去除围岩作用.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200610084173.1

申请日:

2006.04.18

公开号:

CN1891979A

公开日:

2007.01.10

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):E21B 49/00申请公布日:20070110|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

E21B49/00(2006.01)

主分类号:

E21B49/00

申请人:

普拉德研究及开发股份有限公司;

发明人:

J·杨; D·奥默拉吉克; C·刘; Q·李; J·W·斯米茨; Y·曾; H·C·克利门特

地址:

荷属安的列斯群岛库拉索

优先权:

2005.04.18 US 60/672302; 2006.04.10 US 11/279203

专利代理机构:

中国专利代理(香港)有限公司

代理人:

杨松龄

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内容摘要

用于从在井筒进行的地层测量中去除围岩作用的各种技术。在一种实施例中,一种用于去除围岩作用的研究方法包括:接收测量并构建地层的层状模型。每层都具有一组相应于一种或多种类型的所接收的归于每一层的测量的参数,从而使得该组参数为层状模型限定了一个参数空间。该研究方法进一步包括基于参数之间的关系将参数空间分为子空间,从子空间中选取一个或多个起点,利用一个或多个起点最小化价值函数以产生一个或多个已去除围岩作用的候选方案,以及从一个或多个候选方案中选取一个最终方案。

权利要求书

1: 一种用于从在井筒进行的地层测量中去除围岩作用的方法,包括: 接收测量; 构建地层的层状模型,其中,每层具有一组相应于一种或多种类型的所接 收的归于每一层的测量的参数,从而使得该组参数 为层状模型限定了一个参数空间; 基于参数之间的关系将参数空间分为子空间; 从子空间中选取一个或多个起点; 利用一个或多个起点最小化价值函数,以产生一个或多个已去除围岩作用 的候选方案;以及 从所述的一个或多个候选方案中选取一个最终方案。
2: 根据权利要求1所述的方法,其中,所述层状模型包括三层。
3: 根据权利要求2所述的方法,其中,所述三层模型包括从中获得一 组测量的地层,代表高于所述从中获得一组测量的地层的一个或多个地层的上 部地层,以及代表低于所述从中获得一组测量的地层的一个或多个地层的下部 地层。
4: 根据权利要求1所述的方法,其中,还包括接收倾角信息和井筒轨 迹数据。
5: 根据权利要求1所述的方法,其中,所述测量选自中子录井数据、 γ射线数据、地震数据、核磁共振数据、电磁传播、感应或介电常数数据和声 数据。
6: 根据权利要求1所述的方法,还包括将子空间离散为多个单元。
7: 根据权利要求6所述的方法,其中,从子空间中选取一个或多个起 点包括预先为每一单元计算一个模型化的工具响应,并选择具有最接近于所接 收的测量的模型化的工具响应的单元作为一个起点。
8: 根据权利要求1所述的方法,还包括将测量绘成可用于最小化价值 函数的校正值。
9: 根据权利要求8所述的方法,其中,所述校正值代表将在地层中产 生一个什么样的理想工具。
10: 根据权利要求8所述的方法,其中,所述绘制操作将测量值转换成 如果在均匀地层中进行测量将获得的一组相应值。
11: 根据权利要求1所述的方法,其中,选择最终方案包括将一组限制 应用到一个或多个候选方案上。
12: 根据权利要求11所述的方法,其中,所述限制为物理的、化学的、 地理的、数学的或机械的。
13: 根据权利要求1所述的方法,其中,所述地层为各向同性的。
14: 一种用于从在井筒进行的地层测量中去除围岩作用的方法,包括: 接收测量; 构建地层的层状模型,其中,每层具有五个相应于一种或多种类型的所接 收的归于每一层的测量的参数,从而使得该五个参数为层状模型限定了一个五 维的参数空间; 基于五个参数之间的关系将五维参数空间分为子空间; 从子空间中选取一个或多个起点; 利用一个或多个起点最小化价值函数,以产生一个或多个已去除围岩作用 的候选方案;以及 从所述一个或多个候选方案中选取一个最终方案。
15: 根据权利要求14所述的方法,其中,所述方案相应于五维参数空间 上的一个局部最小值。
16: 根据权利要求14所述的方法,其中,所述层状模型包括三层。
