的不同方法。

图12是根据本发明的各种实施方案的数据采集、处理和控制系统的框图。

图13是示出根据本发明的各种实施方案的数据采集、处理和控制方法的流程图。

图14描绘根据本发明的各种实施方案的示例性缆线系统。

图15描绘根据本发明的各种实施方案的钻机系统。

具体实施方式

各种实施方案简介

为了解决上述一些挑战，除其他之外，许多实施方案通过提供更有效的对电阻率LWD数据进行建模和反演的方法来操作以改善电阻率LWD数据的定量解释，特别是对于在地理导向应用中所使用的深度到床边界(DTBB)反演。

为了本文件的目的，电阻率LWD建模和反演基于3D地球模型，所述3D地球模型被参数化为具有不同各向异性电导率的构造之间的多个任意开放或闭合表面。这些表面被离散化为表面元素的网格。表征积分方程(SIE)针对EM响应而制定和求解，并且伴随SIE针对电阻率和表面几何形状的扰动的EM灵敏度制定和求解。SIE可以根据EM场及其梯度或等效的电源和磁源来制定。应当注意，尽管本文描述的许多实例涉及电阻率数据以便于理解，但是各种实施方案不限于此。在大多数情况下，术语“电磁”可以代替“电阻率”，如本领域普通技术人员在阅读本文件之后将意识到的。

SIE消除了对根据现有技术有限差分、有限元或体积积分方程方法的3D地球模型的基于体素离散化的需要。重要的是，可以使用伴随方程非常有效和准确地计算任意复杂的构造边界的灵敏度，而不是根据现有技术的模型之间的有限差分。

如果3D地球模型在电阻率LWD工具的灵敏度范围内的走向角方向上没有横向变化，则3D地球模型可以被认为具有无限走向角。在此类情况下，表面积分方程可以减小至2.5D公式(即，无限撞击的2D地球模型和3D EM源)，由此将表面积分方程减小到轮廓积分方程。

多种实施方案详细描述