交流电测井响应的积分方程解法

计算三维不均匀介质中测井响应的最常用的方法是有限元素法和有限差分法。这两种方法的缺点是数据点遍布整个三维空间,因而计算数据量大,并造成计算上的困难。文中提出一种适用于交流电测井响应计算的积分方程,它的数据点只分布在不同介质的分界面上,数据量大大降低,有利于进行数值计算。     

矢量有限元素法在随钻电阻率测井模拟中的应用

在三维非均匀介质中,提出一种新型的矢量有限元素法(FEM),用来模拟随钻(LWD)电阻率测井仪器的响应。在斜井和水平井中,成层的介质空间被离散成多个四面体单元,每个四面体有6个矢量棱边元。在三维地层模型中,未知数个数可以超过一百万个,采用代数多重网格结合多重前线解法,使用个人计算机即可求解这样大规模的线性方程。通过已发表的时域有限差分法(FDTD)的数值结果和实际测井数据,对仿真结果的有效性进行了双重验证。由此开发的算法已应用到模拟井眼、偏心、倾角、围岩校正和其他一些三维的测井响应中。所提方法也能为LWD电阻率测井仪器的设计提供理论支持。     

井条件下的几何因子理论

本文论述了有井和无井时多层介质的测井响应与两个无限均匀介质的界面响应之间的关系。将分层均匀地层的测井响应化简成关于各层物理特征的代数方程,并定义了各种测井方法的几何因子和井条件下的几何因子,提出了该几何因子的计算方法及实际应用时的成立条件,并给出了验证实例。     

随钻电磁波传播测井传感器参数优化设计

 随钻电磁波传播测井是随钻测井系列中最重要的一种测井方法,它通过记录电磁波信号的幅度比和相位差来反映地层介质信息。不同的频率、源距的测井仪器参数会产生不同的测井响应特性,选择适当的传感器参数能够提高其探测效率。应用有限元法对非均质地层进行正演模拟,得到随钻电磁波传播测井方法的纵向分辨率与径向探测深度。采用神经网络的方法辅助传感器参数优化设计,计算不同地层电阻率、频率、源距的纵向与径向函数。通过计算值分析得到优化后的传感器参数,并计算新传感器参数的视电阻率正演响应。计算结果虽然与正演计算数值有一定误差,但误差很小,并且在可以接受的范围内。随着正演模拟样本的增加,神经网络的方法能够有效辅助参数优化设计,降低计算次数。设计的新型传感器够有效反映地层电阻率。     

用边界元素法计算直流电测井响应

从三维稳恒电流场问题的边界积分方程和基本解出发，导出了轴对称条件下的边界元方程，得到了普通电阻率测井和侧向测井响应计算的实用算法，并计算了几种简单测井响应问题，结果表明，该方法可以用于复杂条件下的直流电测井响应的计算。     

薄互层疏松砂岩储层时移地震AVO研究

针对薄互层疏松砂岩油藏特征,提出了基于各向异性介质理论的时移地震AVO响应分析方法。利用测井数据和实验室岩石物理测量数据,确定了适合目标油田储层的高孔低胶结岩石物理模型,利用移动平均法计算薄互层油藏Backus参数,从而计算岩石弹性参数变化和分析Thomsen参数变化,计算各向异性介质界面反射和透射系数,利用测井资料合成角道集,分析了油藏含油饱和度和压力变化时的时移地震AVO效应。模拟数据分析表明,疏松砂岩对油藏有效压力变化十分敏感,含油饱和度与压力变化时,PP波和PSV转换波的时移地震AVO响应是不同的。研究表明,地震模拟是进行时移地震可行性分析和有效区分油藏压力与含油饱和度变化的重要工具,对于充分挖掘我国油田潜力具有重要意义。     

