基于自适应间断伽辽金方法的复杂裂缝簇电磁感应随钻测井模拟研究

《Geophysical Journal International》：A Goal-oriented Adaptive Discontinuous Galerkin Method for 3D Electromagnetic Induction Logging-While-Drilling in Fractured Media

　　

摘要

电磁感应随钻测井工具测量实时电磁数据以表征地层的电学性质，从而支持地质导向决策。复杂储层内非均质裂缝形成的多尺度结构导致电磁场不连续性，进而限制了储层评价的精度。为了阐明多尺度裂缝导电性和空间分布影响电磁场衰减的机制，利用开源有限元库 deal.II 开发了一种基于矢量基函数的间断伽辽金方法，用于模拟复杂裂缝簇。为了减少与裂缝显式体积离散化相关的单元数量并截断计算域，采用了将裂缝视为单元界面的阻抗转换边界条件和完美匹配层方法。由于裂缝簇引起的场不连续性分布复杂，使得经验性网格细化方法不足，因此采用了一种基于单元残差和单元间场跳变的目标导向自适应网格细化策略，以灵活地细化发射 - 接收系统和裂缝附近的网格。数值结果验证了该算法的准确性和性能。对于层状裂缝模型，通过与开源软件 empymod 的半解析解进行比较来评估数值精度。在不同面内尺寸的交错裂缝模型中，自适应细化后的网格分布展示了模拟裂缝的灵活性和适应性。对于裂缝簇模型，随着裂缝复杂度的增加，展示了相比用于复杂裂缝网络的有限元方法在计算效率上的优势。这些结果表明，该方法适用于导电至中等电阻率沉积地层中裂缝的电磁感应随钻测井模拟，并具有改进的计算效率和模拟灵活性。