本发明专利技术提供一种井场电性异常体观测方法，其包含：通过线源激励信号源向井下目标地层发射近稳态电磁信号，并通过设置在地面的地面接收器采集电磁响应信号；统计在不同时刻采集到的电磁响应信号，根据不同电磁响应信号的差异提取井下电性异常体信息；基于似稳态电磁场特征响应方程和有限元数值仿真技术，构建井下有源、地层条件下电性异常体模型，计算得到地面电磁理论响应信号，用于不同电磁分量对井下电性异常体的敏感性分析，并优化激励方式和地面接收器的布置方式。本发明专利技术实现井下电性异常体地面电磁信号的远场探测，通过电磁五分量信号观测，为井下电性异常体的有效识别和分析提供了丰富的数据基础，实现激励源模式和接收器布置方式的优化。置方式的优化。置方式的优化。
【技术实现步骤摘要】
井场电性异常体观测方法及装置
[0001]本专利技术涉及油田开发
，具体地说，涉及一种井场电性异常体观测方法及装置。
技术介绍
[0002]老油田稳产增产，注水驱油仍是主要手段；低孔低渗、致密砂岩和页岩等非常规油气藏，水力压裂已成为其有效开发的主打技术。水驱和压裂效果监测和评价，对提高油气产量和采收率，实现油气藏高效勘探开发，具有十分重要的意义。
[0003]现有的注水监测手段主要采用示踪剂测井技术，由于该方法探测深度浅，而不能有效确定注水流动空间位置和波及范围；现有的水力压裂监测主要采用微地震、测斜仪等技术方法，存在着使用环境条件苛刻、不能完全监测有效裂缝等问题。针对现有注水监测和压裂监测手段的不足，亟需研发新型经济有效的监测和评价技术。
[0004]电磁探测是一种理论上比较成熟的地球物理探测方法，其具有探测范围大、空间信息丰富、能够重复测量等技术优势，在陆地和海底勘探等领域已有许多成功应用，它也为解决油田注水监测和水力压裂监测提供了技术可行性。近年来，国际上一些著名的油公司和大学开展了相关研究，并取得一定进展，而我国尚未开展此领域的研究。无论是油田注水开发，还是水力压裂监测施工中，井下都会形成导电异常区域，可称为电性异常体。通过测量井场地面电磁数据，可研究地下注入水或水力压裂裂缝形成的电性异常体的特征，从而实现对注水或水力压裂进行监测和评价的目的。
[0005]井下电性异常体的有效识别和精细描述对注水开发和水力压裂的效果评价极为重要，其中的关键是采集高精度和完备的井场地面电磁数据，为后续电性异常体有效识别和描述提供丰富的基础数据。
[0006]因此，本专利技术提供了一种井场电性异常体观测方法及装置。
技术实现思路
[0007]为解决上述问题，本专利技术提供了一种井场电性异常体观测方法，所述方法包含以下步骤：
[0008]步骤一：通过线源激励信号源向井下目标地层发射近稳态电磁信号，并通过设置在地面的地面接收器采集电磁响应信号；
[0009]步骤二：统计在不同时刻采集到的电磁响应信号，根据不同电磁响应信号的差异提取井下电性异常体信息；
[0010]步骤三：基于似稳态电磁场特征响应方程和有限元数值仿真技术，构建井下有源、地层条件下电性异常体模型，计算得到地面电磁理论响应信号，用于不同电磁分量对井下电性异常体的敏感性分析，并优化激励方式和所述地面接收器的布置方式。
[0011]根据本专利技术的一个实施例，所述步骤一具体包含以下步骤：稳压恒流直流电源与金属钢套管或者油管连接，将电流施加在金属钢套管或者油管上，高导电的金属钢套管或
者油管等效为线源激励信号源。
[0012]根据本专利技术的一个实施例，所述步骤一具体包含以下步骤：所述地面接收器采用多分量电磁接收器，通过所述多分量电磁接收器采集电磁五分量信号，所述电磁五分量信号包含：电场Ex、Ey分量以及磁场Hx、Hy、Hz分量。
[0013]根据本专利技术的一个实施例，所述地面接收器的布置方式用于规定所述地面接收器的数量、相互位置关系以及密度。
[0014]根据本专利技术的一个实施例，所述步骤二具体包含以下步骤：统计在注水前后、压裂前后观测得到的电磁响应信号，根据不同电磁响应信号的差异提取井下电性异常体信息。
[0015]根据本专利技术的一个实施例，所述步骤三具体包含以下步骤：
[0016]对待研究区域进行离散化，得到有限个子单元；
[0017]在每个子单元中构造子域基函数，建立有限个单元节点的电磁场有限元方程组；
[0018]对所述电磁场有限元方程组进行求解，获得空间各离散节点电位值。
[0019]根据本专利技术的一个实施例，对待研究区域进行离散化的原则包括：网格不能跨越两种不同的介质、网格相互不能有重叠、网格应完全覆盖整个待研究区域、网格趋向于正四面体并避免尖或扁的四面体、网格的疏密程度与电磁场变化激烈程度相关。
[0020]根据本专利技术的一个实施例，通过以下公式得到空间各离散节点电位值：
[0021][0022]其中，表示微分算子；σ表示电导率；u表示所述空间各离散节点电位值；表示电流密度。
[0023]根据本专利技术的一个实施例，所述步骤三还包含以下步骤：在获得空间各离散节点电位值的基础上，进一步求解理论电场分量以及理论磁场分量。
