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斜入射平面电磁波的视电阻率及其影响
  • ISSN号:0001-5733
  • 期刊名称:地球物理学报
  • 时间:2015
  • 页码:4661-4674
  • 分类:P631[天文地球—地质矿产勘探;天文地球—地质学]
  • 作者机构:[1]中南大学数学与统计学院,长沙410083, [2]油气藏地质及开发工程国家重点实验室成都理工大学,成都610059, [3]中南大学有色金属成矿预测教育部重点实验室、地球科学与信息物理学院,长沙410083, [4]复旦大学数学科学学院,上海200433
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(41474103,41204082); 国家863计划项目(2014AA06A602); 湖南省自然科学基金项目(2015JJ3148); 成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室资助项目(PLC201305)联合资助,致谢 本文完成于第一作者在美国北卡罗来纳大学夏洛特分校数学与统计系访学期间,作者衷心感谢国家留学基金委的资助.同时感谢复旦大学“电法测井的数学建模及数值模拟”课题组李大潜院士和谭永基教授的有益指导.
  • 相关项目:基于有限元-无限元耦合的矢量CSAMT三维多参数联合反演
中文摘要:

本文研究轴对称地层中高分辨率阵列侧向测井(HRLA)的多参数信赖域反演方法.首先对前期HRLA的有限元正演方法进行改进,提出基于叠加原理和并行直接稀疏求解器PARDISO的快速正演方案,更适合于反演计算.将HRLA反演问题转化为非线性最小二乘问题,利用信赖域算法求解.为提高反演速度,推导了目标函数对优化参数偏导数的具体计算公式.对典型地层模型,与已有文献中Jacobi预条件共轭梯度法(JCG)计算结果比较,发现PARDIDO比JCG快10倍以上,验证了本文正演程序的正确性与高效性.利用信赖域算法求解了电阻率四参数反演和传统的三参数反演.研究结果表明:并行直接稀疏求解器PARDISO能有效求解此类HRLA正演问题,对6次不同探测深度的测井模拟,所形成的有限元刚度矩阵完全相同,只须进行一次矩阵分解,大大加快了正反演的速度.信赖域算法收敛速度快,且具有全局收敛性.HRLA的信赖域反演结果几乎不依赖于初值的选取,从较差初值出发仍能得到满意的反演结果.另外信赖域算法抗噪能力比较强,即使对测井数据添加信噪比为10dB(甚至5dB)的高斯白噪声,仍能通过反演得到较为准确的地层参数.

英文摘要:

The high-resolution laterolog array (HRLA) tool can simultaneously provide six curves of logging responses with different depths of investigation, which give abundant information for the inversion of geological formation parameters. This paper proposes a trust region algorithm to recover several parameters in the axisymmetric formation from HRLA data, including the mud-invasion radius, mud resistivity and original formation resistivity.Firstly, we propose an accurate and efficient method to solve the forward problem in order to obtain the logging responses of HRLA tool in the axisymmetric formation, where the superposition principle is used to simplify the calculation of resistivity logging responses, and the parallel direct solver PARDISO is employed to solve the linear system with multiple right-hand sides resulting from finite element approximation. The decomposition of the stiffness matrix is needed only once when using PARDISO to solve these linear systems, which is cheap in terms of work and fast in time. Secondly, the problem of identifying formation parameters is transformed into a nonlinear least squares problem that can be solved by the trust region algorithm.In order to speed up the optimization process, we derive an explicit formula for the partial derivative of the objective function with respect to each resistivity parameter. Finally, for a typical formation model we present resistivity four-parameter and traditional three-parameter inversion results by using different initial guesses.In order to test the validity and effectiveness of the proposed method, we design a typical formation model with borehole radius rh=0.1016 m, invasion radius ri=0.4016 m, permeable formation thickness H=2 m, borehole mud resistivity Rm=1 Ωm, surrounding rock resistivity Rs=10 Ωm and original formation resistivity Rt=500 Ωm. Comparing the forward modeling result with the result in the existing literature, we find that the maximum relative error between the two results is only 0.01%, which verifies the correctness

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期刊信息
  • 《地球物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国地球物理学会 中国科学院地质与地球物理研究所
  • 主编:刘光鼎
  • 地址:北京9825信箱
  • 邮编:100029
  • 邮箱:actageop@mail.igcas.ac.cn
  • 电话:010-82998105
  • 国际标准刊号:ISSN:0001-5733
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2074/P
  • 邮发代号:2-571
  • 获奖情况:
  • 首届国家期刊奖,第二届国家期刊奖,中国期刊方阵“双高”期刊,第三届中国出版政府奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰地学数据库,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国地质文献预评数据库,美国剑桥科学文摘,美国科学引文索引(扩展库),美国石油文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:31618