17: 根据权利要求16所述的方法,其中,所述三层模型包括从中获得一 组测量的地层,代表高于所述从中获得一组测量的地层的一个或多个地层的上 部地层,以及代表低于所述从中获得一组测量的地层的一个或多个地层的下部 地层。
18: 根据权利要求17所述的方法,其中,基于上部地层的电阻率、下部 地层的电阻率和从中获得一组测量的所述地层的电阻率之间的关系将所述五维 参数空间分为子空间。
19: 根据权利要求18所述的方法,其中,所述关系包括: 第一关系,其中,从中获得一组测量的所述地层的电阻率大于上部地层的 电阻率和下部地层的电阻率; 第二关系,其中,从中获得一组测量的所述地层的电阻率小于上部地层的 电阻率和下部地层的电阻率; 第三关系,其中,从中获得一组测量的所述地层的电阻率大于上部地层的 电阻率但小于下部地层的电阻率; 第四关系,其中,从中获得一组测量的所述地层的电阻率小于上部地层的 电阻率但大于下部地层的电阻率。
20: 根据权利要求14所述的方法,其中,所述子空间的数目为四个。
21: 根据权利要求14所述的方法,其中,所述五个参数包括从中获得一 组测量的所述地层的电阻率、上部地层的电阻率、下部地层的电阻率、到从中 获得一组测量的所述地层上边界的距离以及到从中获得一组测量的所述地层下 边界的距离。
22: 一种用于从在井筒进行的地层测量中去除围岩作用的方法,包括: 接收测量; 构建地层的层状模型,其中,每层具有六个相应于一种或多种类型的所接 收的归于每一层的测量的参数,从而使得该六个参数为层状模型限定了一个六 维的参数空间; 基于六个参数之间的关系将六维参数空间分为子空间; 从子空间中选取一个或多个起点; 利用一个或多个起点最小化价值函数,以产生一个或多个已去除围岩作用 的候选方案;以及 从所述一个或多个候选方案中选取一个最终方案。
23: 根据权利要求22所述的方法,其中,所述层状模型包括三层。
24: 根据权利要求23所述的方法,其中,所述三层模型包括从中获得一 组测量的地层,代表高于所述从中获得一组测量的地层的一个或多个地层的上部地 层,以及代表低于所述从中获得一组测量的地层的一个或多个地层的下部地层。
25: 根据权利要求24所述的方法,其中,基于上部地层的电阻率、下部 地层的电阻率和从中获得一组测量的所述地层的垂直电阻率之间的关系将所述 六维参数空间分为子空间。
26: 根据权利要求25所述的方法,其中,所述关系包括: 第一关系,其中,从中获得一组测量的所述地层的水平电阻率大于上部地 层的电阻率和下部地层的电阻率; 第二关系,其中,从中获得一组测量的所述地层的水平电阻率小于上部地 层的电阻率和下部地层的电阻率,并且从中获得一组测量的所述地层的垂直电 阻率大于上部地层的电阻率和下部地层的电阻率; 第三关系,其中,从中获得一组测量的所述地层的水平电阻率小于上部地 层和下部地层的电阻率,并且从中获得一组测量的所述地层的垂直电阻率大于 上部地层的电阻率但小于下部地层的电阻率; 第四关系,其中,从中获得一组测量的所述地层的水平电阻率小于上部地 层和下部地层的电阻率,并且从中获得一组测量的所述地层的垂直电阻率小于 上部地层的电阻率但大于下部地层的电阻率; 第五关系,其中,从中获得一组测量的所述地层的水平电阻率小于上部地 层和下部地层的电阻率,并且从中获得一组测量的所述地层的垂直电阻率小于 上部地层和下部地层的电阻率; 第六关系,从中获得一组测量的所述地层的水平电阻率大于上部地层的电 阻率但小于下部地层的电阻率,并且从中获得一组测量的所述地层的垂直电阻 率大于上部地层和下部地层的电阻率; 第七关系,从中获得一组测量的所述地层的水平电阻率大于上部地层的电 阻率但小于下部地层的电阻率,并且从中获得一组测量的所述地层的垂直电阻 率大于上部地层的电阻率但小于下部地层的电阻率; 第八关系,从中获得一组测量的所述地层的水平电阻率小于上部地层的电 阻率但大于下部地层的电阻率,并且从中获得一组测量的所述地层的垂直电阻 率大于上部地层和下部地层的电阻率;和 第九关系,从中获得一组测量的所述地层的水平电阻率小于上部地层的电 阻率但大于下部地层的电阻率,并且从中获得一组测量的所述地层的垂直电阻 率小于上部地层的电阻率但大于下部地层的电阻率。
27: 根据权利要求22所述的方法,其中,所述子空间的数目为九个。
28: 根据权利要求22所述的方法,其中,所述六个参数包括从中获得一 组测量的所述地层的水平电阻率和垂直电阻率、上部地层的电阻率、下部地层 的电阻率、到从中获得一组测量的所述地层上边界的距离以及到从中获得一组 测量的所述地层下边界的距离。

