2020年第1期Petrophysics论文摘要翻译
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钻孔核测量的仿真：基于蒙卡方法与通量灵敏度函数拟合的实用指南
Mathilde Luycx, ExxonMobil
Mohamed Bennis, Carlos Torres-Verdín, University of Texas at Austin
William Preeg, Private Consultant
核测量是地球物理，特别是石油工业的根本。通过测井获得的大量数据，石油领域的专家可评估诸如原位孔隙度、矿物/流体组分、含水率、岩石/土壤含量等参数。核建模过程通常被用于设计测井工具，校准核测量参数，建立核数据同岩性间关系，进行精细分析，改进在复杂地质、岩石物理和几何条件下的岩石物理性质的解释等工作。
主要的核测井的数字仿真方法可分为两类：第一类也是最为常见的方法是使用蒙卡方法模拟百万计的粒子输运过程，并统计其平均统计参数。诸如MCNP一类的算法因为可以精确地模拟多种类型的材料与测量条件下核仪器的响应，从而成为设计和校准测井仪器的关键。但是这种方法需要消耗大量计算资源，因此无法用于常规的岩石物理分析过程。第二类方法采用拟线性扰动近似法，利用空间通量灵敏度函数（FSFs）的概念快速准确地模拟核工具的响应。基于FSF扰动的快速模型已成功地应用于基于反演的解释工作流程中，以减轻环境、层厚和泥浆滤液侵入对核测量的影响。基于以上两类建立测井模型的方法，本文旨在给出一种实用、开放和可重复的指导方案。
我们首先提供了基于MCNP的钻孔核测量建模的实用指南。在定义辐射源与探测器的重要性后，介绍了一种基于测井仪器参数精确模拟伽马能谱的方法。该方法耦合了MCNP和伽马探测器相应与分析软件-探测器响应函数（GADREAS-DRF），计算伽马与中子探测器在辐照源照射下的响应。同时也给出了基于MCNP计数器结果更改设备在井眼中旋转与移动的指令。
接下来，我们回顾了一个使用FSFs开发钻孔核测量快速数值仿真的实例。通过在MCNP的前向伴随发生器上叠加网格计数器，提出了一种无需修改MCNP源代码即可计算FSFs的新方法。该方法在计算地层内粒子通量时，利用了粒子径迹长度估计，从而提高了FSFs的近似精度。计算的FSFs也独立于网格大小的变化，这是对以前方法的显著改进。
可同本文一同下载的文件是本文的重要组成部分：它们包括一套通用电缆(WL)和随钻测井(LWD)核工具的输入平台，被称为长角核测井工具，以及为了高效准确进行井眼核测量数值模拟而设计的用于处理MCNP计数器结果与生成FSFs的算法。（译者：李福生）
俄罗斯和西方电阻率测井仪器在经典的西西伯利亚储层环境中的对比：数值分析
M.I. Epov, K.V. Sukhorukova, O.V. Nechaev, A.M. Petrov, 俄罗斯科学院西伯利亚分部Trofimuk石油地质与地球物理研究所
M. Rabinovich, H. Weston, E. Tyurin, BP
G.L. Wang, A. Abubakar, and M. Claverie，Schlumberger,
最广为流传的俄罗斯电阻率和电感测井仪器包括高频电感探测仪(VEMKZ/VIKIZ), 未聚焦的感应测井仪器(IK)，包含梯度电极系的未聚焦的侧向测井仪器(BKZ)，包含两个三极子电极系的聚焦侧向测井仪器(BK)。我们直接对比了上述测井仪器与三个作为行业基准(斯伦贝谢的HRLA高分辨率侧向测井仪，斯伦贝谢的AIT阵列感应仪，斯伦贝谢的带电阻率扫描的三轴阵列感应仪)的测井仪器的测井响应特征。我们选取了西西伯利亚地区经典的常规碎屑岩储层作为研究对象。我们模拟了上述储层的一维和二维各向同性及各向异性的合成模型的测井仪器响应来实现对比分析。
俄罗斯测井仪器的简单历史包括了仪器理论相应的参考书目，硬件设施，和处理选项。我们展示了最常见的俄罗斯电阻率仪的仪器配置，描述了一些用于计算一维和二维模型的仪器响应的数值算法，讨论了基于径向一维模拟的包含质量控制的俄罗斯电阻率仪的工作流程，解决了环境校正的问题，介绍了俄罗斯电阻率仪的标准解释。同是，我们简单提到了高级处理工具，如BKZ数据的二维反演和BKZ及VEMKZ测井数据的联合二维反演。各向同性及各向异性基准模型的测井响应的对比包含了来自俄罗斯和西方测井公司测井分析师的观点。通过对比，在绝大多数未被侵入的简单模型中，HRLA和AIT仪器的聚焦响应比BKZ和VEMKZ的未聚焦测量方法有较多优势。然而，实际二维各向同性和各向异性的模型的模拟仪器响应特征表明了对于俄罗斯和西方的测井仪器，我们需要用基于反演的高级二维处理方法来精确地确定原状地层和侵入带的参数。（译者：王洋，休斯敦大学）
非均质各向异性地层中阵列感应（HDIL）测井响应特征研究
刘智颖1,2张柏桥1章成广*2许巍2康曦1肖承文3
1. 中国石化有限公司江汉油田勘探开发研究院，湖北 武汉 430223；
2. 长江大学地球物理与石油资源学院，湖北 武汉 430100；
3. 中国石油有限公司塔里木油田塔里木指挥部测井中心，新疆 库尔勒841008 ；
