geophystechГеофизические технологииRussian Journal of Geophysical Technologies2619-1563IPGG SB RAS10.18303/2619-1563-2022-2-15geophystech-241Research ArticleСтатьиПреобразования сигналов импульсных электромагнитных зондирований в частотную область для быстрой инверсии данныхTem signal transformations to frequency domain for fast data inversionhttps://orcid.org/0000-0002-7276-9199НикитенкоМ. Н.NikitenkoM. N.

Доктор технических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории многомасштабной геофизики Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН. Основные научные интересы: прямые и обратные задачи электромагнитных зондирований, обоснование новых методов исследования скважин, новые способы интерпретации, разработка программного обеспечения для моделирования и инверсии данных.

NikitenkoMN@ipgg.sbras.ruИнститут нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН<br> 630090, Новосибирск, просп. Акад. Коптюга, 3РоссияTrofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS<br> Koptyug Ave., 3, Novosibirsk, 630090Russian Federation202229122022021529Copyright &#x00A9; Никитенко М.Н., 20222022Никитенко М.Н.Nikitenko M.N.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjgt.ru/jour/article/view/241

В работе представлен новый метод инверсии данных метода переходных процессов (МПП) путем преобразования измеренных сигналов в частотную область. Инверсия предполагает поиск таких параметров модели геологической среды, чтобы синтетические данные соответствовали экспериментальным. При этом используется оптимизационный метод, на каждой итерации которого с помощью численного моделирования определяются синтетические данные в соответствии с изменяемыми модельными параметрами. Численное моделирование для МПП является затратной процедурой, поскольку сигнал во временной области обычно вычисляется с помощью обратного преобразования Фурье частотного сигнала, и по сравнению с частотным сигналом время вычисления временного сигнала возрастает в сотни раз. Предлагается трансформировать измеренные сигналы в частотную область и в ней выполнять инверсию, что существенно сокращает временные затраты. Трансформация в частотную область с помощью преобразования Фурье включает извлечение из сигнала первичного поля, вычисленного по специальному алгоритму, что позволяет использовать для преобразования относительно небольшой, реально используемый в МПП временной интервал вместо бесконечного.

The paper presents a new data inversion technique for the transient electromagnetic method (TEM) by converting the measured signals into the frequency domain. The inversion involves a search for such earth model parameters that there is a consistency between the synthetic and field data. We use an optimization method, where through numerical simulation at each iteration the synthetic data are determined in accordance with the changing model parameters. Numerical simulation of TEM signals is a computationally expensive procedure, since the time-domain signal is usually calculated via the inverse Fourier transform of the frequency signal. Consequently, compared to the frequency signal, the time needed to calculate the time signal increases hundreds of times. It is proposed to transform the measured signals into the frequency domain and perform inversion therein, which significantly reduces the time expenditures. Transition into the frequency domain by the Fourier transform includes the extraction of the primary field from the signal, calculated by means of a special algorithm. This fact makes it possible to employ for the transformation a relatively small time interval actually used in TEM instead of an infinite one.

