Алгоритмы и программы решения обратной задачи электрокаротажа для модели с плоско-параллельными и коаксиально-цилиндрическими границами.

Щедрина С.В., Книжнерман Л.А.

Центральная геофизическая экспедиция, Россия, 123298 г.Москва, ул. Народного Ополчения, д.40/3.

 

Algorithms and programms for inversion of electrical and induction logs for models with plane parallel boundaries and axial symmetry.

Schedrina S.V.

Central Geophysical Expedition, 40 Narodnogo opolcheniya Str. Bild.3, 123298 Moscow, Russia

 

Методы итерационного решения обратных задач электрокаротажа.

В программах решения обратных задач реализован метод последовательных боковых поправок по схеме типа простой итерации с возможностью экстраполяции решения на каждой итерации с учетом результатов предыдущих при помощи техники наискорейшего спуска. Метод разработан в Центральной геофизической экспедиции В.Л.Друскиным, Л.А.Книжнерманом и С.В.Щедриной в 1985-90г.

На каждом шаге итерационного процесса решается двумерная прямая задача, серия одномерных (палеточных, для пласта бесконечной толщины с проникновением) прямых задач, вносятся поправки за двумерность задачи и затем решается набор одномерных обратных задач минимизации. При этом прямая и обратная палеточные задачи решаются сравнительно легко.

Основная идея метода боковых поправок – постепенное подавление влияния вмещающих пластов на результаты измерений в каждом пласте с помощью поправок за двумерность, основанных на совместном использовании измерений, полученных против всех пластов.

Экстраполяция решения на каждой итерации сокращает общее число итераций, необходимое для получения ответа, в большинстве случаев в 2.5 - 3 раза по сравнению со схемой типа простой итерации.

Эффективность такого подхода связана с небольшим числом обращений к сравнительно времяемкой двумерной прямой задаче при значительном числе решений существенно более быстрой одномерной (палеточной), и с возможностью варьировать число предыдущих итераций, используемых для экстраполяции.

Скорость сходимости не зависит от начального приближения и числа пластов.

Метод применим к любому комплексу зондов электрокаротажа, а также к некоторым другим задачам электромагнитной разведки и гравиразведки.

Программы решения обратных задач электрокаротажа.

Описанный метод реализован в программах решения обратных задач электромагнитного каротажа в пачках пластов с зонами проникновения. Варианты программы созданы для различных комплексов электромагнитного каротажа.

В частности, программа OBKARO1 решает эту задачу по данным комплекса пяти подошвенных градиент-зондов (БКЗ). Авторы программы Л.А.Книжнерман, С.В.Щедрина; в программе используется модуль прямой задачи NKAR, написанный Т.В.Тамарченко и Л.А.Книжнерманом. Программа OBKARO3 решает такую задачу по комплексу БКЗ+БК+ИК.

Предполагается, что задача осесимметричная; ось направлена вниз и совпадает с осью скважины, первый и последний пласты неограничены соответственно сверху и снизу.

Для работы программы требуется знание границ пластов и показаний комплекса зондов, полученных при положении зондов по одному против каждого пласта, а также предварительно насчитанная и преобразованная палетка для заданного комплекса. Для создания палетки имеется стандартная процедура.

Для решения задачи по комплексу БКЗ для моделей со средней контрастностью по удельному электрическому сопротивлению, средней глубиной зон проникновения (0.2 –1.м) и толщиной пластов не меньше, чем 0.8 – 1.м при умеренных погрешностях измерений (порядка 5%) требуется 4 –10 итераций для решения задачи.

В варианте для БКЗ программа (OBKARO1) имеет следующие технические параметры. Время работы: на PENTIUM 133MHz 50-ти пластовой модели требуется примерно 100 сек. на 10 итераций. Во время работы программа в стандартном варианте запрашивает около 6Mb оперативной памяти.Требуемая оперативная память зависит от максимальных параметров: числа пластов, зондов, количества предыдущих итераций, используемых для экстраполяции решения и количества узлов палетки (по радиусу зоны, по сопротивлению зоны и пласта).

 

Примеры работы программы OBKARO3 по точным теоретическим измерениям для 3-х пластовой и 5-ти пластовой тестовых моделей приведены на рисунках и в таблицах. На рисунках 1 и 2 показано убывание невязки задачи от номера итерации для разных комплексов зондов, а в соответствующих таблицах приведены полученные модели разреза.

