一种电阻率测井仪器电极系结构参数智能优化的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及电阻率测井领域，公开了一种电阻率测井仪器电极系结构参数智能优化的方法及装置。方法包括获取输入的影响电阻率测井仪器电极系结构参数的多个因素；根据多个因素对应的多个目标函数以预先设定的权重求和获得可通过算法构造并计算多个由电极系结构参数组构成的仪器模型的总体目标函数；根据算法构造并计算总体目标函数，对多个目标函数的权重进行自适应调整以使多个目标函数的扰动对总体目标函数的影响相等；输出优化结果。本发明专利技术可以避免某些目标函数值过大掩盖了某些目标函数值很小但对电阻率测井仪器的电极系结构参数优化影响同样重要的因素导致优化的效果片面，从而获得对电阻率测井仪器电极系结构参数影响更全面的优化效果。

An Intelligent Method and Device for Optimizing the Structural Parameters of Electrode System of Resistivity Logging Instrument

【技术实现步骤摘要】
一种电阻率测井仪器电极系结构参数智能优化的方法及装置
本专利技术涉及电阻率测井领域，具体的是涉及一种电阻率测井仪器电极系结构参数智能优化的方法及装置。
技术介绍
在低阻泥浆条件下，电阻率测井是探测油气藏储层电阻率的重要方法，如双侧向电阻率测井仪器、阵列侧向电阻率测井仪器、阵列方位电阻率测井仪器等。电阻率测井仪器各电极结构及间隔尺寸等电极系结构参数决定了仪器的探测特性，好的电极系结构一方面能够使仪器测量值受井眼、围岩、侵入等因素影响小，测量值更接近地层电阻率真值；另一方面，仪器能提供多种探测模式，不同探测模式具有径向分布均匀的探测深度，能更清晰反映近井眼地层侵入情况；要得到较好的仪器特性，就必须研究电极系结构对仪器特性的影响，对电极系结构参数进行优化。然而，在现有技术对电阻率测井仪器电极系结构参数的优化中，根据影响电阻率测井仪器特性的主要因素建立多个目标函数，利用算法进行优化时，未采取手段提高其计算的速度、扩大其计算规模，使得计算效率不高；也没有考虑到某些目标函数值过大，会掩盖某些目标函数值很小但是对电阻率测井仪器的电极系结构参数影响同样重要的因素，导致某些目标函数值很小的因素的影响无法与其重要性匹配地体现在优化结果中，使得优化结果片面化；并且现有技术中没有对仪器的主电极-屏蔽电极电流比进行控制，使得优化后的仪器由于主电极-屏蔽电极电流比过低，导致仪器无法在高阻地层条件下工作。
技术实现思路
(一)专利技术目的为克服上述现有技术中存在的至少一种缺陷，本专利技术提供一种电阻率测井仪器电极系结构参数智能优化的方法及装置，该电阻率测井仪器电极系结构参数智能优化的方法可以在利用算法进行优化时，提高其计算速度并扩大计算规模，使得计算效率大大提高，还可以避免某些目标函数值过大掩盖了某些目标函数值很小但对电阻率测井仪器的电极系结构参数影响同样重要的因素导致优化的效果片面，从而获得对电阻率测井仪器电极系结构参数影响更全面的优化效果，并且对仪器的主电极-屏蔽电极电流比进行控制，使得仪器在高阻地层条件下也可以工作。