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1、补心高度：是指钻井平台到地面的距离，称为补心，这个高度即为补心高度。从测井角度说，补心海拔意思是，钻杆从钻井平台上开始下放，而测井都是从地面为基准面开始测试的，这中间就会有个钻井平台本身高度的差异，是为补心。补心海拔地面海拔钻机补心高度钻机补心高是钻机基础面到钻机转盘面之间的垂直距离。生产井测井有裸眼井测井和套管井测井之分,裸眼井指的是钻台还在,套管还没下或下了部分(表套技套),测井的对象是没有下套管的井眼,一般测量 9 条常规曲线( 电阻率等)此时测井的深度是从钻台面计算的,计算某深度的海拔就需要补心海拔了。套管井测井就是全井都是下套管的,测量对象大都是套管内的流体性质等(七参数等) 此时钻
2、台已经移走,此时的基准深度是井口, 相当与地面了,此时计算海拔就靠地面海拔了。详细单词及其解释：KB（kelly bushing）：补心海拔MD（measured depth）：测量深度；TVD(true vertical depth）：垂直深度；TVDSS(true vertical depth subsea）：水下真实垂直深度；TVT(true vertical thickness）：真实垂直厚度；TST（true stratigraphic thickness）：真实地层厚度电法测井的正演数值模拟围绕上述方程求解。目前主要的正演方法: 有限差分法( FDM) 、有限元素法( FEM) 、
3、积分方程法( IEM) 、数值模式匹配法 ( NMM ) 、逐次逼近法( SAM ) 、传输线方程法( TLEM) 和快速傅里叶 O 汉克尔变换法( FFHT ) 等。其中, 有限元素法( FEM ) 和数值模式匹配法( NMM) 在电测井数值模拟领域研究和应用极为成熟, 是应用较为普遍的数值模拟方法。目前, NMM 是感应测井响应计算最有效和应用最为普遍的方法;NMM 在自然电位响应计算方面也得到应用; 三维 NMM 用于普通电阻率测井响应计算也基本探讨完成。2. 2 电法测井反演和信号处理现状及分析电测井反演的基本特点可以总结如下:电法测井反演及信号处理趋势分析参考 高杰 电法测井数值模拟
4、现状及发展趋势分析随钻电磁波电阻率测井正演方法地层电阻 10m 时，仪器（T22R22R22T）在 400KHZ时衰减电阻率的探测深度是 1.74m，2MHZ时衰减电阻率的探测深度是 1.06m。即频率 400KHZ-2MHZ时 a的取值范围是 1.06-1.74m。一、解析方法研究大斜度井和水平井的随钻电磁波正演可归结为电磁波场量的求解。在忽略井眼泥浆和侵入带影响的情况下，倾斜井眼周围的感应电磁场可以分解成水平磁偶极子(HMD) 和垂直磁偶极子(VMD) 源产生的场的叠加。Hardman R H 和 Shen L C 通过建立双界面三层水平层状地层模型，研究任意方向的磁偶极子在此模型下的电磁
5、场分布，再通过数值方法求得响应。Kennedy W D 等利用赫兹矢量求解 Maxwell 方程，得到了任意地层中的电磁场分布，而且从理论上解释了井斜对响应信号的影响。肖加奇和张庚骥通过研究有耗层状介质中任意方向磁偶极子电磁波的辐射与传播， 得到一种求解任意层中、任意方向磁偶极子电磁波场量的解析方法。由于井眼的倾斜，电磁场呈非轴对称分布。将发射线圈近似为磁偶极子，根据电磁场叠加原理，VMD 只产生 TE 波，而 HMD 同时产生 TE 波和 TM 波，可以将这种电磁波分解为 TEV、波、TE H 波和 TMH 波，且彼此间相互独立互不藕合。利用 Green 函数分别求解它们在有源和无源区的解析