基于三种常规测井方法的有机碳含量评价

由于取芯数量有限,导致所获得的岩心不能反映储层内有机碳的连续变化情况,严重影响了岩心分析法评价总有机碳含量的精度。而采用测井方法评价页岩有机碳含量,可以减少因有机质分布的非均质性和岩样的代表性带来的室内岩心分析误差。为进一步优选利用测井数据评价有机碳含量分析的方法,本文在分析含有机质页岩的测井响应特征基础上,选取了四川盆地某页岩气藏区块多口井的数据,运用测井评价方法分析总有机碳含量。分别使用岩性密度测井单因素计算模型、自然伽马单因素计算模型和声波电阻率多因素计算模型的评价总有机碳含量,对比3种模型的评价结果,可以得出以下结论:(1)密度测井单因素法在页岩储层中容易受到扩径的影响;(2)自然伽马单因素计算模型由于考虑因素少导致准确度较低;(3)声波电阻率多因素法有这很大的主观性,因为人为确定页岩"基线",不便于操作。本文提供了计算和评价页岩有机碳含量方法和思路。     

用边界元素法计算直流电测井响应

从三维稳恒电流场问题的边界积分方程的基本解出发，导出了轴对称条件下的边界元方程，得到了普通电阻率测井和侧向测井响应计算的实用算法，并计算了几种简单测井响应问题，结果表明，该方法可以用于复杂条件的直流电测井响应的计算。     

三层媒质中的镜像法及其在普通电阻率测井中的应用

将二层媒质中的镜像原理推广到三层媒质,建立点电流源位于任意位置时三层媒质中的电位计算解析公式,应用于计算三电极梯度电极系在三层地层中的测井响应。归纳总结测井响应特征与三电极在地层中的位置关系。电位与三层媒质镜像源的关系揭示了测井响应机理。利用COMSOL有限元软件数值计算验证了三层媒质镜像原理计算三电极梯度电极系测井响应的有效性。三层媒质镜像原理可用于获取各种电极系测井在三层导电媒质中的响应计算解析式,为电极系参数设计和响应特征分析提供理论依据。     

普通电阻率测井的数值模式匹配解法

应用数值模式匹配理论计算了由任意多个轴对称多层径向不均匀介质叠加而成的地层中的普通电阻率测井响应。这种方法把二维数值问题转化为一维解析解和一维数值解的结合。因此大大减少了计算量。文中给出了反射矩阵和透射矩阵的递推公式，还提出了一种新的基函数。计算结果表明，该方法与有限元法相比具有运算效率高的优点，这种快速算法将对横向测井资料的反演在现场测井解释中应用有积极的推动作用。     

二维、三维模型碳纳米管场发射场强计算的比较研究

在计算碳纳米管场发射显示器中电场强度时,为了提高计算效率,许多资料将三维空间的场发射简化为二维模型进行计算,为了比较分析使用二维模型和三维模型计算结果的差异,建立了二维模型单根碳纳米管、三维模型单根碳纳米管和单碳纳米墙3个模型,应用Ansoft Maxwell有限元数值仿真软件进行了仿真,计算结果表明:二维碳纳米管场发射模型的仿真结果代表的三维空间实际情况为碳纳米墙场发射,而不是真正的三维空间碳纳米管场发射。对于单根碳纳米管,用二维模型计算的碳纳米管尖端电场强度仅为三维空间碳纳米管尖端电场强度的1／4。     

三维电磁辐射问题混合阶矢量基有限元完全匹配层方法的研究

提出了一种用于3-D电磁辐射特性分析的快速有限元方法。该方法将混合阶矢量基函数与有限元完全匹配层方法相结合,将场矢量分布稀疏的完全匹配层区域采用混合阶矢量基函数的低阶部分,将场矢量变化剧烈的天线体附近区域采用混合阶矢量基函数的高阶部分,从而在保证计算精度的前提下,实现大量减少单纯使用高阶矢量有限元完全匹配层方法的矩阵方程维数和计算时间,提高计算效率的目的。数值算例验证了该方法的正确性和有效性。     

三维电磁辐射问题混合阶矢量基有限元完全匹配层方法的研究

提出了一种用于3-D电磁辐射特性分析的快速有限元方法。该方法将混合阶矢量基函数与有限元完全匹配层方法相结合,将场矢量分布稀疏的完全匹配层区域采用混合阶矢量基函数的低阶部分,将场矢量变化剧烈的天线体附近区域采用混合阶矢量基函数的高阶部分,从而在保证计算精度的前提下,实现大量减少单纯使用高阶矢量有限元完全匹配层方法的矩阵方程维数和计算时间,提高计算效率的目的。数值算例验证了该方法的正确性和有效性。     

