本文選題：偽隨機　切入點：脈沖源　出處：《長江大學》2017年博士論文

【摘要】：隨著國內(nèi)各大油田逐步進入后期開發(fā)階段,如何動態(tài)監(jiān)測油氣水的運移走向及剩余儲量,從而為提高油田采收率提供有效、直接的參考依據(jù),顯得越來越迫在眉睫。由于地層中油氣與水在電阻率參數(shù)上差異巨大,而電磁勘探方法對探測目標的電性差異敏感,電磁勘探方法是定量評價儲層含油氣性直接而有效的方法。時間域電磁勘探方法相比其他電磁勘探方法具有高分辨率、強抗干擾能力和高效率等特點,是油藏動態(tài)監(jiān)測首選的勘探方法。一般施工區(qū)域內(nèi)存在有大量的抽油機、采油樹、變電站,常規(guī)時域電磁勘探方法由于施工條件限制、環(huán)境噪聲干擾等因素導致在該場景下并不能得到很好的應(yīng)用效果。為了提高信噪比和測量的精度,一般會采用兩種方式,一種方式是提高發(fā)射源發(fā)射功率,將導致裝置重量增加,難以快速移動,不方便現(xiàn)場施工,同時也會增加整體設(shè)備的成本和技術(shù)實現(xiàn)的難度,當達到一定功率后再增加功率所得到的改善效果并不明顯;另一種方式是增加數(shù)據(jù)疊加次數(shù),將付出更多的現(xiàn)場采集時間作為代價,降低了工作效率,也會引入更多未知噪聲。已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到良好應(yīng)用效果的相關(guān)辨識技術(shù)給出了第三種選擇。由于干擾信號與發(fā)射信號基本不相關(guān),可通過相關(guān)辨識技術(shù)可以使得在信號頻帶內(nèi)的干擾和噪聲的功率譜大大降低,從而提高系統(tǒng)的輸出信噪比。維納-霍普方程已說明如何通過互相關(guān)函數(shù)來辨識大地電磁脈沖響應(yīng),只是當滿足發(fā)射信號自相關(guān)函數(shù)擁有近似于Delta函數(shù)的特性的時候,方程條件才成立。因此問題的重點轉(zhuǎn)變?yōu)槿绾芜x擇合理的發(fā)射信號,并保證其擁有良好的自相關(guān)特性。雖然白噪聲信號滿足以上條件,但是白噪聲信號產(chǎn)生難度較大和響應(yīng)信號收集所需時間較長這兩個缺點,說明實際工作條件極大地限制了白噪聲作為相關(guān)辨識的源信號。若采用偽隨機信號代替白噪聲,不止?jié)M足方程條件還將克服上述兩個缺點。偽隨機碼是一種具有和白噪聲類似自相關(guān)特性的編碼序列,常見的偽隨機碼包含有m序列、逆重復(fù)m序列、M序列和Gold序列等。因此使用偽隨機碼作為發(fā)射信號,再通過相關(guān)辨識技術(shù)提取大地電磁脈沖響應(yīng)的方法,可以在不額外增加發(fā)射功率和采集時間情況下降低電磁干擾對獲取地層信息準確性的影響�；谏鲜稣擖c,作者提出了一種基于m序列編碼的脈沖源激勵的時域電磁勘探方法,被稱為編碼脈沖源時域電磁法(Coding pulse-source TEM Method簡寫為CPTEM),并依據(jù)此方法設(shè)計一套適用于油氣藏勘探與監(jiān)測的偽隨機電磁勘探設(shè)備、現(xiàn)場施工流程及信息提取方法。m序列信號具有寬頻帶、良好的自相關(guān)性等優(yōu)點,可以用來對抗工區(qū)中強電磁干擾以提高勘探精度和勘探效率。脈沖源時間域電磁勘探方法具有對電性層差異反映靈敏和高分辨率等優(yōu)點,可以直接判斷油氣水層。因此兩者的有機結(jié)合可以作為進行油藏動態(tài)監(jiān)測的首選方法。作者首先通過分析幾種常用偽隨機碼的產(chǎn)生過程和相關(guān)特性,結(jié)合時域電磁勘探方法的特性,選定最易產(chǎn)生且自相關(guān)性最佳的m序列開始設(shè)計編碼方案。通過對比階躍信號編碼和脈沖信號編碼的自相關(guān)性差異,證明了利用脈沖源進行編碼將具有更好的中淺層分辨能力。制定了以m序列作為編碼且以脈沖源作為激勵的編碼方案,并分析方案中若干重要參數(shù)的選擇規(guī)則,為資料采集方案和數(shù)據(jù)處理方法提供理論基礎(chǔ)。隨后以該編碼方案為基礎(chǔ)描述了通過相關(guān)辨識提取大地電磁脈沖響應(yīng)函數(shù)方法,并以均勻半空間模型為例,驗證了編碼方案和相關(guān)辨識方法能有效提取大地電磁脈沖響應(yīng)函數(shù),并擁有良好的抗噪特性。根據(jù)理論研究和編碼方案的要求,提出了編碼脈沖源時域電磁法硬件實現(xiàn)方案。發(fā)射系統(tǒng)部分包含脈沖電磁場源、時序控制器、電流記錄器等,由時序控制器內(nèi)GPS同步下的m序列碼控制脈沖電磁場源發(fā)射m序列編碼電磁脈沖信號。接收系統(tǒng)采用加拿大鳳凰公司的V8電磁采集系統(tǒng),通過設(shè)計V8野外施工布置和工作參數(shù)使V8系統(tǒng)能應(yīng)用于編碼脈沖源時域電磁法信號采集。按照相關(guān)辨識原理,設(shè)計了編碼脈沖源時域電磁法資料處理算法,包含有數(shù)據(jù)切割、數(shù)據(jù)讀取、格值轉(zhuǎn)換、去均值、互相關(guān)、幅值矯正和周期截取等步驟,最終計算求得大地電磁脈沖響應(yīng)。按照設(shè)計方案,作者完成了編碼脈沖源時域電磁法原理樣機的研制,并于2016年12月在天津大港油田進行了三組試驗,采用相同的采集系統(tǒng)和不同的發(fā)射源進行搭配。三組試驗的發(fā)射源分別為常規(guī)TD50波形發(fā)射、周期性脈沖源發(fā)射和偽隨機編碼脈沖源發(fā)射。經(jīng)過現(xiàn)場數(shù)據(jù)獲取和信息提取過程后,通過對比三組試驗所得地層脈沖響應(yīng)曲線形態(tài),證明通過偽隨機編碼脈沖源發(fā)射方案能得到正確的地層響應(yīng)信息并擁有較強的抗噪能力。理論研究和試驗結(jié)果表明:根據(jù)偽隨機m序列對脈沖型電磁場源進行編碼,再使用相關(guān)辨識方法提取大地脈沖響應(yīng)的方法是可行的,儀器體積小巧,抗噪聲干擾能力強,能與傳統(tǒng)電磁儀器和傳統(tǒng)電磁反演軟件相兼容,很好的彌補了傳統(tǒng)電磁法的不足,具有廣闊的應(yīng)用前景。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：長江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TE33;P631.325

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本文編號：1662748