[发明专利]多精度多维测井数据反演以及深岩层成像方法

说明书

背景技术

1.发明领域

本发明总体上涉及用于测定地球岩层特性的测井设备的测量数据分析领域。本发明尤其涉及一种使用多阵列电阻率数据的岩层电阻率测定方法。

2.现有技术

电磁感应、波传播及电流型测井仪通常用于测定矿井周围岩层的电气特性。这些测井仪测量岩层的视在电阻率(或电导率)，准确的分析对于诊断此处的岩层和流体的岩石学特性是很容易的。

电磁感应电阻测井的物理原理例如H.G.Doll，“Introduction toInduction Logging and Application to Logging of Wells Drilled withOil Based Mud”，Journal of Petroleum Technology，vol.1，p.148，Society of Petroleum Engineers，Richardson Tex.(1949)所述。自从Doll的参考文献发表之后，在其基础上已经对电磁感应电阻设备进行了许多改进和修正。这种修正和改进实例例如授予Chandler等人的美国专利号No.4,837,517；No.5,157,605，以及授予Beard等人的美国专利号No.5,452,761。其他仪器包括Baker Hughes公司的HDLL(高清晰度侧向测井)，例如Tabarovsky等人的美国专利号No.6,060,885中所述，以及任何通用阵列侧向测井仪，例如Schlumberger公司的高分辨率侧向测井阵列仪(HRLA)。

使用例如Beard公开的阵列感应测井仪，以及电流测井仪例如HDLL和HRLA或任何通用阵列侧向测井仪进行测量分析是基于反演。现有技术中的测井反演法通常对整个分析过程使用单个岩层模型。当执行联合或顺序反演时，这种单模型方法存在缺陷。

反演的一个问题在于地球至少用一个2D模型(每层内的电阻率呈径向变化)来表征。严格的2D反演技术相当耗时，对于井端执行是不实际的。例如参见Mezzatesta等人和Barber等人的文献。在过去，有几种方法已经被用于加速反演。一种方法是基于岩层参数的顺序测定。例如参见Frenkel等人(2004)的文献。另一种方法是获得一种更好的初始模型测定。可以参见Hakvoort等人或Frenkel和Walker(2001)的高清晰度侧向测井。还有其他方法将多维(2D或3D)反演过程划分成较为简单的一维过程序列。例如参见授予Frenkel等人的美国专利号No.5,889,729，Frenkel等人(1996)，Frenkel(2002)公开了一种快速反演方法，其执行1D的顺序迭代，其收敛成实的2D或3D各向同性或各向异性解。

Griffiths等人的1D+1D方法基于顺序的垂直1D(围岩校正)和水平(径向)1D反演。该方法的主要缺点，如作者所述，是对于薄侵入岩层可能会提供不正确的结果。因此，为了完成数据分析，需要一个附加的、耗时的严格2D反演步骤。

需要注意的是所引用的基于反演的阵列测井数据分析方法使用了单个岩层模型。通过不考虑输入子阵列数据的垂直分辨率差异，联合或顺序反演过程在薄侵入岩层可能会导致不稳定及不正确的结果。所谓的多精度反演方法已经被用于地震数据分析(例如参见Bunks等人和Zhou的文献)，但没有被用于不同分辨率的测井联合反演。

对于2D或3D的可靠分析方法需要解决与薄围岩反演相关的不稳定问题，解决不同测井装置的不同分辨率，并且仍然能快速计算。本发明解决了这个需求。

发明内容

本发明的一个实施例是一种测定地球岩层特性的方法。通过使用运送到地球岩层矿井内的测井仪来获得表示此特性的多个阵列数据子集，每个阵列数据子集具有与其相关的分辨率。处理第一个阵列数据子集以给出地球岩层的第一个模型。通过使用第一个模型，并处理另一个阵列数据子集，获得了该矿井的一个2D层状模型，一个3D层状模型和/或一个2D图像。此特性可以是地球岩层的电阻率。阵列数据可以用一个多阵列感应测井仪、多组件感应测井仪和/或电流跟踪仪获得。其中一个子集可能具有与其他子集不同的水平和/或垂直分辨率。