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。     

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。     

矿井瞬变电磁法接收端单向屏蔽

矿井瞬变电磁法由于受到全空间效应的影响,无法实现井下的定向探测,目前尚无从根本上解决该问题的方法。对采集信号进行单向屏蔽有望从根本上突破矿井瞬变电磁法定向探测的难题。本文通过理论计算、仿真模拟对不同材料和不同结构单向屏蔽装置的电磁场响应特征进行定量分析,确定单向屏蔽装置材料及结构设计参数,并通过物理实验验证屏蔽装置的单向电磁屏蔽效果。研究表明：通过仿真模拟得到锥形结构的坡莫合金屏蔽罩相对其他结构屏蔽装置有更好的单向屏蔽效果,能够在有效压制非探测方向干扰信号的同时,突出探测方向的有效信号;在锥形屏蔽罩高度不变的情况下,锥形屏蔽罩顶角越大,单向屏蔽效果越好。此外,仿真模拟得到的屏蔽方案经物理实验证实具有明显的单向屏蔽效果。     

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。     

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.     

雨季对发变电站接地系统安全性能的影响

采用数值计算方法分析了雨季对地网安全性能的影响。地网接地电阻随地表低阻层的厚度的增加而减小。当受影响的地表层的厚度从小于地网埋深变化到大于地网的埋深时 ,接地电阻的减小有一个跃变 ,接触电压将急剧减小 ,低于正常情况时的对应值。地表低阻层的厚度小于地网埋深时 ,将导致接触电压高于正常情况时的对应值 ,低阻层的电阻率越小 ,影响的程度也越大。低阻层将导致地表跨步电压小于正常情况时地网的跨步电压 ,有利于人身安全。但雨季形成的地表低阻层有可能导致接触电压的增加 ,必须综合考虑雨季对地网安全性能的影响。分析结果将为电力部门提供参考。     

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。     

随钻双感应测井仪器刻度响应研究

介绍一种随钻双感应测井仪器,利用三维有限元方法模拟实际仪器结构对仪器响应的影响,针对该仪器设计刻度环和刻度水箱,并探讨最优刻度环参数和水箱刻度校正系数。结果表明:钻铤和反射层是导致仪器响应非线性变化的主要因素,磁环主要导致仪器响应幅值增大。通过刻度环或水箱刻度,仪器响应和真实地层电导率具有较宽的线性响应范围。模拟结果可为随钻双感应测井仪器设计和刻度提供理论参考。     

倾斜线圈随钻电磁波电阻率测量仪器基本在地质导向中的应用

采用各向异性水平层状介质的磁偶极源并矢Green函数计算倾斜线圈随钻电磁波电阻率测量仪器的响应,分析井眼相对倾角和接收线圈倾斜角对接收信号幅度比和相位差的影响,以及传统仪器和新型仪器响应曲线角峰的性质.计算实例结果表明,与传统仪器相比,含有倾斜线圈的随钻电磁波电阻率测量仪器在定向钻井中能够更早地指示出地层边界的存在,从而可以更容易地调整钻井仪器使井眼保持在期望的地层内,因而具有更好的地质导向能力.     

水域大地电磁测深中水体对电磁场的影响

通过研究层状介质条件下水面与水底电磁场的关系,计算了电磁场的衰减关系式,获得水体对电磁场信号产生的衰减规律和在电磁信号分离采集的水域大地电磁测深勘探中对实测数据的改正方法。研究结果表明:频率越高、水体的电阻率越低,电磁场信号衰减越严重,但水体对电场信号和磁场信号的衰减特征不同,在同等条件下,磁场信号的衰减幅度远大于电场的衰减幅度,且受影响的频率范围也较宽,电场信号的衰减主要取决于水体本身的电阻率和深度,而磁场信号的衰减不仅与水体本身的电阻率、深度有关,还与水体下方介质特征有关,水下介质的电阻率越高,磁场的衰减越严重;在电磁信号分离采集的水域电磁测深勘探中,水域影响可忽略的条件是:使用MT法时水体深度应小于3 m,使用CSAMT法时水体深度应小于2 m。     

随钻方位电磁波仪器补偿测量方法研究

基于层状各向异性电磁场的解析解,对带有横向天线的方位电磁波仪器进行快速响应数值模拟。以胜利钻井工艺研究院的多频方位电阻率(AMR)仪器和贝克休斯方位电磁波电阻率(APR)仪器为例,对采用轴向发射、横向接收的测量单元分别进行单发单收、单发双收、双发单收以及双发双收的测量组合响应模拟,根据模拟结果对补偿测量的效果进行评价分析。模拟结果表明,单发单收测量单元能实现基本的方位电磁波的测量功能,但易受到地层环境的影响,使其应用受到一定限制。通过发射或接收补偿可以不同程度地消除仪器偏心、相对倾斜角以及电阻率各向异性的影响,使方位电磁波测量资料更好地应用于地质导向中。     