Метод переходных процессовизмерения во временной и частотной областитрансформация сигналовпервичное полебыстрая инверсияTransient electromagnetic methodtime- and frequency-domain measurementssignal transformationprimary fieldfast inversionИсследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-17-00181 «Импульсное электромагнитное зондирование многолетнемерзлых пород: теоретическое и экспериментальное развитие высокоразрешающего геофизического метода, научное обоснование и создание инновационной технологии мониторинга криолитозоны», https://rscf.ru/project/22-17-00181/.ReferencesВаньян Л.Л. Основы электромагнитных зондирований. – М.: Недра, 1965. – 105 с.Bespalov A., Rabinovich M., Tabarovsky L. Deep resistivity transient method for MWD application using asymptotic filtering // US Patent No. 7027922, publ. April 11, 2006.Никитенко М.Н., Мосин А.П. Методы сжатия данных прибора каротажа в процессе бурения методом переходных процессов // Геофизические технологии. – 2022. – № 1. – C. 4–16, doi: 10.18303/2619–1563–2022–1–4.Dutta S., Reiderman A., Schoonover L.G., Rabinovich M.B. New borehole transient electromagnetic system for reservoir monitoring // Petrophysics. – 2012. – Vol. 53 (3). – P. 222–232.Никитенко М.Н., Рабинович М.Б., Свиридов М.В. Определение элементов залегания пластов по данным каротажа в процессе бурения методом переходных процессов // Геофизические технологии. – 2021а. – № 2. – C. 36–48, doi: 10.18303/2619-1563-2021-2-36.Epov M.I., Morozova G.M., Antonov E.Yu. Electromagnetic defectoscopy of casing strings of oil and gas wells [in Russian]. – Geo, Novosibirsk, 2002. – 104 p.Никитенко М.Н., Эпов М.И., Глинских В.Н., Сухорукова К.В., Горносталев Д.И., Михайлов И.В. Импульсные электромагнитные зондирования баженовской свиты из нижнемеловых и юрских коллекторов, вскрытых наклонно-горизонтальными скважинами // EAGE Геомодель 2021 (г. Геленджик, 6–10 сентября 2021): Тезисы докладов. – Геленджик, 2021б. – C. 59.Epov M.I., Glinskikh V.N., Nikitenko M.N., Sukhorukova K.V., Gornostalev D.I., Mikhaylov I.V. New method of pulsed electromagnetic logging sounding: mapping the Bazhenov Formation from Jurassic reservoirs penetrated by inclined-horizontal wells // Geology and Mineral Resources of Siberia. – 2021. – No. 3 (47). – P. 31–39.Сидоров В.А. Скважинные дефектоскопы-толщиномеры для исследования многоколонных скважин // Каротажник. – 1996. – № 24. – С. 83–94.Epov M.I., Glinskikh V.N., Nikitenko M.N., Sukhorukova K.V., Petrov A.M., Gornostalev D.I., Mikhaylov I.V. Cross-well pulsed electromagnetic exploration of the Bazhenov Formation from Lower Cretaceous and Upper Jurassic reservoirs // Geology and Mineral Resources of Siberia. – 2022. – Vol. 1 (49). – P. 73–79.Эпов М.И., Морозова Г.М., Антонов Е.Ю. Электромагнитная дефектоскопия обсадных колонн нефтегазовых скважин. – Новосибирск: Гео, 2002. – 104 с.Glinskikh V., Nechaev O., Mikhaylov I., Danilovskiy K., Olenchenko V. Pulsed electromagnetic cross-well exploration for monitoring permafrost and examining the processes of its geocryological changes // Geosciences. – 2021. – Vol. 11 (2). – P. 1–15, doi: 10.3390/geosciences11020060.Эпов М.И., Глинских В.Н., Никитенко М.Н., Сухорукова К.В., Горносталев Д.И., Михайлов И.В. Новый метод импульсного электромагнитного каротажного зондирования: картирование баженовской свиты из юрских коллекторов, вскрытых наклонно-горизонтальными скважинами // Геология и минерально-сырьевые ресурсы Сибири. – 2021. – № 3 (47). – C. 31–39.Itskovich G. Downhole transient resistivity measurements // US Patent No. 9857499, publ. January 2, 2018.Эпов М.И., Глинских В.Н., Никитенко М.Н., Сухорукова К.В., Петров А.М., Горносталев Д.И., Михайлов И.