井筒電磁法(electromagnetic methods in well)是指發(fā)射和接收裝置其中一個(gè)置于井中,另外一個(gè)置于地面,或者兩者都置于井中的一類電磁勘探技術(shù),根據(jù)場(chǎng)源和接收的相對(duì)位置可以分為電測(cè)井——激發(fā)-接收在同一口井中、井間電磁法——激發(fā)-接收在分別兩口井、井地電磁法——井中激發(fā)-地面接收和地井電磁法——地面激發(fā)-井中接收。井筒電磁法充分利用了井中供電或者井中接收電磁場(chǎng)的優(yōu)勢(shì),從而對(duì)探測(cè)目標(biāo)體形成最佳的激發(fā)和照明度,可以用于圈定油氣藏邊界、評(píng)價(jià)相鄰目標(biāo)靶區(qū)的含油性,監(jiān)測(cè)油氣田開發(fā)中的油水動(dòng)態(tài)變化以及發(fā)現(xiàn)隱蔽剩余油氣藏等�；诜e分方程法,本文開展了三維井間和井地電磁數(shù)據(jù)反演及二維地井垂直電磁剖面法快速正反演算法研究,并評(píng)價(jià)這些方法在復(fù)雜油氣藏勘探中應(yīng)用的有效性。三維井間電磁法幾何參數(shù)化反演研究：采用最小二乘反演理論對(duì)井間三維油氣藏模型進(jìn)行模擬,研究中將目標(biāo)油氣藏的空間分布和物性參數(shù)等作為反演目標(biāo)函數(shù)中的待定量,避免三維網(wǎng)格電阻率反演因反演參數(shù)量過多引起的多解性問題；研究多井激發(fā)電磁場(chǎng)分量疊加信號(hào)的多分量約束反演,提高反演分辨能力；采用模型修改量與初始模型乘法運(yùn)算,消除反演過程中模型電阻率奇異值,使反演穩(wěn)定；將未知的層狀背景介質(zhì)電導(dǎo)率視為反演目標(biāo)函數(shù)待定量,使反演研究更方便實(shí)際應(yīng)用。并探討最小二乘法在三維井間電磁場(chǎng)參數(shù)化反演中的應(yīng)用前景。三維復(fù)雜油氣藏模型井地電磁法快速反演算法研究：詳細(xì)推導(dǎo)了相關(guān)快速反演算法,提出了兩步順序最優(yōu)化方法。第一步幾何參數(shù)化反演,確定目標(biāo)油氣藏所處的可能靶區(qū)范圍,第二步三維網(wǎng)格電阻率反演,第一步確定范圍減小第二步所需的剖分空間；由于可確定反演區(qū)域,對(duì)基于積分方程法正演的反演計(jì)算而言,激發(fā)場(chǎng)源和接收點(diǎn)與目標(biāo)靶區(qū)空間位置之間的背景介質(zhì)格林函數(shù)只需要計(jì)算一次,極大地減小傳統(tǒng)反演算法中盲目選取大范圍目標(biāo)靶區(qū),也減少了每次反演迭代后根據(jù)反演結(jié)果更新修改目標(biāo)靶區(qū)及重新計(jì)算背景介質(zhì)格林函數(shù)所需的大量時(shí)間和存儲(chǔ)空間。通過對(duì)具有空間傾角的高阻油氣藏模型反演試算,分析兩步反演算法的可行性。二維地井垂直電磁剖面快速模擬算法研究：引入穩(wěn)定型雙共軛梯度-快速傅里葉變換算法,詳細(xì)推導(dǎo)二維層狀并矢格林函數(shù)計(jì)算過程,實(shí)現(xiàn)了二維地井垂直電磁剖面快速模擬；通過對(duì)油氣藏模型試算,采用傳統(tǒng)積分方程法驗(yàn)證該快速算法的精度和穩(wěn)定性,對(duì)比結(jié)果表明,所采用快速算法可有效提高多場(chǎng)源多頻率地井垂直電磁剖面計(jì)算效率；考慮均勻半空間和層狀背景介質(zhì),對(duì)多場(chǎng)源地井垂直電磁剖面進(jìn)行模擬計(jì)算,分析討論不同復(fù)雜油氣藏模型的響應(yīng)特征和規(guī)律,為后續(xù)開展快速反演算法研究奠定基礎(chǔ)。多場(chǎng)源二維地井垂直電磁剖面的快速反演算法研究：詳細(xì)推導(dǎo)基于多場(chǎng)源多頻率電磁場(chǎng)的對(duì)比源反演算法,結(jié)合穩(wěn)定型雙共軛梯度-快速傅里葉變換算法,實(shí)現(xiàn)適用于復(fù)雜油氣藏模型多場(chǎng)源二維地井垂直電磁剖面的快速反演；反演過程引入快速傅里葉變換算法,加速反演迭代過程中涉及的矩陣相乘計(jì)算。考慮均勻半空間與層狀介質(zhì)背景,通過對(duì)油氣藏模型反演試算,并與地面電磁法反演結(jié)果對(duì)比,分析該反演方法重構(gòu)油氣藏深部邊界的有效性。開展井筒電磁法反演實(shí)用化數(shù)值試驗(yàn)與分析。