本發(fā)明屬于地球物理油氣勘探，具體涉及一種高精度井地電磁反演裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、隨著石油天然氣勘探和開采的不斷深入，深層、超深層油氣目標(biāo)已經(jīng)納入重點(diǎn)勘探領(lǐng)域。在石油天然氣勘探和開采中，電阻率是石油勘探中的一個(gè)重要依據(jù)。電阻率的測(cè)試有多種方法，其中，井地電磁法是一種較為常用的方法，井地電磁法是對(duì)井中有限長(zhǎng)導(dǎo)線供以大功率交流電，在地面接收電磁響應(yīng)的電磁勘探方法，與地面電磁法相比，發(fā)射源設(shè)置在井中，使得下半層空間響應(yīng)更明顯，更有利于勘探工作的進(jìn)行。井地電磁技術(shù)在深層、超深層油氣勘探和開發(fā)中可以更好地識(shí)別油氣藏的存在以及分布范圍。

2、但是使用井地電磁法在深層、超深層電阻率反演過程中，由于深層、超深層地質(zhì)目標(biāo)距離觀測(cè)點(diǎn)很遠(yuǎn)，地質(zhì)目標(biāo)的電阻率反演分辨率雖然比地面人工源電磁高，但是仍難以滿足實(shí)際地質(zhì)目標(biāo)分辨率的需求，得到的電阻率仍不夠精確。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決公知技術(shù)中存在的以上不足，本發(fā)明旨在提供一種高精度井地電磁反演裝置，以提高地質(zhì)目標(biāo)的電阻率反演分辨率，有效識(shí)別油氣藏的存在及分布范圍。

2、本發(fā)明還有一個(gè)目的，是提供一種高精度井地電磁反演方法，該方法采用上述高精度井地電磁反演裝置來實(shí)現(xiàn)，該方法能夠有效提高電阻率的精度，為油氣藏的勘探和開發(fā)提供更可靠的依據(jù)。

3、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

4、一種高精度井地電磁反演裝置，包括數(shù)據(jù)獲取模塊、數(shù)據(jù)計(jì)算模塊、差分模塊、反演模塊和分析模塊；

5、數(shù)據(jù)獲取模塊，獲取目的層段不同激發(fā)信號(hào)周期的井地電磁原始數(shù)據(jù)，并輸出至數(shù)據(jù)計(jì)算模塊；

6、數(shù)據(jù)計(jì)算模塊，根據(jù)接收的井地電磁原始數(shù)據(jù)，計(jì)算得到每個(gè)激發(fā)點(diǎn)在每個(gè)激發(fā)信號(hào)周期激發(fā)時(shí)，每個(gè)地面觀測(cè)點(diǎn)歸一化后的水平徑向電場(chǎng)的實(shí)部和虛部數(shù)據(jù)，并輸出至差分模塊；

7、差分模塊，計(jì)算每個(gè)地面觀測(cè)點(diǎn)歸一化后的水平徑向電場(chǎng)的實(shí)部和虛部數(shù)據(jù)，得到每個(gè)激發(fā)信號(hào)周期中每個(gè)地面觀測(cè)點(diǎn)的差分水平徑向電場(chǎng)的實(shí)部和虛部，并輸出至反演模塊；

8、反演模塊，將差分水平徑向電場(chǎng)的實(shí)部和虛部進(jìn)行三維電阻率反演獲得目的層段三維電阻率數(shù)據(jù)體，并輸出至分析模塊；

9、分析模塊，用于聯(lián)合目的層段三維電阻率數(shù)據(jù)體和目的層段激發(fā)極化異常完成地面觀測(cè)區(qū)域井中激發(fā)段內(nèi)含油氣情況的三維空間分布。

10、本發(fā)明還公開了一種高精度井地電磁反演方法，所述方法包括依次進(jìn)行的以下步驟：

11、s1、根據(jù)地質(zhì)任務(wù)設(shè)計(jì)出目的層段井中激發(fā)點(diǎn)、地面觀測(cè)區(qū)域、地面觀測(cè)點(diǎn)和激發(fā)信號(hào)周期，采用數(shù)據(jù)獲取模塊獲得目的層段不同激發(fā)信號(hào)周期的井地電磁原始數(shù)據(jù)；

12、s2、讀取井地電磁原始數(shù)據(jù)，采用數(shù)據(jù)計(jì)算模塊分別計(jì)算每個(gè)激發(fā)點(diǎn)在每個(gè)激發(fā)信號(hào)周期激發(fā)時(shí)，每個(gè)地面觀測(cè)點(diǎn)歸一化后的水平徑向電場(chǎng)的實(shí)部和虛部數(shù)據(jù)；

13、s3、對(duì)水平徑向電場(chǎng)的實(shí)部和虛部數(shù)據(jù)采用差分模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)差分，得到每個(gè)激發(fā)點(diǎn)在每個(gè)激發(fā)信號(hào)周期激發(fā)時(shí)，每個(gè)地面觀測(cè)點(diǎn)的差分水平徑向電場(chǎng)的實(shí)部和虛部；