В. Межскважинное импульсное электромагнитное просвечивание баженовской свиты из нижнемеловых и верхнеюрских коллекторов // Геология и минерально-сырьевые ресурсы Сибири. – 2022. – № 1 (49). – C. 73–79.Itskovich G., Nikitenko M. Fast inversion of MWD transient EM data excited by a pulse of an arbitrary shape // US Patent No. 9562990, publ. February 7, 2017.Bespalov A., Rabinovich M., Tabarovsky L. Deep resistivity transient method for MWD application using asymptotic filtering // US Patent No. 7027922, publ. April 11, 2006.Itskovich G., Lee F., Nikitenko M. Hybrid image of earth formation based on transient electromagnetic measurements // US Patent No. 10139517, publ. November 27, 2018.Dutta S., Reiderman A., Schoonover L.G., Rabinovich M.B. New borehole transient electromagnetic system for reservoir monitoring // Petrophysics. – 2012. – Vol. 53 (3). – P. 222–232.Nardi G., Martakov S., Nikitenko M., Rabinovich M. Evaluation of parameter uncertainty utilizing resolution analysis in reservoir navigation increases the degree of accuracy and confidence in well-bore placement // The SPWLA 51st Annual Logging Symposium (Perth, Australia, June 19–23, 2010): transactions. – Perth, 2010. – SPWLA-2010-78038.Glinskikh V., Nechaev O., Mikhaylov I., Danilovskiy K., Olenchenko V. Pulsed electromagnetic cross-well exploration for monitoring permafrost and examining the processes of its geocryological changes // Geosciences. – 2021. – Vol. 11 (2). – P. 1–15, doi: 10.3390/geosciences11020060.Nikitenko M. Apparatus and method for downhole transient resistivity measurement and inversion // US Patent No. 9841527, publ. December 12, 2017.Itskovich G. Downhole transient resistivity measurements // US Patent No. 9857499, publ. January 2, 2018.Nikitenko M.N., Mosin A.P. Methods of transient EM data compression // Russian Journal of Geophysical Technologies. – 2022. – Vol. 1. – P. 4–16, doi: 10.18303/2619–1563–2022–1–4.Itskovich G., Nikitenko M. Fast inversion of MWD transient EM data excited by a pulse of an arbitrary shape // US Patent No. 9562990, publ. February 7, 2017.Nikitenko M.N., Rabinovich M.B., Sviridov M.V. Determination of formation dip and strike from transient LWD electromagnetic measurements // Russian Journal of Geophysical Technologies. – 2021a. – Vol. 2. – P. 36–48, doi: 10.18303/2619-1563-2021-2-36.Itskovich G., Lee F., Nikitenko M. Hybrid image of earth formation based on transient electromagnetic measurements // US Patent No. 10139517, publ. November 27, 2018.Nikitenko M.N., Epov M.I., Glinskikh V.N., Sukhorukova K.V., Gornostalev D.I., Mikhaylov I.V. Transient Electromagnetic Sounding of Bazhenov Formation from Lower Cretaceous and Jurassic Reservoirs Penetrated by Deviated and Horizontal Wells // EAGE Geomodel 2021 (Gelendzhik, September 6–10, 2021): Extended abstracts. – Gelendzhik, 2021b. – P. 59.Nardi G., Martakov S., Nikitenko M., Rabinovich M. Evaluation of parameter uncertainty utilizing resolution analysis in reservoir navigation increases the degree of accuracy and confidence in well-bore placement // The SPWLA 51st Annual Logging Symposium (Perth, Australia, June 19–23, 2010): Transactions. – Perth, 2010. – SPWLA-2010-78038.Seydoux J., Tabanou J., Ortenzi L., Denichou J.M., De Laet Y., Omeragic D., Iversen M., Fejerskov M. A deep-resistivity logging-while-drilling device for proactive geosteering // The Offshore Technology Conference (Houston, Texas, USA, May 5–8, 2003): Proceedings. – Houston, 2003. – OTC-15126-MS, doi: 10.4043/15126-MS.Nikitenko M. Apparatus and method for downhole transient resistivity measurement and inversion // US Patent No. 9841527, publ. December 12, 2017.Sidorov V.A. Borehole defectoscopes-calipers for studying multi-column wells // Karotazhnik. – 1996. – Vol. 24. – P. 83–94.Seydoux J., Tabanou J., Ortenzi L., Denichou J.M., De Laet Y., Omeragic D., Iversen M., Fejerskov M. A deep-resistivity logging-while-drilling device for proactive geosteering // The ffshore Technology Conference (Houston, Texas, USA, May 5–8, 2003): Proceedings. – Houston, 2003. – OTC-15126-MS, doi: 10.4043/15126-MS.Tabarovsky L.A., Goldman M.M., Rabinovich M.B., Strack K.-M. 2.5-D modeling in electromagnetic methods of geophysics // Journal of Applied Geophysics. – 1996. – Vol. 35 (4). – P. 261–284, doi: 10.1016/0926-9851(96)00025-0.Tabarovsky L.A., Goldman M.M., Rabinovich M.B., Strack K.-M. 2.5-D modeling in electromagnetic methods of geophysics // Journal of Applied Geophysics. – 1996. – Vol. 35 (4). – P. 261–284, doi: 10.1016/0926-9851(96)00025-0.Vanyan L.L. Fundamentals of Electromagnetic Sounding [in Russian]. – Nedra, Moscow, 1965. – 105 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.