说明书


去除围岩作用

    本申请要求享有于2005年4月18日提交的U.S.临时专利申请No.60/672,302的优先权,其全文通过参照并入本文。

    【技术领域】

    本文所述各种技术的实施通常涉及解释采用录井工具获得的数据。

    背景技术

    以下的说明和实施例并非由于其包含在该部分而承认是现有技术。

    确定地下地层的孔隙度和流体含量是使油、气和水(“地层流体”)开采效率最大的关键要素。为了改进地层流体的开采、钻孔和生产作业,有必要采集尽可能多的有关地下地层性质以及进行钻孔的环境信息。

    收集井底信息也称为录井可采用不同的方式实现。包括用于测定多种参数的源和传感器的录井工具可以下降到电缆或录井电缆末端的井筒中。可以连接到一个地面移动处理中心的电缆为将参数数据发送到地面的设备。采用这类“电缆”录井,有可能测量井筒和地层的参数,作为深度的函数,即当该设备沿井筒传送时。

    对电缆录井技术的一个改进就是在钻井过程中采集有关井筒状况的数据。通过在钻井过程中采集并处理所述信息,钻探工可以修改或校正操作的关键步骤以优化操作性能并避免由于井损坏如倒塌或流体损失而引起的财政损失。在钻井期间采集的地层信息也倾向于使受钻井液(“钻井泥浆”)入侵过程或其它作为钻孔渗透结果的不良影响的影响较小,并因此更接近于原始地层的性质。

    钻井操作中用于采集井筒状况和钻井装置移动的数据的方案可以是已知的随钻测量(MWD)技术。比起钻井装置的移动更加注重于地层参数测量的类似技术为已知的随钻测井(LWD)。然而,术语MWD和LWD经常交替使用,并且本文中使用任一术语均包含采集地层和井筒状况的信息以及钻井装置的移动数据。可以采用盘管、钢丝、随下钻录井而实现其它的录井操作,永久性的监测应用如工业上所公知的。

    MWD或LWD录井工具可以提供一套大范围的测量,包括关于地下地层和环境参数的有用信息。在大多数情况下,解释信息是必需的,以提取有用的信息。原始数据可能会受到如井筒影响、设备离心率、侵入、各向异性、围岩作用等效应不同程度的影响。

    围岩指一个高于或低于由录井工具所测定的那层的地层。该术语特别用于电阻率录井,以描述高于和低于地层的层。一些电阻率仪器如感应兼传播仪器可以感测离测量点数十英尺的矿床,并可能明显地受到围岩的影响,即使油层很厚。

    【发明内容】

    这里描述了从在井筒中进行的地层测量中去除围岩作用的各种技术的实施例。在一种实施例中,一种用于去除围岩作用的研究方法包括接收测量并构建地层的一个层状模型。每层都具有一套参数,相应于一种或多种类型的归于每一层的所接收的测量,从而使该套参数为层状模型限定一个参数空间。该研究方法可以进一步包括基于参数间的关系将参数空间分为子空间,从子空间中选取一个或多个起点,利用所述的一个或多个起点使成本函数最小化,以产生一个或多个已去除围岩作用的候选方案,并从所述的一个或多个候选方案中选取一个最终方案。

    在另一实施例中,每层可以具有五个参数,相应于一种或多种类型的归于每一层的所接收的测量,从而使得该五个参数为层状模型限定一个五维的参数空间。可以基于五个参数之间的关系将所述五维参数空间分成子空间。

    在更另一实施例中,每层可以具有六个参数,相应于一种或多种类型的归于每一层的所接收的测量,从而使得该六个参数为层状模型限定一个六维的参数空间。可以基于六个参数之间的关系将所述六维参数空间分成子空间。

    要求保护的主题不局限于解决任何一种或全部所提到的缺点的实施例。此外,概述部分用于以简化的方式介绍概念部分,其在下文的详细说明部分作进一步的描述。概述部分并非趋向于确定所要求保护主题的关键特征或本质特征,也不是用于限制所要求保护的主题的范围。