14、s4、根據(jù)差分水平徑向電場(chǎng)的實(shí)部和虛部，采用反演模塊進(jìn)行三維電阻率反演獲得目的層段三維電阻率數(shù)據(jù)體；

15、s5、采用分析模塊，通過聯(lián)合目的層段三維電阻率數(shù)據(jù)體和目的層段激發(fā)極化異常完成地面觀測(cè)區(qū)域井中激發(fā)段內(nèi)含油氣情況的三維空間分布。

16、作為限定，所述步驟s1中根據(jù)地質(zhì)任務(wù)中的分辨率確定目的層段井中激發(fā)點(diǎn)和地面觀測(cè)點(diǎn)；根據(jù)鉆井測(cè)井電阻率信息建立工區(qū)地層電阻率模型后開展三維正演分析獲得激發(fā)信號(hào)周期。

17、作為第二種限定，所述井地電磁原始數(shù)據(jù)包括激發(fā)點(diǎn)坐標(biāo)位置、地面觀測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)位置，井中激發(fā)的發(fā)射信號(hào)文件和地面觀測(cè)的觀測(cè)信號(hào)文件。

18、作為進(jìn)一步限定，所述步驟s2中計(jì)算每個(gè)激發(fā)信號(hào)周期中所有激發(fā)點(diǎn)和地面觀測(cè)點(diǎn)處歸一化后的水平徑向電場(chǎng)的實(shí)部和虛部數(shù)據(jù)包括：

19、a1)讀取發(fā)射信號(hào)文件中的井中激發(fā)電流信號(hào)和觀測(cè)信號(hào)文件中的水平徑向電場(chǎng)分量信號(hào)；

20、a2)將井中激發(fā)電流信號(hào)經(jīng)過傅里葉變換轉(zhuǎn)換成復(fù)數(shù)域的實(shí)部數(shù)據(jù)和虛部數(shù)據(jù)；將地面觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)的水平徑向電場(chǎng)分量信號(hào)進(jìn)行極距歸一處理后，再經(jīng)過傅里葉變換轉(zhuǎn)換成復(fù)數(shù)域的實(shí)部數(shù)據(jù)和虛部數(shù)據(jù)；

21、a3)將電場(chǎng)分量復(fù)數(shù)域進(jìn)行電流歸一化處理，得到歸一化后的水平徑向電場(chǎng)分量復(fù)數(shù)域?qū)嵅亢吞摬繑?shù)據(jù)；

22、所述電流歸一化處理是將地面觀測(cè)點(diǎn)采集到的電場(chǎng)實(shí)部和虛部數(shù)據(jù)分別除以井中激發(fā)電流的實(shí)部和虛部數(shù)據(jù)；

23、a4)對(duì)歸一化處理后的水平徑向電場(chǎng)分量實(shí)部和虛部數(shù)據(jù)進(jìn)行除飛點(diǎn)和濾波去噪的操作，得到每個(gè)激發(fā)點(diǎn)在每個(gè)激發(fā)信號(hào)周期激發(fā)時(shí)，每個(gè)地面測(cè)點(diǎn)歸一化后的水平徑向電場(chǎng)的實(shí)部和虛部數(shù)據(jù)。

24、作為再進(jìn)一步限定，所述步驟s3中，得到差分水平徑向電場(chǎng)的實(shí)部和虛部的方法為：

25、若有n個(gè)激發(fā)點(diǎn)，n>2，將間隔i，i∈[0,n-2]個(gè)激發(fā)點(diǎn)的兩個(gè)激發(fā)點(diǎn)在每個(gè)激發(fā)信號(hào)周期激發(fā)時(shí)，由地面觀測(cè)點(diǎn)得到的歸一化后的水平徑向電場(chǎng)的實(shí)部和虛部數(shù)據(jù)分別對(duì)應(yīng)相減，其中，靠近目的層段底部的激發(fā)點(diǎn)在激發(fā)信號(hào)周期激發(fā)時(shí)，每個(gè)地面觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的歸一化后的水平徑向電場(chǎng)的實(shí)部和虛部數(shù)據(jù)分別減去靠近目的層段頂部的激發(fā)點(diǎn)在激發(fā)信號(hào)周期激發(fā)時(shí)，地面觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的歸一化后的水平徑向電場(chǎng)的實(shí)部和虛部數(shù)據(jù)，每個(gè)激發(fā)信號(hào)周期共得到套近似新激發(fā)源激發(fā)地面觀測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，即每個(gè)地面觀測(cè)點(diǎn)在每個(gè)激發(fā)信號(hào)周期得到套差分水平徑向電場(chǎng)的實(shí)部和虛部。

26、作為第三種限定，在執(zhí)行步驟s4之前，需要將目的層段根據(jù)地質(zhì)任務(wù)進(jìn)行三維反演目的層網(wǎng)格加密剖分，網(wǎng)格加密剖分的網(wǎng)格密度由地質(zhì)任務(wù)分辨率確定，大于等于地質(zhì)任務(wù)的分辨率；