6、解。可利用 FHT(快速汉克尔变换) 或 FFHT（快速傅里叶一汉克尔变换方法）对其解析解进行了数值计算。其木苏荣等在利用与肖加奇类似的地层模型，应用层状介质中 TE 波和TM 波分解技术以及广义反射、透射系数和振幅的递推算法推导出了倾斜地层中电磁场分布的解析解， 并给出了电磁波振幅的递推公式。二、数值模拟方法对于普通直井，随钻正演方法有限元素法（FEM） 、有限差分法（FDM） 、数值模式匹配法（NMM ） 、积分方程法（IEM） 、逐次逼近法（SAM） 、积分变换法（ITM）等。对于大斜度井和水平井，正演方法主要有以下几种：（1）快速傅里叶 -汉克尔变换法和快速汉克尔变换法针对最简单的纯粹
7、的倾斜地层模型， 最有效的途径是使用快速傅里叶 -汉克尔变换算法（FFHT）和快速汉克尔变换法（FHT ） 。随钻电磁波测发射线圈简化为磁偶极子，考虑层状各向同(异)性介质，当忽略井眼的存在时，正演计算问题就简化成了偶极天线电磁波在层状介质中的传播问题，这种问题可以通过汉克尔积分变换来求解。（2）有限差分法Yee K S 提出了基于交错网格的有限差分方法。在交错网格中， 电场在单元棱边上采样， 磁场在单元侧面中心采样。采用交错网格的优点在于， 对于微分 Maxwell 方程组成立的梯度、旋度和散度关系式对其差分模拟仍然成立。Wang Tsili 和 Hohmann 利用有限差分方法求取了三维电
8、磁场在时间域中的解。针对 Maxwell 方程，采用交错网格技术求解，时间步长采用 DuFort-Frankel 方法。边界条件主要包括电磁场的法向分量连续和电流磁流法向连续。利用该条件定解出电磁场具体表达式，避免了导数计算， 并且减小了数值误差， 也不必计算大型的转置矩阵， 因此， 很容易在计算机上实现。Newman G A 等人口研究了地层呈横向各向异性时三维感应测井响应问题。他们利用交错网格有限差分方法近似求解电场的矢量方程， 并采用 Krylov 子空间迭代法和一种新的预处理方法来提高运算速度和精度。这种新的预处理方法将电场分解为旋度和散度两部分， 以构造近似逆算子。（3）数值模式匹配
9、法W.C.Chew 提出的数值模式匹配法（NMM）特别适用于求解二维轴对称非均匀介质问题。该方法的核心是将二维的数值计算转化为一维的解析递推和另一维的数值计算，在轴向上用解析解，在径向上用有限元素法（FEM）求解，同时给出了广特征值问题中矩阵元素的解析表达式，与完全采用数值方法的有限元素法相比，计算速度大大提高。注意，更多时候，NMM 方法主要用于二维条件下的直井中。谱分解法Druskin V 和 Knizhnerman 提出的谱分解法（SLDM ） ， 是目前比较实用的一种方法。该方法建立在时间域和频域中的全局 Krylov 子空间逼近基础上， 利用交错网格技术分离模型空间。选用共扼梯度法迭
10、代出上述子空间， 但计算量太大， 通过 Fourier 变化， 可将空间域转换成频域， 降低了计算量。SLDM 方法的优点是不必每次都计算 Krylov 子空间的正交基和迭代系数矩阵， 不过它的缺点是不能利用预条件技术进行加速， 收敛速度受到限制。逆谱分解法Druskin V L 等， 改进了谱分解法提出了逆谱分解法。因为在中，SLDM不能进行预条件加速， 收敛速度受到限制， 于是 Druskin 等人提出可以利用A 的伪逆 A-1 构造子 Krylov 子空间 Km（此方法称为 SLDMINV） 。计算 A-1时，转变成求解 4 个标量方程（包括个 3 个 Laplace 方程和 1 个 P
11、oisson 方程） ，这在某种程度上提高了运算速度。在求解 Possion 方程时， 利用预条件共扼梯度迭代法，既加快速度，又提高了结果的收敛性。汪功礼等人在 Druskin 的基础上，利用 Krylov 子空间不变性求解离散得到的大型稀疏复对称线性方程组。在构造 Krylov 子空间时， 使用其系数矩阵的伪逆以改善迭代的收敛性。迭代中，使用不完全 Cholesky 分解共扼梯度法求解 4 个三维方程以得到新的Lanczos 向量。经过迭代不超过 20 次可得到理想结果。三、商业软件Ansys 有限元软件Ansys 程序是一个功能强大的设计分析及优化软件包，其特点有：数据统一，使用统一的数据
