本發(fā)明屬于測井技術(shù)，具體涉及隨鉆數(shù)據(jù)處理，特別涉及一種基于深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隨鉆測井前探地層參數(shù)反演方法，可用于隨鉆測井過程中的前向測井地層參數(shù)實(shí)時(shí)反演。

背景技術(shù)：

1、隨鉆測井前探技術(shù)（look-ahead?while?drilling,?lawd）是一種創(chuàng)新的地球物理測井技術(shù)，旨在幫助鉆井工程師在鉆井過程中實(shí)時(shí)預(yù)測前方地層的特性和結(jié)構(gòu)。這種技術(shù)結(jié)合了隨鉆測井和前探技術(shù)，能夠在鉆井過程中提供前方地層的信息，幫助優(yōu)化鉆井路徑、提高鉆井安全性和效率。隨著油氣勘探開發(fā)重點(diǎn)轉(zhuǎn)向深層、超深層及非常規(guī)油氣藏，傳統(tǒng)的測井方法在處理復(fù)雜的地下地層時(shí)，往往因?yàn)橛?jì)算簡化而損失準(zhǔn)確性?；谏顚由窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法能夠更好地應(yīng)對復(fù)雜地層條件，捕捉地層的非線性特征，提高反演結(jié)果的精度，提供更為可靠的地層參數(shù)反演結(jié)果，從而增強(qiáng)油氣藏勘探的成功率。另一方面，傳統(tǒng)的隨鉆測井地層參數(shù)反演方法通常耗時(shí)較長，難以滿足實(shí)時(shí)決策的需求，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一旦訓(xùn)練完成，其反演速度遠(yuǎn)超傳統(tǒng)反演方法，能夠?qū)崟r(shí)更新地層信息，快速響應(yīng)鉆井過程中出現(xiàn)的變化，從而在鉆井過程中提供前方地層的信息，幫助優(yōu)化鉆井路徑、提高鉆井安全性和效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，隨鉆測井過程中通過隨鉆方位電磁波測井響應(yīng)對測井儀器前方地層電阻率和地層厚度的反演問題，提出了一種基于深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隨鉆測井前探地層參數(shù)反演方法。

2、本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是，建立電阻率反演神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及地層邊界反演神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，且在地層邊界反演過程中將反演出的地層電導(dǎo)率作為先驗(yàn)信息以提高地層邊界的反演精度，包括以下步驟：

3、步驟s1：構(gòu)建地層模型及測井響應(yīng)數(shù)據(jù)集。建立三層前探地層模型，所述三層地層模型包括上層、中間層和下層，隨鉆測井儀器始終置于最上層，對下方兩層地層參數(shù)進(jìn)行反演。采用一維正演算法計(jì)算隨鉆方位電磁波測井響應(yīng)，由地層參數(shù)及測井響應(yīng)組成數(shù)據(jù)集；

4、步驟s2：產(chǎn)生足量響應(yīng)后將其進(jìn)行預(yù)處理作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練集和標(biāo)簽數(shù)據(jù)，預(yù)處理用于加快深度學(xué)習(xí)模型訓(xùn)練，加快收斂，提高效率；

5、步驟s3：構(gòu)建并訓(xùn)練電阻率反演神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)?；谏顚由窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)，將一維正演算法計(jì)算出的測井響應(yīng)作為數(shù)據(jù)集，地層電阻率作為標(biāo)簽對電阻率反演神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練。電阻率反演神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練完畢后對其進(jìn)行調(diào)試，通過調(diào)節(jié)電阻率反演神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)率以及訓(xùn)練周期數(shù)等參數(shù)，使電阻率反演神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測值與標(biāo)簽誤差盡可能??；

6、步驟s4：構(gòu)建并訓(xùn)練地層邊界反演神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)?；谏顚由窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)，將一維正演算法計(jì)算出的測井響應(yīng)以及地層電阻率作為數(shù)據(jù)集，地層邊界標(biāo)簽對地層邊界反演神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練；地層邊界反演神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練完畢后對其進(jìn)行調(diào)試，通過調(diào)節(jié)電阻率反演神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)率以及訓(xùn)練周期數(shù)等參數(shù)，使地層邊界反演神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測值與標(biāo)簽誤差盡可能??；

