基于COMSOL软件的半线圈电磁远探测响应特性分析

传统电法测井仪器探测深度仅数米,无法满足井周数十米水平井地层边界识别的需求.传统的电磁远探测方法都是基于磁场进行计算的,本文利用半线圈所具有的远探测能力,同时测量电场强度和磁场强度,计算了仪器旋转角度、工作频率、线圈系源距、仪器距边界距离等因素对半线圈响应特性的影响.研究表明:半线圈对旋转角度反应敏感;半线圈接收的信号...     

倾斜线圈随钻电磁波电阻率测量仪器的响应模拟及应用

采用各向异性水平层状介质磁偶极子源并矢格林函数计算接收线圈倾斜的随钻电磁波电阻率仪器的响应,利用新的方式定义出定向相位差及幅度比信号。分析视电阻率以及定向信号的探测特性,总结出地层边界、地层对比度、相对倾角、各向异性、线圈倾斜角度对仪器响应的影响规律。结果表明,倾斜线圈仪器不但可以利用视电阻率进行地层评价,还可以利用新的定向信号探测出地层上下界面,相比传统的电磁波电阻率仪器具有更好的地层评价和地质导向功能,是一种应用前景广阔的仪器。     

自适应高阶矢量有限元方法在随钻电阻率测井中的应用

利用自适应高阶矢量有限元方法模拟不同模型仪器响应,分析随钻电阻率测井中井眼、源距、接收线圈之间的距离、线圈与地层之间的距离以及发射线圈长度等因素对仪器响应的影响。数值模拟结果表明:增大仪器的源距、减小接收线圈之间的距离或接收线圈贴近井壁位置,都有利于增强仪器在地层分界面处的分层能力,小井眼环境则有助于获得更加真实的仪器响应特征;与传统的自适应h方法相比,新方法具有计算精度高、求解速度快、误差指数速率收敛等优点。     

水平井随钻电磁波电阻率数值模拟

随钻电磁波电阻率随着钻井技术进步市场和份额逐渐增加,由于水平井测量环境与直井存在较大差别,仪器受到影响因素也与直井不同,明确水平井中随钻电磁波电阻率的测井响应规律有助于水平井测井资料解释。依据电磁波电阻率测量原理,根据Chew理论,推导了TI介质中电磁场的波场分解,进而建立三维空间电磁波电阻率数值模拟正演方法。模拟了不同工作频率、不同相对井斜角、不同围岩电阻率以及地层界面情况下电磁波电阻率的测井响应规律。结果表明:幅度比和相位差随着地层电阻率的增大而减小,表现出与地层电阻率呈单调递减的函数关系;相位差对地层电阻率的敏感程度明显优于幅度比,适用的地层范围更大;井斜角越大,地层界面上下地层电阻率对比度越高,越容易在层界面附近产生"极化角",有助于识别地层界面;相同工作频率,围岩对幅度衰减电阻率的影响要大于相位差电阻率的影响;相同测量方式,围岩对低频工作模式的影响要大于对高频工作模式的影响;随井斜角的增大,幅度衰减电阻率与相位电阻率出现分离;工作频率越高,不同源距的电阻率值分离程度大。     

随钻电磁波测井仪器偏心条件下响应模拟与分析

为模拟仪器偏心条件下随钻电磁波测井响应,为随钻仪器偏心校正提供理论基础,基于时域有限差分(FDTD)进行随钻电磁波仪器偏心条件下响应模拟与分析。采用柱坐标系非均匀网格与"阶梯近似"实现对井眼、线圈和仪器偏心的精细模拟,采用各向异性完全匹配层(UPML)实现对反射场的吸收,以减小模型计算规模,从而提高计算速度。通过与一维解析解和偏心条件下半解析解对比,验证了算法的正确性。采用哈里伯顿EWR-Phase4随钻电磁波测井仪,对不同钻井液电阻率、井眼尺寸、发射频率与不同线圈距条件下的仪器响应进行模拟。结果表明:相位差电阻率较幅度比电阻率更易受仪器偏心的影响;线圈距越大、井眼越大、发射频率越高,测井响应受仪器偏心影响越大;对常规砂泥岩地层,当发射频率为2 MHz,钻井液电阻率小于0.1Ω·m时,需要对中源距与深源距响应进行偏心校正。     

用并矢Green函数的矢量本征函数展开式评价偏心对随钻电磁波电阻率测井响应的影响

采用圆柱坐标系下径向成层介质中磁流源并矢Green函数的矢量本征函数展开式计算电磁波电阻率的测井响应,考察井眼内仪器偏心对测井响应的影响.计算时采用径向成层圆柱形地层模型并假设在每一圆柱层内地层是均匀各向同性的,这样每层介质内的电磁波是对称的柱面波和各阶非对称波的叠加.计算结果表明:仪器偏心的影响随频率的升高而增加;对于电阻性(电导性)钻井液,地层电阻率越低(越高)越需要对仪器偏心的影响进行校正.     