27、加密剖分的目的層段在水平面上大于等于地面觀測(cè)區(qū)域，在垂直方向上超出最上層激發(fā)點(diǎn)所在平面和最下層激發(fā)點(diǎn)所在平面。

28、由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，所取得的有益效果是：

29、(1)本發(fā)明的裝置通過對(duì)井中目的層段多次激發(fā)、地面觀測(cè)點(diǎn)多次采集，并通過差分模塊將多次激發(fā)電場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行差分，獲得更精確的三維電阻率數(shù)據(jù)，為油氣勘探和開發(fā)提供更可靠的依據(jù)；

30、(2)本發(fā)明方法將地面觀測(cè)點(diǎn)采集的多次激發(fā)電場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行差分，消除激發(fā)點(diǎn)以上地層對(duì)目標(biāo)層的影響，通過對(duì)目標(biāo)層段進(jìn)行目標(biāo)體網(wǎng)格加密和剖分，利用三維電阻率反演和差分后的數(shù)據(jù)體完成高精度三維反演，得到高精度的電阻率數(shù)據(jù)體，利用電阻率數(shù)據(jù)體和其他信息完成更精確的目的層三維含油氣評(píng)價(jià)。

31、綜上所述，本發(fā)明可以有效提高電阻率的精度，為油氣藏的勘探和開發(fā)提供更可靠的依據(jù)。

技術(shù)特征：

1.一種高精度井地電磁反演裝置，其特征在于，包括數(shù)據(jù)獲取模塊、數(shù)據(jù)計(jì)算模塊、差分模塊、反演模塊和分析模塊；

2.一種高精度井地電磁反演方法，采用權(quán)利要求1所述的高精度井地電磁反演裝置來實(shí)現(xiàn)，其特征在于，所述方法包括依次進(jìn)行的以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高精度井地電磁反演方法，其特征在于，所述步s1中根據(jù)地質(zhì)任務(wù)中的分辨率確定目的層段井中激發(fā)點(diǎn)和地面觀測(cè)點(diǎn)；根據(jù)鉆井測(cè)井電阻率信息建立工區(qū)地層電阻率模型后開展三維正演分析獲得激發(fā)信號(hào)周期。

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的高精度井地電磁反演方法，其特征在于，所述井地電磁原始數(shù)據(jù)包括激發(fā)點(diǎn)坐標(biāo)位置、地面觀測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)位置，井中激發(fā)的發(fā)射信號(hào)文件和地面觀測(cè)的觀測(cè)信號(hào)文件。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高精度井地電磁反演方法，其特征在于，所述步s2中計(jì)算每個(gè)地面觀測(cè)點(diǎn)歸一化后的水平徑向電場(chǎng)的實(shí)部和虛部數(shù)據(jù)包括依次進(jìn)行的以下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高精度井地電磁反演方法，其特征在于，所述步驟s3中，得到差分水平徑向電場(chǎng)的實(shí)部和虛部的方法為：

7.根據(jù)權(quán)利要求2、3、5、6中任意一項(xiàng)所述的高精度井地電磁反演方法，其特征在于，在執(zhí)行步驟s4之前，需要將目的層段根據(jù)地質(zhì)任務(wù)進(jìn)行三維反演目的層網(wǎng)格加密剖分，網(wǎng)格加密剖分的網(wǎng)格密度由地質(zhì)任務(wù)分辨率確定，大于等于地質(zhì)任務(wù)的分辨率；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于地球物理油氣勘探技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種高精度井地電磁反演裝置及方法。本發(fā)明裝置包括數(shù)據(jù)獲取模塊、數(shù)據(jù)計(jì)算模塊、差分模塊、反演模塊和分析模塊；本發(fā)明方法包括：首先設(shè)計(jì)參數(shù)并獲得井地電磁原始數(shù)據(jù)，接著計(jì)算地面觀測(cè)點(diǎn)歸一化后的電場(chǎng)分量實(shí)部和虛部數(shù)據(jù)，再接著對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行差分，得到每個(gè)地面觀測(cè)點(diǎn)的差分電場(chǎng)分量實(shí)部和虛部，之后進(jìn)行三維電阻率反演獲得目的層段三維電阻率數(shù)據(jù)體，最后聯(lián)合目的層段三維電阻率數(shù)據(jù)體和激發(fā)極化異常完成地面觀測(cè)區(qū)域井中激發(fā)段內(nèi)含油氣情況的三維空間分布。本發(fā)明用于對(duì)油氣的勘探和開發(fā)，可以有效提高電阻率的精度，為油氣藏的勘探和開發(fā)提供更可靠的依據(jù)。

技術(shù)研發(fā)人員：曲昕馨,趙國(guó),劉雪軍,楊云見,董衛(wèi)斌,王志剛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)石油天然氣集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/19