7、步驟s5：生成模擬地層，首先將模擬地層對應(yīng)的測井響應(yīng)輸入電阻率反演神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到預(yù)測的電阻率；再將測井響應(yīng)以及電阻率反演神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測得到的電阻率共同輸入地層邊界反演神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)使用電阻率反演神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和地層邊界反演神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行聯(lián)合反演；最后根據(jù)反演出的電阻率及地層邊界繪制地層圖像。

8、本發(fā)明的有益效果是，通過基于深度學(xué)習(xí)的隨鉆方位電磁波前探反演方法，實(shí)現(xiàn)了隨鉆方位電磁波前向測井的快速高精度反演。通過將一維正演算法得到的測井響應(yīng)數(shù)據(jù)和地層參數(shù)用于地層電阻率和邊界的深度學(xué)習(xí)模型訓(xùn)練，并且通過先反演電阻率，再將電阻率作為先驗(yàn)信息帶入地層邊界反演神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提高了反演精度，進(jìn)而繪制出地層視電阻率圖像，為測井提供可靠的地質(zhì)導(dǎo)向決策指導(dǎo)。本發(fā)明可不依賴于初始地層模型的先驗(yàn)信息，且反演速度能夠滿足實(shí)時(shí)作業(yè)需求。

技術(shù)特征：

1.基于深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隨鉆測井前探地層參數(shù)反演方法，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述地層邊界位置為該地層上邊界到測井儀器的距離。

3.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，數(shù)據(jù)集構(gòu)建步驟中，采用一維正演算法計(jì)算得到給定地層參數(shù)的測井響應(yīng)。

4.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，數(shù)據(jù)預(yù)處理中對數(shù)據(jù)集進(jìn)行歸一化處理的具體方法為：

5.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，電阻率反演神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)依次包括輸入層、第一全連接層、第一批歸一化層、第二全連接層、第二批歸一化層、第三全連接層、第三批歸一化、第四全連接層、第四批歸一化層、第五全連接層、第五批歸一化層、第六全連接層、第六批歸一化層和輸出層；

6.如權(quán)利要求5所述方法，其特征在于，數(shù)據(jù)集中每組數(shù)據(jù)中地層參數(shù)值所對應(yīng)有n條測井響應(yīng)，n為整數(shù)。

7.如權(quán)利要求6所述方法，其特征在于，電阻率反演神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中每層參數(shù)設(shè)置為：輸入層為n個單元，對應(yīng)n條測井響應(yīng)；第一、第四全連接層及其批歸一化層為4096個單元；第二、三、五、六全連接層及其批歸一化層均為2048個單元；輸出層為2個單元，對應(yīng)待反演的2個地層電導(dǎo)率；第一全連接層及輸出層使用的激活函數(shù)為sigmoid函數(shù)，其他所有層使用的激活函數(shù)均為relu函數(shù)。

8.如權(quán)利要求6所述方法，其特征在于，邊界反演神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)每層參數(shù)設(shè)置為：輸入層為n+3個單元，對應(yīng)n條測井響應(yīng)及3個地層電阻率；第一、第四全連接層及其批歸一化層為4096個單元；第二、三、五全連接層及其批歸一化層為2048個單元；第六全連接層及其批歸一化層為1024個單元；輸出層為2個單元，對應(yīng)待反演的2個地層邊界位置；第一、第四全連接層使用的激活函數(shù)為sigmoid函數(shù)，其他所有層使用的激活函數(shù)均為relu函數(shù)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隨鉆測井前探地層參數(shù)反演方法，訓(xùn)練階段包括隨鉆方位電磁波前探模型構(gòu)建步驟、數(shù)據(jù)集構(gòu)建步驟、數(shù)據(jù)預(yù)處理步驟、電阻率反演神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練步驟和地層邊界反演神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練步驟；測試階段將接收到的測井響應(yīng)分別輸入至完成訓(xùn)練的電阻率反演神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和邊界反演神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，電阻率反演神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出預(yù)測的電阻率至邊界反演神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，邊界反演神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出預(yù)測的地層邊界位置；最后根據(jù)預(yù)測的電阻率和地層邊界位置共同繪制出地層圖像。本發(fā)明構(gòu)建了一個由電阻率反演神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及基于電阻率先驗(yàn)的地層邊界反演神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組成的地層參數(shù)反演系統(tǒng)，使得在隨鉆測井前探過程中能實(shí)時(shí)地高精度反演地層參數(shù)。

技術(shù)研發(fā)人員：馬萬里,孫向陽,岳喜洲,聶在平,胡俊,管國云
受保護(hù)的技術(shù)使用者：電子科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9