井周界面电磁散射探测数值模拟

依据电磁散射理论,模拟电磁散射对地层界面响应,探讨电磁波测井"向前看"能力。根据电磁场分布特征,将接收天线对称分布在发射天线两侧,对比接收天线信号差异,获取井旁界面电磁散射信号;在不同供电频率、天线源距、电阻率对比度条件下,模拟天线分量信号的响应特征,分析其与地层界面关系及敏感性。结果表明:与现有测量方法相比,在更小的源距条件下,该方法利用电磁散射信号探测井旁界面,达到了更优的探测效果;仪器信号强度和探测范围受界面两侧电阻率及其差异的影响,并随着电阻率差异的增大而增大;将同轴和倾斜天线幅度差信号交会,根据交会数据落点位置,确定界面位置简单有效。     

油气生产井中瞬变电磁法接收技术研究

目的研究瞬变电磁法应用于油气生产井测井领域时,接收线圈的瞬变电磁响应特征,为生产井瞬变电磁法接收线圈的参数设计提供理论依据。方法通过对井中接收线圈等效电路的理论分析,详细讨论了斜阶跃波激励下,接收线圈上一次场与二次场的变化规律,深入研究了井中全程瞬变电磁响应的过渡过程及其影响因素。结果接收线圈过渡过程的存在,使一次场响应在感应段和衰减段均发生了畸变,而二次响应则在发射电流关断后出现幅值变小、达到极大值的时间延迟等现象。为缩短线圈的固有过渡过程,应采用接入匹配电阻的方法使接收线圈工作于临界阻尼状态,同时尽量增大线圈的阻尼系数。结论该方法为井中瞬变电磁响应信号的正确判断与识别奠定了良好基础。     

随钻电磁波测井响应函数理论及探测特性

为研究随钻电磁波测井响应探测特性,基于Born几何因子近似方法,推导各向异性介质中随钻电磁波测井响应函数,用于刻画各向异性地层中信号空间分布特征,以有效分析幅度比和相位差信号的敏感性.在此基础上定义径向及纵向积分几何因子,分析信号频率、地层电阻率及线圈距对探测能力的影响.结果表明:幅度比和相位差信号空间分布规律相似,幅...     

径向非均匀介质中的电磁测井响应

通过求解圆柱坐标系中电场强度的赫姆霍兹方程,导出了径向非均匀介质中电磁测井的响应函数的一般表达式.数值计算结果表明,套管厚度的微小变化对电磁测井响应影响明显.不同电导率金属套管的电磁测井响应分析表明,套管电导率越高,接收线圈上的电场响应幅度越小.讨论了套管磁导率变化的电磁测井响应特征,结果表明:套管磁导率越高,电磁波信号越难穿过套管,响应信号幅度越小.因此,在套管井电磁测井技术中,应尽量选用非磁性或弱磁性套管.     

基于探地雷达的水库坝基渗漏正演模拟

水库坝基渗水将带来溃堤的风险,造成水资源浪费及生命财产的损失,针对现有技术无法确定坝体渗水洞坐标的实际情况,提出采用探地雷达对坝体进行日常检测。利用时域有限差分法(FDTD)对在二维空间进行FDTD按照Yee氏网格离散处理的原理,得到其电磁分布方程,基于水库坝基的实际构造,建立了空气层、混凝土层、黏土层及两个渗水洞的理想模型,并依据理想模型建立了带有石灰岩干扰点的混凝土层干扰模型。利用MATLAB实现系统架构,并进行正演模拟。结果显示:探地雷达可以用于较深目标体探测,通过改变探地雷达电磁波中心频率,并对比50,100和200MHz三种频率雷达电磁波的检测频谱,又对带干扰模型进行了模拟,验证了100MHz频率雷达电磁波,用于复杂地形的检测效果更优。     

井中偶极声源激励下的反射声场影响因素分析及仪器关键参数优选

根据远探测测井的实际背景,利用三维有限差分数值模拟方法精确考察井中偶极声源条件下声源激发频率、反射界面水平位置、地层界面倾角及偶极声源偏振方向对反射横波幅度的影响。结果表明:偶极横波远探测测井仪的最佳工作频率应选择在井孔挠曲波的截止频率以下,可解决来自地层深部的反射信号相对于沿井传播的直达波信号过于微弱的问题。按照现有的仪器范围设置(源距小于4m),可有效地探测地层倾角为40°～90°的井旁反射体。     