[0024]根据本专利技术的另一个方面，还提供了一种井场电性异常体观测装置，所述装置包含：
[0025]第一模块，其用于通过线源激励信号源向井下目标地层发射近稳态电磁信号，并通过设置在地面的地面接收器采集电磁响应信号；
[0026]第二模块，其用于统计在不同时刻采集到的电磁响应信号，根据不同电磁响应信号的差异提取井下电性异常体信息；
[0027]第三模块，其用于基于似稳态电磁场特征响应方程和有限元数值仿真技术，构建井下有源、地层条件下电性异常体模型，计算得到地面电磁理论响应信号，用于不同电磁分量对井下电性异常体的敏感性分析，并优化激励方式和所述地面接收器的布置方式。
[0028]本专利技术提供的井场电性异常体观测方法及装置实现井下电性异常体地面电磁信号的远场探测，通过电磁五分量信号观测，为井下电性异常体的有效识别和分析提供了丰富的数据基础；并且能够对井下电性异常体的敏感性进行分析，实现激励源模式和接收器布置方式的优化。本专利技术可实现井场电性异常体地面电磁信号同时采集与分析，用于有效识别和描述井下异常体特征。
[0029]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0030]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例共同用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0031]图1显示了根据本专利技术的一个实施例的井场电性异常体观测方法流程图；
[0032]图2显示了根据本专利技术的一个实施例的井场电性异常体观测示意图；
[0033]图3显示了根据本专利技术的一个实施例的多分量电磁接收器布置方式示意图；
[0034]图4显示了根据本专利技术的一个实施例的计算得到空间各离散节点电位值流程图；
[0035]图5显示了根据本专利技术的一个实施例的非规则形态井下电性异常体网格剖分方法示意图；
[0036]图6显示了根据本专利技术的一个实施例的电场Ex、Ey分量信号计算方法示意图；
[0037]图7显示了根据本专利技术的一个实施例的磁场Hx、Hy、Hz分量信号计算方法示意图；
[0038]图8a-8b显示了根据本专利技术的一个实施例的正东方向测线上电场Ex和Ey分量响应随电性异常体电导率变化规律示意图；
[0039]图9a-9c显示了根据本专利技术的一个实施例的正东方向测线上磁场Hx、Hy和Hz分量响应随电性异常体电导率变化规律示意图；以及
[004本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种井场电性异常体观测方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：步骤一：通过线源激励信号源向井下目标地层发射近稳态电磁信号，并通过设置在地面的地面接收器采集电磁响应信号；步骤二：统计在不同时刻采集到的电磁响应信号，根据不同电磁响应信号的差异提取井下电性异常体信息；步骤三：基于似稳态电磁场特征响应方程和有限元数值仿真技术，构建井下有源、地层条件下电性异常体模型，计算得到地面电磁理论响应信号，用于不同电磁分量对井下电性异常体的敏感性分析，并优化激励方式和所述地面接收器的布置方式。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤一具体包含以下步骤：稳压恒流直流电源与金属钢套管或者油管连接，将电流施加在金属钢套管或者油管上，高导电的金属钢套管或者油管等效为线源激励信号源。3.如权利要求1或2中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤一具体包含以下步骤：所述地面接收器采用多分量电磁接收器，通过所述多分量电磁接收器采集电磁五分量信号，所述电磁五分量信号包含：电场Ex、Ey分量以及磁场Hx、Hy、Hz分量。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述地面接收器的布置方式用于规定所述地面接收器的数量、相互位置关系以及密度。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二具体包含以下步骤：统计在注水前后、压裂前后观测得到的电磁响应信号，根据不同电磁响应信号的差异提取井下电性异常体信息。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤三具体包含以下步骤：对待研究...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖东良，谢关宝，赵文杰，张中庆，柳杰，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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