[发明专利]一种通过井下磁梯度张量数据辨识地下磁层信息的方法

摘要

本发明涉及一种通过井下磁梯度张量数据辨识地下磁层信息的方法，方法直接从井下张量入手，通过磁偶极子建立地下磁层张量的模型，通过张量不变量数据得到磁层的厚度以及倾角，通过张量分量信息得到磁层的磁化信息以及方位角，提升了辨识的速率，并且不受工具串磁性、地磁场漂移、以及微小方向误差的影响，能够辨识出磁层的全部信息；本方法以井中点为中心，将张量数据分为两部分，选取其中一半进行辨识，提升了辨识的效率，并且若是磁层上下边界不平行，通过这种方法分别辨识出磁层上下边界的倾角。本方法通过少量迭代快速降低由于初始输入磁化信息的偏差产生的辨识误差，大大提升辨识的准确度与稳定性。

主权项

1.一种通过井下磁梯度张量数据辨识地下磁层信息的方法，包括了以下步骤：第一步：建立无方位角误差井下磁层张量模型先假设磁层是由多个磁偶极子填充而成，根据叠加性原理，磁层在井中轴线上某个测点处形成的张量，等效为所有磁偶极子在井中轴线形成张量的叠加，通过公式计算与大地坐标系之间无方位角误差的磁层在井中轴线某点处产生的张量的公式G’_ij：其中：r₀是钻井半径，为磁层倾角z_m为张量仪在井中轴线上的测量位置，P_ij为磁偶极子在测量点产生的张量的公式，r(r_x,r_y,r_z)为测量点距离磁偶极子的方位矢量,M(M,D,I)为磁偶极子磁矩矢量，Ω₁为在直角坐标系下的积分范围,Ω₂是Ω₁转移到圆柱坐标系下的积分范围；第二步：建立实际井下磁层张量模型方位角即磁层绕z轴旋转的角度，设方位角为δ，通过公式(2)计算实际磁层张量模型G_ij:其中代入到公式2中进行计算的磁偏角为修正后的磁偏角D’：D'＝D‑δ  (3)第三步：辨识磁层倾角与厚度设C_t为磁梯度不变量，确定磁化倾角和偏角后，测线上的井轴线上的C_t通过公式(4)计算：假定2h_max为测量的C_t峰值之间的距离，则其与和h之间的关系表示如下：当沿轴线测得n组张量时，确定h_max后构建公式(6)关于磁层倾角的函数其中：C_t0(z_m)为沿轴线各点测量张量的C_t，显然令函数取得最小值的倾角便是最符合实际情况的倾角，最后根据公式(5)，求出磁层实际厚度h；第四步：辨识磁层方位角与磁化信息将辨识出的磁层倾角和厚度h代入到公式2中，构建公式7中的多元函数F₂(D,I,δ)：令函数F₂(D,I,δ)取得最小值的各个参数便是最符合实际情况的参数，便得到了磁层的倾角厚度h、磁层方位角角δ以及磁层的磁化倾角I和磁化偏角D，根据这些系数计算出当磁层整体磁化大小为M’时C_t的最大值C_max’，定义C_max为测量张量C_t的最大值，通过对比两个张量C_t的最大值得到实际磁层整体的磁化大小：第五步：通过迭代优化算法将第二步辨识出的磁化角以及磁层方位角信息返代入第一步中的初始输入中，经过几次迭代后，辨识误差会逐渐减小；第六步：针对磁层上下表面不平行的优化匹配方案针对上下表面不平行的磁层，通过将张量数据从中心一分为二，分别对磁层进行辨识，最终得到上下两个表面的倾角数据。