感应测井仪器响应特性与地层关系研究

通过对感应测井仪器响应函数和视电阻率对地层参数的相对偏导数曲线的考察，本文提出一种考察感应测井仪器响应特性的新方法，发现测井仪器的响应特性不仅与仪器自身结构有关，而且与所测量的地层性质有关，对于仪器设计和地层纵向边界位置的确定提供了理论依据，该方法也可以推广应用到其它电磁感应测井仪器。     

随钻声波测井关键技术研究进展

声波测井技术作为地层评价的重要手段已经逐步从电缆测井向随钻测井过渡,未来随钻声波测井在油气勘探开发中将发挥重要的作用。以随钻声波测井关键技术为主线,综述了近年来在随钻四极子发射换能器、隔声体设计、接收声系及波形反演方法等方面的研究进展。研究结果表明耐高温高压的非充油型随钻四极子发射换能器具有机械安装简单、造价低等优点;钻铤变径隔声结构具有良好的隔声效果,可以减小泥浆对钻铤内壁凹槽的冲蚀影响,增加仪器的使用寿命;长条管状接收声系设计方案能够很好的降低钻铤波的干扰,易于安装和维修维保;数据反演方面重点是如何解决随钻地层各向异性评价难题。下一代的随钻声波远探测技术研究有望实现从近井壁探测拓展到远距离探测的跨越,为井旁地质构造探测、地质导向等提供帮助。     

濮阳台电磁波异常与地震活动关系的研究

介绍了台站所处的地震地质环境条件及电磁波观测仪器基本情况。对濮阳市地震台电磁波观测资料进行了分析研究。结果表明 ,电磁波异常对 10 0km范围内的M 13.0级以上地震及 30 0km左右Ms5 .0级以上地震和 10 0 0km左右的Ms6 .0级以上地震有很好的对应关系。电磁波异常是一种地震前兆短临异常 ,异常一般在震前几天到五十几天出现 ;异常幅度大 ,异常易于识别 ;地震多发生在异常结束之后或异常高值回落的过程中。濮阳台曾依据电磁波异常变化 ,成功地进行了两次地震短临预报 ,地震三要素均在预报范围之内。     

侵入条件下的双侧向测井影响因素分析

基于有限元方法分析了侵入条件下多种因素(围岩、层厚、侵入带等)对双侧向测井响应的影响,并在电热耦合场条件下,详细分析和模拟了井径对测井响应的影响.结果表明:目的层厚度较小时,仪器响应受上下围岩影响较大;当围岩电阻率与目的层电阻率相差较大,并且目的层厚度等于仪器电极距时,视电阻率曲线产生一个明显的反冲;侵入浅时曲线受侵入带和原状地层的综合影响,侵入的加深使曲线趋近于无侵高阻地层响应;随井径增大,仪器响应受井眼影响加重,井壁温度减小使仪器响应更易受井径变化影响.对测井曲线影响因素的分析可以指导在现场测井中应用曲线的形态特征进行储层评价,同时也为分析测井响应提供了理论基础.     

阵列电磁传感器测量响应特征研究

通过正演仿真和实验测量,获得阵列电磁传感器测量数据。研究电磁流动成像测井测量响应特征。首先,利用有限元分析软件建立阵列传感器和流体分布的仿真模型,获得仿真测量数据,分析仿真测量响应特征。其次,利用研制的电磁流动成像测井实验仪进行模拟流动实验,获得实验测量数据,分析实验测量响应特征。最后,比较分析相同流体分布情况下仿真数据和实测数据特征的异同点,获得阵列电磁传感器的测量响应特征。结果表明,电磁流动成像测井响应信号具有与流体分布密切相关的特征,可以通过特征分析来确定流体分布。     

采用混合法和递推矩阵算法模拟层状介质中随钻电磁波电阻率测量仪器的响应

将混合法与递推矩阵算法相结合计算轴对称条件下二维层状介质中随钻电磁波电阻率测量仪器的响应。根据层界面处电磁场的连续性条件得到确定所有待定系数的矩阵方程组并通过递推方法快速求解,以摒弃繁琐的上行波和下行波模式并避免指数增加项的出现。利用上述算法分析井眼、侵入和钻铤凹槽对随钻电磁波电阻率测井响应的影响。结果表明,由于金属钻铤的存在导致井眼内钻井液所占空间相对变小,从而使钻井液对接收线圈响应的影响变小;钻铤凹槽对随钻电磁波电阻率测量仪器相位差和幅度比的影响可忽略不计,但对单个接收线圈处电磁信号的相位和幅度产生明显影响,并且对幅度的影响大于对相位的影响。