 

 

Табл. 1. Результат работы программы в трёхпластовой модели

 

БКЗ + 5Ф1.2

 

истинная модель

ответ

невязка

         

итерация 5

 
 

h

r_зп

_зп

_п

r_зп

_зп

_п

 
 

м

м

Омм

Омм

м

Омм

Омм

%

1

-

-

-

5

-

-

5.00

0.02

2

2

.5

5

60

.49

5.77

58.06

0.44

3

-

-

-

8

-

-

8.00

0.12

               

0.26

 

БКЗ + 6Ф1

 

истинная модель

ответ

невязка

         

итерация 6

 
 

h

r_зп

_зп

_п

r_зп

_зп

_п

 
 

м

м

Омм

Омм

м

Омм

Омм

%

1

-

-

-

5

-

-

5.00

0.0

2

2

.5

5

60

.50

6.03

60.09

0.33

3

-

-

-

8

-

-

7.98

0.13

               

0.21

 

БКЗ + 6FF40

 

истинная модель

ответ

невязка

         

итерация 5

 
 

h

r_зп

_зп

_п

r_зп

_зп

_п

 
 

м

м

Омм

Омм

м

Омм

Омм

%

1

-

-

-

5

-

5.00

5.00

0.02

2

2

.5

5

60

.48

5.53

57.33

1.02

3

-

-

-

8

-

8.02

8.01

0.28

               

0.61

 

БКЗ

 

истинная модель

ответ

невязка

         

итерация 5

 
 

h

r_зп

_зп

_п

r_зп

_зп

_п

 
 

м

м

Омм

Омм

м

Омм

Омм

%

1

-

-

-

5

-

-

5.00

0.02

2

2

.5

5

60

.49

5.76

59.61

0.59

3

-

-

-

8

-

-

8.00

0.01

               

0.34

 

 

Рис.1 Зависимость невязки от номера итерации для трехпластовой модели

 

 

 

 

Табл. 1. Результат работы программы в пятипластовой модели

 

БКЗ + 6Ф1

 

истинная модель

ответ

невязка

         

итерация 10

 
 

h

r_зп

_зп

_п

r_зп

_зп

_п

 
 

м

м

Омм

Омм

м

Омм

Омм

%

1

-

-

-

10

-

-

10.00

0.01

2

2

.5

15

60

.51

15.15

61.43

0.57

3

2

.4

10

2

.42

9.77

1.98

0.89

4

2

-

-

50

1.6

49.68

53.65

0.58

5

-

 

-

10

-

-

9.99

0.03

               

0.54

 

БКЗ + 6FF40

 

истинная модель

ответ

невязка

         

итерация 12

 
 

h

r_зп

_зп

_п

r_зп

_зп

_п

 
 

м

м

Омм

Омм

м

Омм

Омм

%

1

-

-

-

10

-

-

5.00

0.00

2

2

.5

15

60

.50

15.07

59.82

0.18

3

2

.4

10

2

0.41

9.83

2.00

0.57

4

2

-

-

50

-

-

50.17

1.27

5

-

-

-

10

-

-

10.00

0.01

               

0.63

 

БКЗ

 

истинная модель

ответ

невязка

         

итерация 11

 
 

h

r_зп

_зп

_п

r_зп

_зп

_п

 
 

м

м

Омм

Омм

м

Омм

Омм

%

1

-

-

-

10

-

-

10.00

0.02

2

2

.5

15

60

0.49

14.65

60.07

0.40

3

2

.4

10

2

0.41

9.86

1.99

0.44

4

2

-

-

50

-

-

50.74

0.88

5

-

-

-

10

-

-

10.00

0.03

               

0.48

Рис.2 Зависимость невязки от номера итерации для пятипластовой модели

 

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Друскин В.Л. Разработка методов интерпретации бокового

каротажного зондирования в неоднородных осесимметричных средах.

Дисс. на соискание уч. степени канд. физ.-мат. наук, М., МГУ,

1983-93 с.

2. Тамарченко Т.В. Математическое обеспечение решения прямых

задач электрических и электромагнитных методов каротажа в двух- и

трехслойной геометрии. Дисс. на соискание уч. степени

канд.физ.-мат. наук, М., МГРИ, 1988- 122 с.

3. Друскин В.Л., Книжнерман Л.А. Об одном итерационном

алгоритме решения двумерной обратной задачи бокового каротажного

зондирования. // Геология и геофизика 1987, N 9, с.118-123.

4. В.Л.Друскин, С.В.Щедрина. Оптимизация методов типа простой

итерации, используемых при решении геофизических обратных задач

(на примере электрокаротажа) // Геология и геофизика, 1991,

8, с.115-121.

 

Rambler's Top100 Rambler's Top100

Хотите принять участие в обсуждении текста этой статьи? Обсуждение текста

На оглавление конференции

На сайт ПЕТРОФИЗИКА и ИНТЕРПРЕТАЦИЯ

При копировании просьба сохранять ссылки. Материалы с сайта www.petrogloss.narod.ru

Используются технологии uCoz