(二)技术方案作为本专利技术的第一方面，本专利技术公开了一种电阻率测井仪器电极系结构参数智能优化的方法，包括：在因素获取模块中，获取输入的影响电阻率测井仪器电极系结构参数的多个因素；在预处理模块中，根据所述多个因素对应的多个目标函数以预先设定的权重求和获得可通过算法构造并计算多个由电极系结构参数组构成的仪器模型的总体目标函数；在权重自适应调整模块中，根据算法构造并计算所述多个仪器模型的总体目标函数，并判断所述总体目标函数是否满足所述多个目标函数对其的影响相等的第二优化终止条件，如果满足，优化结束，输出优化结果，否则，基于所述多个目标函数的扰动对所述总体目标函数的影响相等的原则执行对所述多个目标函数的权重进行自适应调整，权重调整后，将执行按新的权重返回继续计算所述总体目标函数；根据算法构造并计算多个仪器模型的总体目标函数时采用迭代计算；每重复计算一次即为一次迭代，每次迭代得到的结果作为下一次迭代的初始值；根据算法生成多组用于构造仪器模型的电阻率测井仪器电极系结构参数后，可采用并行正演计算所述多组仪器模型对应的总体目标函数，对不收敛的总体目标函数计算其收敛速度，所述并行正演计算可以一次计算多个仪器模型的总体目标函数，达到提高计算速度并扩大计算规模，使得计算效率大大提高；在优化结果输出模块中，输出满足所述优化终止条件的仪器电极系结构参数。在一种可能的实施方式中，所述在权重自适应调整模块中的第二优化终止条件之前，还包括第一优化终止条件：所述第一优化终止条件为当根据算法计算出的所述总体目标函数收敛时，优化结束，当其不收敛时，执行计算其收敛速度；当计算出的所述总体目标函数的收敛速度与预先设定的总体目标函数收敛速度的最小值相比较数值较大时，则执行返回继续计算所述总体目标函数；所述第二优化终止条件为当计算出的所述总体目标函数的收敛速度与预先设定的总体目标函数收敛速度的最小值相比较数值较小时，计算所述各个目标函数的扰动引起所述总体目标函数的变化贡献是否相等，若相等，优化结束；当计算出的所述多个目标函数的扰动引起所述总体目标函数的变化贡献不相等时，则基于所述多个目标函数的扰动引起所述总体目标函数的变化贡献相等的原则执行对所述多个目标函数的权重进行自适应调整，权重调整后，将执行按新的权重返回继续计算所述总体目标函数。在一种可能的实施方式中，所述计算多个目标函数的扰动引起所述总体目标函数的变化贡献，包括：基于数据误差传递理论，所述多个目标函数的扰动体现为所述多个目标函数变量的扰动，以及所述多个目标函数变量的扰动相等，建立所述多个目标函数变量的扰动引起所述总体目标函数的变化贡献的公式；所述多个目标函数变量的扰动引起所述总体目标函数的变化贡献的公式为：其中，Fi为根据所述多个目标函数中的变量u1，u2，...，un，由所述多个目标函数按F＝F(u1，u2，...，un)合成的所述总体目标函数，n为变量的数量，i为整个优化过程的迭代次数；根据所述多个目标函数变量的扰动引起所述总体目标函数的变化贡献的公式计算得出所述多个目标函数的扰动引起所述总体目标函数的变化贡献为所述基于数据误差传递理论，即为基于测量结果的合成标准不确定度由各基本测量数据的误差传递而来。在一种可能的实施方式中，所述基于所述多个目标函数的扰动引起所述总体目标函数的变化贡献相等的原则执行对所述多个目标函数的权重进行自适应调整，包括：根据所述多个目标函数中每个目标函数的变量比例调整所述多个目标函数的权重比例，以使调整后所述多个目标函数中每个目标函数的变量比例满足将所述比例中的最小比例归一化，若最大比例大于Wmin，将所述多个目标函数的权重调整为最小比例归一化后的对应值，调整成功，否则调整不成功，其中Wmin为预先设定的所述多个目标函数权重调整的最小比例因子，其值大于1。在一种可能的实施方式中，所述多个目标函数包括第一目标函数，所述第一目标函数包括：控制仪器探测深度的伪几何因子目标函数f1、控制仪器井眼影响的影响因子目标函数f2、控制仪器围岩影响的影响因子目标函数f3和控制仪器主电极-屏蔽电极电流比的电极电流目标函数f4中的任意至少一项；所述第一目标函数的计算方法为：所述伪几何因子目标函数f1为不同探测模式的探测深度目标函数以预先设定的权重求和，其公式为：式中W1，i为第i个探测模式目标函数的权重，f1，i为第i个探测模式探测深度目标函数，目标函数