    【附图说明】

    以下将参照附图描述各种技术的实施例。然而,应当理解,附图仅用于解释本文所描述的各种实施例,并非用于限制本文所描述的各种技术的范围。

    图1示出了一种井筒环境,其可以和那些技术的各种实施例一起使用。

    图2示出了一种根据本文所述各种技术的实施例的用于去除围岩作用的方法流程图。

    图3A示出了一个具有多层的地层模型并且图3B显示出对根据本文所述各种技术的实施例的采用三层的模型的有效说明。

    图4A示出了对于不同的发射器/接收机井距,围岩对各种相移-衰减的电阻率曲线影响的一个例子。

    图4B示出了基于本文所述各种技术的实施例从图4A的录井曲线中去除围岩作用的一个例子。

    图5示出了衰减-相移曲线的例子,其中,在理论的偶极模型即代表工具测量的一种有限元模型和由有限元-偶极映射函数校正的等效偶极测量之间进行了对比。

    图6示出了基于两个地层之间的电阻率关系而细分的参数空间的二维例子。

    【具体实施方式】

    如本文所使用的,术语“上”和“下”、“上部”和“下部”、“向上”和“向下”、“以下”和“以上”以及其它的类似术语表示高于或低于一个特定点或元件的相对位置,可以与本文所述各种技术的一些实施例一起使用。然而,当被应用到倾斜或水平井的设备和方法时,或者当被应用到以倾斜或水平方向设置在井中的设备和方法时,所述术语可以指从左到右、从右到左或其它正确的相互关系。

    本文所述各种技术的实施例涉及从地层测量中去除围岩作用。图1示出了一种钻井环境100,其可以与那些技术的各种实施例一起使用。在一种实施例中,钻井环境100可以包括一个设置在井筒11上方的钻机10。可以在井筒11中设置含一个钻杆12和一个连接到钻杆12下端的钻头15的钻井工具设备。钻杆12和钻头15可以通过连接到钻杆12上端的方钻杆17而旋转。方钻杆17可以通过与设置在钻机10上的转盘16啮合而旋转。方钻杆17和钻杆12可以通过经由旋转接头19连接到方钻杆17的钩子18而悬挂起来。

    钻探泥浆可以储存在坑27中,并通过泥浆泵29抽吸经钻杆12中心而向下流动(如箭头9所示)。经钻头15流通后,钻探泥浆可以向上流经井筒11和钻杆12之间的环形空间(如箭头32所示)。钻探泥浆的流动可以润滑并冷却钻头15,以及将钻头15制作的钻屑提升到地面上进行采集和处理。

    井底钻具组合110可以连接到钻杆12。井底钻具组合110可以包括一个稳定器140和一个钻环130,其可连接到一个本地的测量设备120。井底钻具组合110可以包含一个用于与本地的测量设备120进行电磁通讯的天线125。井底钻具组合110也可以包含一个通讯系统150,如压力调制(泥浆脉冲)遥测系统。压力调制遥测可以包括各种用于选择性地调制钻探泥浆流动(并且经常是压力)的技术。钻杆也可以包括用于支撑地面和井底工具之间的高速遥测的有线钻管。

    设置在地面上的传感器31可以被配置成检测压力变化以及将信号传导至接收器解码系统90,以用于解调和解释。被解调的信号可以前进至处理器85和记录仪45,以进一步处理。地面设备可以任选包含一个发射器子系统95,其可含有压力调制发射器(未示出),用于将向下流通的钻探泥浆的压力调制到通讯控制信号再到井底钻具组合110。应当理解,上述泥浆遥测为通讯方法的一个例子。也可以使用本领域公知的其它遥测系统。

    通讯系统150也可以包括各种类型的处理器和控制器(未示出),用于控制设置在那里的传感器的操作,用于将命令信号传递到本地的测量设备120,并用于接收和处理从本地测量设备120发出的测量。井底钻具组合110和/或通讯系统150中的传感器可以包括磁力计、加速计等。

    设在井底钻具组合110中的各种装置、通讯系统150和本地的测量设备120可以总称为随钻录井(LWD)工具或随钻测量(MWD)工具。井底钻具组合110、处理器85和/或通讯系统150可以包括各种形式的数据存储器或记忆装置,其可存储由任何或所有传感器进行的测量,包括设置在本地测量设备120中的传感器,用于当将钻杆12从井简11拉出时的后处理。在一种实施例中,LWD或MWD工具可以为一种传播电阻率工具。这样,井底钻具组合110、通讯系统150和本地测量设备120可以用于获得录井数据,包含从各发射器-接收器对获得的并处于多个频率的相移和衰减的数据。当LWD或MWD工具处于井底时,所述数据可以传递到地面上或储存在LWD或MWD工具中用于后来的读取。一旦获得了录井数据,可以根据本文所述各种技术的实施例对录井数据校正围岩作用,如以下段落所述。

    不象垂直井的情况,其中可以利用对围岩厚度和电阻率的知识在矿床的中心位置进行校正,水平井中的围岩作用对反转算法提出了独特的挑战。所研究的地层可以由层状结构组成,并因而许多围绕井的地层可以贡献于工具测量。因此,未知的数目可以远远超过独立测量的数目,引起不清楚的问题。