用柱状成层各向异性介质的并矢Green函数模拟多分量感应测井仪器的响应

采用递推方法得到柱状成层各向异性介质(横向各向同性)中并矢Green函数的解析表达式。该表达式可用于模拟柱状成层各向异性地层中任意点源(包括电流源和磁流源)的响应,地层数目可以任意,源点和场点的位置可以在任意地层中。利用上述表达式模拟含金属心轴和绝缘保护层多分量感应测井仪器在有井眼和侵入带各向异性地层中的响应。为提高模拟精度,考虑各分量线圈系的具体形状。将金属心轴作为一层介质处理,既可以考虑其电导率有限,也可以考虑其电导率为无穷大的情况。数值模拟结果表明,共面线圈系具有与共轴线圈系完全不同的响应特性。共面线圈系的响应特性更为复杂,对钻井液电导率、侵入带电导率、地层电导率、地层各向异性的变化更为敏感,且在很多情况下其响应会随这些参数的变化出现符号改变。此外,由于共面线圈系的同一响应可对应各向同性地层或各向异性地层的不同电导率,从而使得对测量数据的解释处理变得复杂。     

线圈法岩心复电阻率扫频测量系统研究

为了研究用不同测量方法所测得的岩石电阻率或电导率的异同及其关系 ,在实验室内研制了线圈法岩样复电阻率扫频测量系统。该系统可改变传统感应测井中以发射电流直接作为参考的方法 ,将发射电流移相一定的角度 ,从而解决了虚部小信号的检测问题。发射电流在低频时 ,短线圈距的线圈系对介质电导率的灵敏度低于长线圈距的 ;而在高频时结果则相反。试验表明 ,在室内用线圈法测量岩心复电阻率是可行的 ,而且被测信号幅度和相位均与岩石的电阻率有很好的对应关系 ,也更能真实地反映岩石的频散特性。同时 ,用线圈法测量的岩心复电阻率也可用来探测岩石中地层水的饱和度。     

用并矢Green函数的矢量本征函数展开式模拟多分量感应测井仪器的刻度

基于圆柱坐标系下径向成层介质中并矢Green函数的矢量本征函数展开式,模拟含金属心轴多分量感应测井的刻度。为提高计算精度,考虑各分量线圈系的具体形状。将金属心轴作为一层介质处理,既可以考虑其电导率有限,也可以考虑其电导率为无穷大的情况。计算结果表明,无论金属心轴存在与否,同一组线圈系的刻度电动势随刻度环中心点轴向坐标的变化规律完全相同,只是金属心轴的存在导致刻度电动势实部信号和虚部信号的强度均变小。不同分量、不同接收线圈阵列的刻度电动势随刻度环中心点轴向坐标的变化关系完全不同,且接收阵列越远,刻度电动势的最大值越小,其所对应的刻度环位置越远。     

Ku波段小型DBS径向线缝隙天线的分析

径向线缝隙天线（简称ＲＬＳＡ）是Ｋｕ波段卫星直播电视（ＤＢＳ）地面接收天线,ＲＬＳＡ天线的高增益、高效率、小口径、厚度薄的平板型紧凑式结构,代表了ＤＢＳ地面接收天线的发展趋势。本文论述了ＲＬＳＡ天线的结构特点,技术进展,并对口面场分布进行了分析。     

井下电磁中继传输技术研究及应用

 钻井过程中,可以通过随钻测量技术实时获取井下工程参数及地质参数。电磁随钻测量技术有着其他随钻测量技术难以比拟的优势,但其易受到地层电阻率的限制,导致电磁信号传输深度较浅,因此电磁信号的传输深度是电磁随钻测量技术发展和应用的最大制约因素。分析表明,采用中继传输技术是提高电磁信号传输深度最直接、经济的方法。为此,开展了井下电磁信号中继传输特性理论研究,确定了中继器电磁激励方式和天线结构,建立了井下电磁信号中继传输模型;设计了中继器开发方案。根据方案,完成了中继器工程样机的研制,并进行了现场应用实验。实验表明,采用井下电磁信号中继传输技术可有效提高EM-MWD 仪器的传输深度,每级中继器可以提高传输深度70%以上,从而使电磁信号的传输深度不再受制于地层电阻率,拓展了EM-MWD 仪器的使用范围。     

一种小型平面陷波超宽带天线

本文提出了一种应用于超宽带系统的带陷波结构的共面波导馈电小型平面超宽带天线.天线采用印刷电路板上的矩形贴片作为辐射单元,并由同一面上的共面波导(CPW)馈电,通过在矩形贴片上开一个C形槽来实现陷波功能,电磁仿真软件Ansoft HFSS10的仿真结果显示,合适地选择C形槽的尺寸可以调整陷波的中心频率和带宽.仿真及实验结果表明,该天线在3.1-10.6GHz工作频段内电压驻波比小于2,在5-6GHz范围内具有陷波特性,有效地阻隔了无线局域网(WLAN)系统对超宽带(UWB)系统的影响,在整个工作频段内有稳定的增益和良好的辐射方向特性.