針對(duì)三維井間電磁參數(shù)化反演、三維井地電磁兩步式反演及二維地井垂直電磁剖面多場(chǎng)源反演,通過對(duì)不同復(fù)雜度油氣藏模型進(jìn)行數(shù)值試算,分析上述井筒電磁法反演的穩(wěn)定性及其分辨能力。分析指出,三維井間電磁參數(shù)化反演可有效監(jiān)測(cè)井筒旁側(cè)油氣藏電阻率的變化,對(duì)層狀介質(zhì)中薄層油氣藏模型具有較好的分辨能力；三維井地電磁兩步反演對(duì)均勻半空間及層狀介質(zhì)中低阻油氣藏模型具有較好的分辨能力及穩(wěn)定性：針對(duì)不同復(fù)雜油氣藏模型,與地面電磁法數(shù)據(jù)反演相比,多場(chǎng)源多頻率地井垂直電磁剖面數(shù)據(jù)反演可有效提高對(duì)油氣藏模型的重構(gòu)能力和精度。最后,開展井筒電磁法反演算法抗噪性分析,討論幾何參數(shù)化反演及對(duì)比源反演算法對(duì)不同噪音強(qiáng)度合成數(shù)據(jù)的反演效果,為井筒電磁法反演算法實(shí)用化提供數(shù)值模擬依據(jù)。
【學(xué)位單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：P631.811;P618.13
【文章目錄】：
作者簡(jiǎn)介
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景、目的和意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 油氣電磁勘探現(xiàn)狀
        1.2.2 井筒電磁法發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.3 井筒電磁法數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)構(gòu)安排
        1.3.1 主要研究?jī)?nèi)容
        1.3.2 論文結(jié)構(gòu)安排
    1.4 本章小結(jié)
第二章 基于積分方程法的井筒電磁法正演
    2.1 積分方程法
        2.1.1 積分方程推導(dǎo)
        2.1.2 并矢格林函數(shù)
        2.1.3 積分方程的求解
        2.1.4 積分方程的正確性驗(yàn)證
    2.2 井筒電磁法正演的實(shí)現(xiàn)與分析
        2.2.1 井間電磁法正演
        2.2.2 井地電磁法正演
        2.2.3 地井垂直電磁剖面正演
    2.3 本章小結(jié)
第三章 基于積分方程法的井筒電磁法反演
    3.1 最小二乘參數(shù)化反演
    3.2 對(duì)比源反演算法
        3.2.1 對(duì)比源最優(yōu)化
        3.2.2 對(duì)比度最優(yōu)化
    3.3 考慮儲(chǔ)層特性的兩步反演算法
        3.3.1 幾何參數(shù)化反演
        3.3.2 網(wǎng)格電阻率反演
    3.4 本章小結(jié)
第四章 井筒電磁法反演數(shù)值試驗(yàn)
    4.1 井間電磁合成數(shù)據(jù)反演試驗(yàn)
        4.1.1 油氣藏電阻率反演
        4.1.2 考慮儲(chǔ)層的油氣藏電阻率反演
    4.2 井地電磁合成數(shù)據(jù)反演試驗(yàn)
    4.3 地井垂直電磁剖面合成數(shù)據(jù)反演試驗(yàn)
    4.4 本章小結(jié)
第五章 數(shù)值試驗(yàn)結(jié)果分析與討論
    5.1 井筒電磁反演算法穩(wěn)定性分析
        5.1.1 井間電磁參數(shù)化反演
        5.1.2 井地電磁兩步反演
        5.1.3 地井垂直電磁剖面對(duì)比源反演
    5.2 井筒電磁反演算法分辨能力分析
        5.2.1 井間電磁參數(shù)化反演
        5.2.2 井地電磁兩步反演
        5.2.3 地井垂直電磁剖面對(duì)比源反演
    5.3 井筒電磁法反演算法抗噪性分析
        5.3.1 幾何參數(shù)化反演算法
        5.3.2 對(duì)比源反演算法
    5.4 本章小結(jié)
第六章 討論與總結(jié)
    6.1 討論
    6.2 結(jié)論
致謝
參考文獻(xiàn)

【參考文獻(xiàn)】

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