    图2示出了用于根据本文所述各种技术的实施例去除围岩作用的方法200流程图。在步骤210中,录井数据作为用户的输入而接收。在一种实施例中,录井数据可以包含传播测量,如相移和衰减测量。作为一个例子,在LWD工具的一种实施例中,对于每个用于获得测量的频率,可以接收大约10次的相移和衰减测量。尽管在本文中参照10次的相移和衰减测量描述了各种实施例,应当理解一些实施例可以利用少于或多于10次的相移和衰减测量。尽管经常采用多个频率,但可以在例如约2MHz的频率处测量相移和衰减数据。尽管可以在本文中描述为在约2MHz的频率处测量相移和衰减数据,应当理解,在一些实施例中,可以在从约1kHz到2GHz范围内的任何频率下测量相移和衰减数据。除了相移和衰减数据,倾角也可以作为用户的输入而被包含。而且,尽管本文参照相移和衰减测量而描述了各种实施例,应当理解,一些实施例可以采用其它类型的录井数据,如中子录井数据、γ射线数据、地震数据、核磁共振数据、电磁传播、感应以及介电常数数据、声音数据等。

    图3A显示了一个多层的地层模型。概括地说,在进行测量的那层上方可以有m层并在该层下方有n层,其中,m和n为非负整数。本发明的范围包括所述的地层模型,并且每层对围岩作用的贡献可以被考虑并被去除。为方便讨论,以下说明涉及一种三层的代表模型,如图3B所示。此外,该说明涉及一种电阻率工具,如传播电阻率工具,其中,相关的参数包括电阻率以及从工具到特定边界的各种距离,但本发明并非局限于所述的三层模型,也不仅仅局限于电阻率工具及其相关参数。

    在步骤220中,为所研究的地层构建一个三地层模型。图3B示出了一个根据本文所述各种技术的实施例的三地层模型300。在一种实施例中,该三层模型300可以包含一个地层310,在此测量相移和衰减数据,即电阻率工具可以设置在该地层310中。该地层310可以具有电阻率R。该三层模型300还可以包含一个上部地层320,其可以被构型为代表地层310上方的一个或多个地层。在图3B中,上部地层320显示为代表地层340、342和344,每层分别具有电阻率R1、R2和R3。这样,上部地层320具有有效电阻率Ru。以这种方式,地层310上方的地层可以近似为一个有效层。该三层模型300还可以包含一个下部地层330,其可以被构型为代表地层310下方的一个或多个地层。在图3B中,下部地层330显示为代表地层350、352和354,每层分别具有电阻率R4、R5和R6。这样,下部地层330具有有效电阻率Rl。以这种方式,地层310下方的地层可以近似为一个有效层。在一种实施例中,上部地层320和下部地层330中的每一个都可以是半隔开的。上部地层320也可以指地层310的上部围岩,并且下部地层330也可以指地层310的下部围岩。地层310也可以包含从工具到上边界的距离Hu以及从工具到下边界的距离Hl。以这种方式,所研究的具有多个层和电阻率的地层可以简化为一个三层模型,仅具有五个未知参数:R、Ru、Rl、Hu和Hl。这样,该三层模型可以包含一个由五个未知参数限定的参数空间。所述参数空间可以指一个五维空间。

    尽管本文参照一个三层模型说明了各种实施例,应当理解,一些实施例可以采用一个两层模型,仅具有一个分离成两个半隔开的边界。测量工具可以设置在两个半间隔之一中。当设置测量工具的地层相对较厚并且测量工具更靠近一个边界时,可以应用该两层模型,从而允许仅观看到基本上是一个边界,即测量可以仅对一个围岩敏感。一些实施例可以采用一个单一模型,即无围岩作用的一层模型。

    为寻找可产生与录井匹配的工具响应的三层模型,应用了本领域公知的反转技术。所有非平凡反转问题所共有的是,局部最小值通常是寻找真解决方案的主要障碍。选择尽可能多的各起点可以增加发现真解决方案的可能性。然而,为起作用的反转提供太多的起点可能会增加不必要的计算。因此,本文所述各种技术的实施例涉及组建原始的起点,从而使它们以优选的方式涵盖未知参数之间的所有可能的关系。

    在步骤230中,可以根据所选取参数之间的所有可能的关系将该三层模型的参数空间分为子空间:在该例中为每层的电阻率。基于R、Ru、Rl,该三层模型可以被构型成四种电阻率关系,其显示在下文。