12、库来存储模型数据及求解结果，实现前后处理、分析求解及多场分析的数据统一；强大的建模能力具备三维建模能力，仅靠 GUI 的（图形界面）就可建立各种复杂的几何模型；强大的求解功能，提供了数种求解器，用户可以根据分析要求选择合适的求解器；强大的非线性分析功能，具有强大的非线性分析功能，可进行几何非线性、材料非线性及状态非线性分析；智能网格划分，具有智能网格划分功能，根据模型的特点自动生成有限元网格。良好的优化功能；良好的用户开发环境。FEPG 系统FEPG 系统采用组件化的程序设计和人工智能技术，根据有限元方法的数学原理及其内在规律，以类似于数学公式推理的方式，由计算机自动产生有限元程序，使用者只需
13、编写微分方程表达式和算法表达式，就可自动生成 fortran源代码。该系统突破了目前通用有限元程序只用于特定领域和特定问题的限制，适合于各种领域的各种工程与科学计算问题，免去了大量繁琐的有限元编程劳动，并保证了程序的正确性和统一性。它可根据具体问题自动产生合适需要的有限元程序，可用来分析电磁场的多方面的问题，使得复杂的电磁场问题得到了大大的简化。COMSOL 软件COMSOL Multiphysies 是全球第一款真正的多物理场耦合的数值仿真软件，它是以有限元法为基础，通过求解偏微分方程(单场)或偏微分方程组(多场)来实现真实物理现象的仿真。用数学方法求解真实世界的物理现象，COMSOL Mu
14、ltiphysies 以高效的计算性能和杰出的多场双向直接耦合分析能力实现了高度精确的数值仿真。COMSOL Mutiphysies 软件系统中的电磁场软件包提供三种应用模式：导电介质中电流场(emdc)模式、似稳场(emqa)模式和电磁波(rfw)模式。emdc 应用模式适合各种普通电测井、侧向聚焦电测井在导电媒质中电流场的仿真计算。emqa 应用模式满足感应测井、聚焦感应类测井和阵列感应测井响应的建模和仿真计算要求。rfw 应用模式满足电磁波传播电阻率测井、电磁波传播介电测井仪器测量响应的建模和仿真计算要求。本文采用该软件分析随钻感应仪器在三维地层中的响应特性。随钻电磁波电阻率测井反演方法
15、反演方法分为两大类线性反演和非线性反演。线性反演方法包括广义线性反演、Born 近似反演、 Rytov 近似反演、最速下降法;共扼梯度法；牛顿法、高斯牛顿法；脉冲谱方法、广义脉冲谱方法等。这类方法都是将反问题局部近似为一个线性问题，其优点是收敛速度快，不足之处在于它们都是局部收敛的方法，迭代结果明显依赖于初始猜测的选取，容易陷入大量局部极值的陷阱，很难捕获到令人满意的全局最优解。非线性化反演方法：根据是否需要线性化，是否具有全局搜索能力，非线性反演又可以分为:线性化(或拟线性化)反演和完全非线性反。完全非线性反演不进行问题的局部线性近似，而是将反演问题转化为一个非线性优化问题(或非线性算子方程
16、问题)，通过各种途径直接求解，实现从数据空间到模型空间的映。许多学者认为完全非线性反演是解决非线性反问题的根本方法。完全非线性反演方法包括穷举法、MonteCarlo 法、混沌优化法、模拟退火法及遗传算法等等。正在做的正演基于一维层状 TI 地层中模式波分解的电磁场求解方法，借助赫兹势和标量势，在波数域实现了电磁场的 TE、TM 波分解。通过引入广义反射系数和透射系数，使得界面间多次反射总体效应能够用简单的解析式表达，因而非源区的场可以由源区的场解析递推得到，免去了 N 层界面对应的 2N 个方程的联立求解，在多界面的情况下，这种递推方法的优越性更加显著。最后对波数域的磁场分量进行积分就可得到空间域地层坐标系下的磁场分量。采用快速 FHT 数值积分方法，在保证计算精度的前提下最大限度提升运算速度。以此正演方法为思路，使用 fortran 语言编写快速正演模拟程序代码，通过该程序实现稳定、快速地数值计算。随钻电磁波电阻率测井是电磁波传播测井的一种，其基本原理与感应随钻电磁波测井最基本结构为单发双收的