f1，i的公式为式中ri为所优化的电阻率测井仪器第i种探测模式期望的探测深度，其中仪器探测深度定义为伪几何因子为0.5时的侵入半径r，式中Rt为伪几何因子地层模型原状地层电阻率，Ra(r)为伪几何因子地层模型在侵入半径r下的电极系对地层模型响应的视电阻率，Rxo为伪几何因子地层模型侵入带电阻率；所述影响因子目标函数f2为不同探测模式的井眼影响目标函数以预先设定的权重求和，其公式为：式中W2，i，j，k为第i个探测模式、第j个控制点和第k个井眼半径目标函数的权重，f2，i，j，k为第i个探测模式、第j个控制点xi，j第k个井眼半径下的井眼影响目标函数，目标函数f2，i，j，k的公式为Rt＝xi，j，wr＝wrk，式中ti，j，k为不同控制点xi，j下不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电阻率测井仪器电极系结构参数智能优化的方法，其特征在于，包括：在因素获取模块中，获取输入的影响电阻率测井仪器电极系结构参数的多个因素；在预处理模块中，根据所述多个因素对应的多个目标函数以预先设定的权重求和获得可通过算法构造并计算多个由电极系结构参数组构成的仪器模型的总体目标函数；在权重自适应调整模块中，根据算法构造并计算所述多个仪器模型的总体目标函数，并判断所述总体目标函数是否满足所述多个目标函数的扰动对其的影响相等的第二优化终止条件，如果满足，优化结束，输出优化结果，否则，基于所述多个目标函数的扰动对所述总体目标函数的影响相等的原则执行对所述多个目标函数的权重进行自适应调整，权重调整后，将执行按新的权重返回继续计算所述总体目标函数；在优化结果输出模块中，输出满足所述优化终止条件的仪器电极系结构参数。

【技术特征摘要】
1.一种电阻率测井仪器电极系结构参数智能优化的方法，其特征在于，包括：在因素获取模块中，获取输入的影响电阻率测井仪器电极系结构参数的多个因素；在预处理模块中，根据所述多个因素对应的多个目标函数以预先设定的权重求和获得可通过算法构造并计算多个由电极系结构参数组构成的仪器模型的总体目标函数；在权重自适应调整模块中，根据算法构造并计算所述多个仪器模型的总体目标函数，并判断所述总体目标函数是否满足所述多个目标函数的扰动对其的影响相等的第二优化终止条件，如果满足，优化结束，输出优化结果，否则，基于所述多个目标函数的扰动对所述总体目标函数的影响相等的原则执行对所述多个目标函数的权重进行自适应调整，权重调整后，将执行按新的权重返回继续计算所述总体目标函数；在优化结果输出模块中，输出满足所述优化终止条件的仪器电极系结构参数。2.根据权利要求1所述的电阻率测井仪器电极系结构参数智能优化的方法，其特征在于，所述在权重自适应调整模块中的第二优化终止条件之前，还包括第一优化终止条件：所述第一优化终止条件为当根据算法计算出的所述总体目标函数收敛时，优化结束，当其不收敛时，执行计算其收敛速度；当计算出的所述总体目标函数的收敛速度与预先设定的总体目标函数收敛速度的最小值相比较数值较大时，则执行返回继续计算所述总体目标函数；所述第二优化终止条件为当计算出的所述总体目标函数的收敛速度与预先设定的总体目标函数收敛速度的最小值相比较数值较小时，计算所述多个目标函数的扰动引起所述总体目标函数的变化贡献是否相等，若相等，优化结束；当计算出的所述多个目标函数的扰动引起所述总体目标函数的变化贡献不相等时，则基于所述多个目标函数的扰动引起所述总体目标函数的变化贡献相等的原则执行对所述多个目标函数的权重进行自适应调整，权重调整后，将执行按新的权重返回继续计算所述总体目标函数。3.