    1)地层310的电阻率大于上部地层320和下部地层330的电阻率,即R>Ru且R>Rl。

    2)地层310的电阻率小于上部地层320和下部地层330的电阻率,即R<Ru且R<Rl。

    3)地层310的电阻率大于上部地层320但小于下部地层330的电阻率,即R>Ru且R<Rl。

    4)地层310的电阻率小于上部地层320但大于下部地层330的电阻率,即R<Ru且R>Rl。

    由于存在四种可能的电阻率关系组合,该三层的各向同性模型可以分为四个子空间。表1为该三层的各向同性情况总结了电阻率关系。

    表1.用于三层各向同性模型的参数子空间  情况  与上层的关系  与下层的关系  1  R>Ru  R>Rl  2  R<Ru  R<Rl  3  R>Ru  R<Rl  4  R<Ru  R>Rl

    图6显示了如何细分参数空间。用于两参数的简化二维情况显示出第一象限被线R=Ru分割。位于线R=Ru上方的点处于子空间R<Ru内,并且位于线R=Ru下方的点处于子空间R>Ru内。

    在步骤240中,每一子空间可以被离散为网格内的许多单元。这样,所述单元也可以称作网格点。单元的数目可以取决于为五个未知参数所选取的数值数目。在一种实施例中,每一单元可以包含例如10个基于为该单元所选取的参数值而计算出的相移和衰减数值。工具响应,例如,以相移和衰减的形式,预先为每一单元计算。网格也可以指“双响应”表,这是由于其为双响应的表格,即相移和衰减。

    在步骤250中,对于每个子空间,具有最接近于在步骤210中接收到的测量的相移和衰减值的该组相移和衰减值的单元被选为一个最初起点。例如,通过一种有效的网格搜索机理,可以搜索到全部的子空间网格,以获得该组的参数(在参数空间中的网格点),其产生最接近于所接收到的测量的响应。如果有四个子空间,四个最初起点可以根据步骤250来选取。每个最初起点可以相应于用于每个子空间中的被选单元的五个参数值。尽管本文参照一个最初起点为每个子空间描述了多种实施例,应当理解,在一些实施例中,可以通过将到边界的距离(即Hu和Hl)进一步分为两个或多个等级而构建多于一个的最初起点。

    在步骤260中,在反转过程中产生一个价值函数,其中每一最初起点处于函数的范围内,并且在每一起点附近局部最小化以产生多个解决方案,相应于三层模型参数空间中的局部最小值。对价值函数形式的选择可根据应用而改变。常见的选择是在参数空间内的测量和预测响应之间的差值平方和,通过公知的测量不准确度而进行归一化。在一种实施例中,由于有四个最初起点,可以产生四种解决方案。每个方案都具有五个相应的参数值。可以利用任何价值函数最小技术如Gauss-Newton算法、Levenberg-Marquardt算法、简化算法、模拟退火、网格搜索等而将该价值函数最小化。应当理解,不同的算法可以更好地适于不同的情形。例如,Levenberg-Marquardt算法,其为一种修正的Gauss-Newton算法,可能为用于最小化非二次目标函数的一种有效强大的方法。在相应于待估计的参数而将目标函数局部线性化后,Levenberg-Marquardt算法可以首先沿最速下降方向采取小而强的步骤。随后,当接近最小值时,该方法可以随后转换为更有效的二次Gauss-Newton步骤。

    在步骤270中,可以相对于用户公知的有关所研究地层的各种限制而对比每一解决方案。所述限制可以包括特定传播参数值或用于某些物理属性如水饱和度的特定数值。所述限制也可以特指一定范围的传播参数值或一定范围的用于某些物理属性的数值。在一种实施例中,所述限制可以包括所研究地层的电阻率图形。例如,用户可以要求反转程序为预定(例如,阶形)的电阻率图形寻找最佳的匹配。在另一实施例中,如果电阻率曲线相应于所测深度的变化率小于一预定值,所述限制可以要求解决方案中的边界(即Hu和Hl)距离大于一特定值,例如lft。所述限制还可以要求解决方案有一个价值函数,或者在模型响应和测量之间的拟合误差小于一特定值。在一种实施例中,如果无解决方案能满足所述限制,则可以基于最小拟合误差而选择解决方案,并设定一个标记以显示反转未满足要求。对于每一解决方案,步骤270可以重复至选择出一个令人满意的解决方案。在每次迭代期间,每一解决方案可以与不同的限制进行对比。