电动车用轮毂电机场路耦合分析

针对电路模拟法和电磁解析法难以准确计及铁磁材料磁导率非线性的影响,以及磁场有限元法难以分析外电路为非标准正弦激励等问题,采用场路耦合法分析电动车用轮毂电机特性,将电磁场有限元方程与外电路方程联立求解,充分考虑外电路中时间谐波电流等非线性因素对磁场的影响,实现电磁场量和电气量的直接耦合。推导轮毂电机电磁场与外电路耦合离散方程、机械运动方程以及功率损耗方程,计算其负载感应电动势和功率损耗,对比分析磁场有限元法和场路耦合法计算结果的差异,并研究轮毂电机功率损耗密度的分布规律。分别采用磁场有限元法和场路耦合法计算在不同工况运行时电机的效率特性,通过样机实验对比分析,结果表明:场路耦合法计算结果更准确,证明所用分析方法的正确性。     

向量场问题的数学模型

文章主要是对有界区域D中的有限点进行了研究。根据不同向量场向量的实验数据,建立了数学模型,求出了有界区域D中有限点与其对应向量的函数关系式,并对结果进行了检验。     

基于scan-buffer三维不规则数据场的直接体绘制技术

针对三维有限元模型不规则数据场的特点 ,在直接体绘制算法的基础上 ,提出了一种基于scan buffer、适合多种有限元单元类型的算法 ,讨论了数据场到密度场不同的映射函数对绘制效果的影响 ,提出了适合于有限元数据场的几种映射模型     

传热场问题的界面元法

用界面元法求解场问题,导出了求解三维不稳定温度场的界面元计算公式,这些公式适用于连续及不连续温度场,能反映介质可能存在的温度不连续性,较以往数值方法具有精度高、基本未知量少、适用于任意形状单元的优点,为温度场与位移场、应力场的耦合奠定了基础。     

一类高维非线性反应扩散方程有限差分格式的稳定性

 利用增量未知元方法,对一类高维非线性反应扩散方程,建立具有增量未知元的有限差分格式,并利用非线性Galerkin方法讨论该差分格式的稳定性。通过对该格式的稳定性分析,说明和古典差分格式的稳定性相比较,带有增量未知元的有限差分格式的稳定性得到了提高。     

大型水轮发电机电磁场模型及其对温度场的影响

为了准确分析大型水轮发电机的损耗和发热问题,分别建立了2维稳态电磁场、运动电磁场和场路耦合的有限元模型,并以1台36MW贯流式水轮发电机为例,对转子铁芯损耗和阻尼绕组损耗进行了计算。在此基础上,结合3维温度场有限元计算,分析了3种不同电磁场模型对转子热源和温度计算结果的影响,并与试验数据进行了对比。结果表明,场路耦合模型计算精度更高,额定工况时每根阻尼条的损耗不等,背风面阻尼条的发热明显大于迎风面的阻尼条,转子最高温度位于阻尼绕组而非励磁绕组。研究结果对提高大型水轮发电机转子损耗和温度场的计算精度以及设计、运行的可靠性具有参考价值。     

基于三角形网格的无量纲最小二乘有限元法及其应用

利用最小二乘有限元法计算二维流体场需要采用四边形网格，而仅采用四边形单元剖分含有角环、圆角和尖角等复杂结构的电力装备二维仿真模型时往往出现网格畸变。为此，本文提出了一种基于三角形网格实现最小二乘有限元的方法，即在三角形剖分网格上再处理得到四边形网格，从而实现最小二乘有限元法计算流体场。为验证所提方法的有效性，论文分别对方腔模型和带有角环等复杂结构的变压器单分区模型进行了数值计算，并分别与规则四边形网格下的最小二乘有限元法和Fluent计算结果进行对比。对比结果表明本文所提出的网格处理方法可以实现含有复杂结构电力装备的二维流体场仿真。