根据权利要求2所述的电阻率测井仪器电极系结构参数智能优化的方法，其特征在于，所述计算多个目标函数的扰动引起所述总体目标函数的变化贡献，包括：基于数据误差传递理论，所述多个目标函数的扰动体现为所述多个目标函数变量的扰动，以及所述多个目标函数变量的扰动相等，建立所述多个目标函数变量的扰动引起所述总体目标函数的变化贡献的公式；所述多个目标函数变量的扰动引起所述总体目标函数的变化贡献的公式为：其中，Fi为根据所述多个目标函数中的变量u1，u2，...，un，由所述多个目标函数按F＝F(u1，u2，...，un)合成的所述总体目标函数，n为变量的数量，i为整个优化过程的迭代次数；根据所述多个目标函数变量的扰动引起所述总体目标函数的变化贡献的公式计算得出所述多个目标函数的扰动引起所述总体目标函数的变化贡献为4.根据权利要求3所述的电阻率测井仪器电极系结构参数智能优化的方法，其特征在于，所述基于所述多个目标函数的扰动引起所述总体目标函数的变化贡献相等的原则执行对所述多个目标函数的权重进行自适应调整，包括：根据所述多个目标函数中每个目标函数的变量比例调整所述多个目标函数的权重比例，以使调整后所述多个目标函数中每个目标函数的变量比例满足将所述比例中的最小比例归一化，若最大比例大于Wmin，将所述多个目标函数的权重调整为最小比例归一化后的对应值，调整成功，否则调整不成功，其中Wmin为预先设定的所述多个目标函数权重调整的最小比例因子，其值大于1。5.根据权利要求1-4中任一项权利要求所述的电阻率测井仪器电极系结构参数智能优化的方法，其特征在于，所述多个目标函数包括第一目标函数，所述第一目标函数包括：控制仪器探测深度的伪几何因子目标函数f1、控制仪器井眼影响的影响因子目标函数f2、控制仪器围岩影响的影响因子目标函数f3和控制仪器主电极-屏蔽电极电流比的电极电流目标函数f4中的任意至少一项；所述第一目标函数的计算方法为：所述伪几何因子目标函数f1为不同探测模式的探测深度目标函数以预先设定的权重求和，其公式为：式中W1，i为第i个探测模式目标函数的权重，f1，i为第i个探测模式探测深度目标函数，目标函数f1，i的公式为式中ri为所优化的电阻率测井仪器第i种探测模式期望的探测深度，其中仪器探测深度定义为伪几何因子为0.5时的侵入半径r，式中Rt为伪几何因子地层模型原状地层电阻率，Ra(r)为伪几何因子地层模型在侵入半径r下的电极系对地层模型响应的视电阻率，Rxo为伪几何因子地层模型侵入带电阻率；所述影响因子目标函数f2为不同探测模式的井眼影响目标函数以预先设定的权重求和，其公式为：式中W2，i，j，k为第i个探测模式、第j个控制点和第k个井眼半径目标函数的权重，f2，i，j，k为第i个探测模式、第j个控制点xi，j第k个井眼半径下的井眼影响目标函数，目标函数f2，i，j，k的公式为Rt＝xi，j，wr＝wrk，式中ti，j，k为不同控制点xi，j下不同井眼半径的井眼校正系数的控制目标，通常接近1，式中Rt/Ra为井眼影响地层模型井眼校正系数，Rt为井眼影响地层模型原状地层电阻率，Ra为井眼影响地层模型利用电阻率为Rt的均匀地层计算的视电阻率，wr为井眼影响地层模型井眼半径；其中仪器井眼影响通过不同Ra/Rm情况下的井眼校正系数Rt/Ra衡量，Rm为井眼影响地层模型井眼电阻率；理想情况下井眼校正系数为1；所述影响因子目标函数f3为不同探测模式的围岩影响目标函数以预先设定的权重求和，...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤天知，贺飞，姜黎明，王芬，冯琳伟，卢春利，曹景致，郭庆明，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，中国石油集团测井有限公司，北京唯智佳辰科技发展有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11