    尽管本文所述各种技术的实施例都与各向同性地层有关,应当理解,一些实施例可以应用到各向异性地层。返回参照步骤230,可以基于电阻率之间的所有可能关系而将三层模型参数空间分为子空间。对于各向异性地层,地层310可以具有一个沿水平面的电阻率Rh和另一个在垂直轴或垂直于水平面的电阻率Rv。地层310上方的地层可以近似为具有有效电阻率Ru的上部地层320,并且地层310下方的地层可以近似为具有有效电阻率Rl的下部地层330。这样,该三层模型可以组合为九种电阻率关系,如下所示,假定垂直电阻率Rv大于水平电阻率Rh。

    1)地层310的垂直和水平电阻率均大于上部地层320和下部地层330的电阻率,即Rh>Ru且Rh>Rl;Rv>Ru且Rv>Rl。

    2)地层310的水平电阻率小于上部地层320和下部地层330的电阻率,并且地层310的垂直电阻率大于上部地层320和下部地层330的电阻率,即Rh<Ru且Rh<Rl;Rv>Ru且Rv>Rl。

    3)地层310的垂直和水平电阻率均小于上部地层320和下部地层330的电阻率,即Rh<Ru且Rh<Rl;Rv<Ru且Rv<Rl。

    4)地层310的水平电阻率小于上部地层320和下部地层330的电阻率,并且地层310的垂直电阻率大于上部地层320的电阻率但小于下部地层330的电阻率,即Rh<Ru且Rh<Rl;Rv>Ru且Rv<Rl。

    5)地层310的水平电阻率小于上部地层320和下部地层330的电阻率,并且地层310的垂直电阻率小于上部地层320的电阻率但大于下部地层330的电阻率,即Rh<Ru且Rh<Rl;Rv<Ru且Rv>Rl。

    6)地层310的水平电阻率大于上部地层320的电阻率但小于下部地层330的电阻率,并且地层310的垂直电阻率大于上部地层320和下部地层330的电阻率,即Rh>Ru且Rh<Rl;Rv>Ru且Rv>Rl。

    7)地层310的水平电阻率大于上部地层320的电阻率但小于下部地层330的电阻率,并且地层310的垂直电阻率大于上部地层320的电阻率但小于下部地层330的电阻率,即Rh>Ru且Rh<Rl;Rv>Ru且Rv<Rl。

    8)地层310的水平电阻率小于上部地层320的电阻率但大于下部地层330的电阻率,并且地层310的垂直电阻率大于上部地层320和下部地层330的电阻率,即Rh<Ru且Rh>Rl;Rv>Ru且Rv>Rl。

    9)地层310的水平电阻率小于上部地层320的电阻率但大于下部地层330的电阻率,并且地层310的垂直电阻率小于上部地层320的电阻率但大于下部地层330的电阻率,即Rh<Ru且Rh>Rl;Rv<Ru且Rv>Rl。

    由于存在九种可能的电阻率关系组合,该三层各向异性模型可以分成九个子空间。表2为三层各向异性情况总结了电阻率关系。

    表2.用于三层各向异性模型的参数子空间  情况  Rh  Rv  1  Rh>Ru  Rh>Rl  Rv>Ru  Rv>Rl  2  Rh<Ru  Rh<Rl  Rv>Ru  Rv>Rl  3  Rv<Ru  Rv<Rl  4  Rv>Ru  Rv<Rl  5  Rv<Ru  Rv>Rl  6  Rh>Ru  Rh<Rl  Rv>Ru  Rv>Rl  7  Rv>Ru  Rv<Rl  8  Rh<Ru  Rh>Rl  Rv>Ru  Rv>Rl  9  Rv<Ru  Rv>Rl

    返回参照步骤240,每个子空间可以被离散为一个网格上的多个单元。单元的数目可以基于为六个未知参数Rh、Rv、Ru、Rl、Hu和Hl所选取的数值数目。

    返回参照步骤250,对于每一子空间,将具有最接近于在步骤210中接收的相移和衰减测量的相移和衰减值的单元选为一个最初起点。在一种实施例中,由于存在九个子空间,可以选择九个最初起点。每个最初起点可以对应于用于每一子空间内的被选单元的六个被选参数值。尽管本文参照一个最初起点为每个子空间描述了各种实施例,应当理解,在一些实施例中,可以通过进一步将到边界的距离(即Hu和Hl)分为两个或多个等级而组建多于一个的最初起点。

    返回参照步骤260,用于每一最初起点的价值函数可以被最小化以产生一种解决方案。在一种实施例中,由于存在九个最初起点,可以产生九种解决方案。每一解决方案可以具有六个相应的参数值。返回参照步骤270,每一解决方案可以与用户公知的有关所研究地层的各种限制进行对比。