阵列感应是一种常用的电阻率测井仪器。在电阻率各向异性地层中，井轴与地层法向量夹角的变化将影响阵列感应测井资料，使其不能直接用于井间地层对比和储层流体性质评价。本文应用数值模拟和阵列感应信号聚焦程序研究了HDIL 1515EA/MA阵列感应测井仪的视电阻率在非均质各向异性地层中的响应特征。首先，在各向异性地层中阵列感应（HDIL）的视电阻率并非总是高于在各向同性地层中的视电阻率，甚至在有些深度点上，前者反而较低。其次，如果地层的非均质性较强，则一种广泛应用的电阻率各向异性校正方法的计算结果不再可靠，尤其是当井轴与地层法向量夹角大于60°时更是如此。再者，如果地层的磁导率和介电常数恒定不变，则地层电阻率的变化对阵列感应（HDIL）仪器的子阵列的视电导率的虚部值的影响很小。
关键词 各向异性地层, 井轴，地层法向量, 非均质性, 阵列感应, 信号聚焦（译者：原文作者）
一类基于物理模型驱动的深度学习网络求解非线性反演问题
Yuchen Jin, Qiuyang Shen, Xuqing Wu, Jiefu Chen, University of Houston
Yueqin Huang，Cyentech Consulting LLC
地质导向反演是定向井钻井中的重要技术，这是一类非线性反演问题。传统的基于迭代与正则化的反演方法往往过分依赖于初值的选取，同时也存在着收敛性的问题。在实际资料反演时，会采用查表的方法快速确定正演模拟结果。但是，查表法的效率往往取决于计算机硬件。在本文中，我们提出了一种基于物理模型驱动的深度学习网络，该网络模型可以用于快速、精确的反演。特别是结合了物理模型与1维卷积神经网络，该方法能提供更高效、更可靠的反演。同时，文中提出了一个新的基于物理模型的目标函数，该目标函数同时考虑了模型误差与测量误差。文章提供的实验结果验证了该方法的有效性。（译者：李虎，Maxwell Dynamics）
利用序列蒙特卡洛方法的贝叶斯地质导向
Dilshad R Akkam Veettil,Kit Clark，Anadarko Petroleum Corporation
为了实现实时自主地质导向，我们提出了一种贝叶斯方法。贝叶斯地质导向能够同时估计地层变量和工具位置。我们使用伽马测井数据来进行估计。根据先验信息和测量结果，贝叶斯估计器可以严格计算地层和工具位置变量的联合后验概率密度函数由于测量值的固有非线性和随机变量的非高斯性，我们提出了一个用于执行推理的顺序蒙特卡洛滤波器。不同于广泛使用的卡尔曼滤波和它的变化系列，序列蒙特卡罗的估计性能不受动力学性质、测量函数和不确定性类型的约束。通过做一些简化的假设，可以使估算的计算成本保持在可控制的范围。通过一个包含六个地层顶部的模拟算例，验证了所提出的基于蒙特卡洛的顺序地质导向工具的估算性能。该估算器准确跟踪地层边界并预测正确地层的能力来评价性能。结果表明，提出的贝叶斯地质导向工具可以以概率严谨的方式预测地层边界和该工具所处的岩层类型。（译者：葛新民）
利用回旋镖图案流程求解泥岩和天然气效应估算孔隙度和净/总比
---Brunei 海岸面储层实例研究
Chunming Xu，Production and Development Oman
Aishah Helena Sharif，Brunei Shell Petroleum
Brunei地区第三纪的海岸面-三角洲沉积物在中子-密度和伽马-电阻率交会图上显示不同的回旋镖图案。通过岩心数据刻度来测试以图案命名的回旋镖工作流程，量化可变泥岩和油气作用下的净/总比和孔隙度。回旋镖双翼之间的曲折变化标志着海岸面砂岩和近海泥岩型岩石之间的边界。与主观的Vsh截止值相比，回旋镖拐点在定义净岩和非净岩方面更具客观性。在下回旋面和潮汐环境中，薄层和异质性砂岩在回旋镖拐点附近的砂岩一翼中混合。通过包括用Vsh方法切断的薄层和异质储层，根据油井数据，所研究油田中的静态油气将增加10％至40％。
泥岩骨架对泥质异质砂岩孔隙度估算的影响可以通过交互推导的泥岩线斜率来解决，而无需涉及不确定的粘土体积或粘土参数。尤其是，有效孔隙度 ，通过输入湿泥岩线斜率ksh来估算，该斜率根据每个回旋镖间隔中子-密度交会图上的泥岩翼获得。由于不同的压实作用，有效孔隙度随着深度的变化而变化。总孔隙度 通过干泥岩线斜率评价。 由于沉积物来源相同，根据所研究油田的岩心标定，大多数储层的总孔隙度是常数。
虽然油气效应和泥岩骨架效应混合在测井响应中，但它们是互相独立的。基于含烃砂岩的一翼，向不同流体点的角旋转，定性分析了油气效应。同时油气效应也通过视流体中子-密度参数（ ）评价。该参数由双孔隙和双流体模型中相应的 和 估计交互式确定。例如，如果水参数用于含气砂岩，计算的 将远小于 。通过从（1,1）点逐渐减小（ ）点直至（ - ）≥0，我们发现所得 的与岩心孔隙度相符（除未克服的薄层外）。这在覆盖广泛岩性和烃类类型的多个油田的1000多米岩心中进行了测试。如果侵入不严重，所得到的流体密度 也和产出的油气相符。因此，本工作流程不仅可提供变化的泥岩和油气效应岩石中相应的 和 评价，同时也提供视流体剖面用于油气分类。（译者：赵培强）