    以上述参考的方式,本文所述各种技术的实施例可以被用于从电阻率测量中去除围岩作用。图4A和4B示出了一种从电阻率测量中去除所述围岩作用的例子。更具体地,图4A示出了利用阵列LWD电阻率工具在井的一部分测定的一组2MHz电阻率曲线,具有86度的相对偏差。在录井曲线中可明显地观察到极化角410和大的曲线分离。图4B示出了利用本文描述的各种实施例去除围岩作用后的电阻率曲线。在电阻率曲线中去除极化角410以及梯段形状证明了在地层电阻率录井曲线方面的显著改进。

    典型地,解释采用了一种比工具的全部模型更简单有效的模型。例如,对于电磁工具,偶极模型由于其简单和计算速度而通常被用于进行解释。因此,有必要将在相移和衰减上的原始工具测量绘成与偶极模型将在同一地层产生的数值一致的数值。所述过程有助于进行更准确的地层评价。图5显示出在两层结构(20ohm-m到2ohm-m)上在离边界不同距离处的传播电阻率的相移和衰减。FEM曲线代表工具测量(即绘图前),并且偶极曲线显示出用于在同一地层内的偶极模型的预测工具响应。FEM-偶极绘图曲线显示出绘制到偶极模型上的FEM数据,并且如果工具为一种完美的偶极,它代表工具将产生的响应。对于要产生可靠结果的反转,绘图后的相移和衰减应当与偶极模型响应一致。因此,本发明可以包括一个将原始测量绘成等效值的步骤以计算工具的响应。在一种实施例中,绘图操作将测量值转换为如果在均匀地层中进行测量将可获得的一组相应的数值。

    本文所述各种技术的实施例可以被用于处理在高角度井、水平井、低角度井和垂直井中进行的电阻率测量。此外,本文所述各种技术的实施例可以与各种实施例一起使用,以鉴定并校正在共同转让的美国专利No.6,832,159中描述的环境影响,其作为参考并入本文。此外,本文描述的各种实施例可以在井筒(例如,在LWD或MWD工具中)、在井表面或者任何预期的远程位置实施。

    此外,本文描述的各种技术可以以程序指令的形式执行,其可储存在计算机可读介质中,如与井底钻具组合110、处理器85和/或通讯系统150相连的任何存储装置。所述程序指令可以由处理器执行,如图2所示的处理器85。程序指令可以用计算机程序语言如C++、Java等编写。程序指令可以为“目标代码”,即基本上可以直接被计算机执行的二进制形式;在执行前需要编译或解释的“源代码”;或者一些中间形式,如部分编译的代码。

    储存程序指令的计算机可读介质可以包括计算机储存介质和通讯介质。计算机储存介质可以包括非永久性的和永久性的以及可擦除和不可擦除的介质,以任何用于储存信息的方法或技术执行,如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据。计算机储存介质可以进一步包括RAM、R0M、可擦编程只读存储器(EPROM)、电可擦编程只读存储器(EEPROM)、闪存或其它的固态存储器技术、CD-ROM、数字化视频光盘(DVD)或其它光学存储器、磁带盒、磁带、磁盘存储器或其它的磁存储设备,或其它可用于存储预期信息并能够被处理器访问的介质。通讯介质可以包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或模块化的数据信号中的其它数据,如载体波或其它的传送机构并可以包含任何信息传输介质。术语“模块化的数据信号”可以指一种信号,具有其特性中的一种或多种,以这样一种方式设置或者变化以便编码信号中的信息。作为例子,并非是限制,通讯介质可以包括有线介质,例如有线网络或直接线连接,以及无线介质,例如声的、RF、红外的和其它的无线介质。上述的任何组合也可以包含在计算机可读介质的范围内。

    尽管以上涉及本文所述各种技术的实施例,在不偏离由以下权利要求书所确定的基本范围的前提下,可以设计出其它的和更多的实施例。尽管已经用语言特别是结构特征和/或方法作用描述了主题,应当理解,由附属的权利要求书所限定的主题并非有必要限制到上述特定的特征或作用。相反,上述的特定特征和作用是作为实施权利要求的一种例举方式而被公开的。

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用于从在井筒进行的地层测量中去除围岩作用的各种技术。在一种实施例中,一种用于去除围岩作用的研究方法包括:接收测量并构建地层的层状模型。每层都具有一组相应于一种或多种类型的所接收的归于每一层的测量的参数,从而使得该组参数为层状模型限定了一个参数空间。该研究方法进一步包括基于参数之间的关系将参数空间分为子空间,从子空间中选取一个或多个起点,利用一个或多个起点最小化价值函数以产生一个或多个已去除围岩作用。

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