金属套管对多分量井间电磁响应的影响

采用柱状成层各向异性介质中并矢Green函数的解析式模拟当发射井含金属套管时多分量井间电磁场的响应,并系统分析金属套管对井间电磁信号不同分量的影响规律。计算结果表明,金属套管的存在导致井间电磁信号所有分量的幅度衰减和相位延迟。在固定套管参数和发射频率的前提下,不同分量的幅度衰减与相位延迟分别具有相同的数值且保持恒定,与线圈系位置和地层电导率无关。频率越高,套管厚度越大,套管磁导率和电导率越大,金属套管导致的幅度衰减和相位延迟越明显。针对发射井、接收井单井或均含有金属套管的情况,在对井间电磁测量数据进行反演时采用该解析方法即可事先消除金属套管的影响。     

利用径向成层介质的Green函数和积分方程模拟含金属套管井间电磁场的响应

将径向成层介质Green函数的递推矩阵方法与积分方程的BCGS算法结合,模拟含金属套管轴对称二维井间电磁场的响应。计算结果表明,金属套管的存在导致井间电磁信号的强度变弱,且金属套管对井间电磁信号强度的衰减作用随频率的升高而增大。金属套管对磁感应强度幅度的影响近似恒定,与地层电导率无关。金属套管亦引起井间磁感应强度相位的变化,从而导致井间磁感应强度的实分量和虚分量存在"平移"现象。当套管电导率很小时,其对井间电磁信号的影响可忽略不计。当套管电导率增大到某一临界值时,井间磁感应强度将出现快速变化,该临界值与频率有关,频率越高临界值越小。     

模拟过套管电阻率测井响应的递推矩阵方法

采用递推矩阵方法计算过套管电阻率测井响应的修正传输线方程,并模拟不同地层模型的测井响应,考察水泥环、电极距、套管非均匀性等因素对测井响应的影响。该方法在传输线方程系数中考虑径向含多个界面地层的影响,可以给出轴向呈层状、径向阶跃变化地层模型的电势分布,具有计算量小、易编程、无溢出等优点。模拟结果表明:递推矩阵方法具有很强的地层界面轴向分辨能力;低电导率水泥环对高电导率地层的测井响应产生更为明显的影响;径向存在多个地层界面时计算结果为径向各层电导率的综合反映;套管变薄或变厚对测井响应都有一定影响且测井异常发生在套管突变点附近;电极距对测井结果亦产生影响。     

套管对井间电磁测井的影响规律研究

由于金属套管对电磁场有屏蔽作用,且接收到的信号是金属套管和地层耦合后的总信号,使得井间电磁测井在信号的发射和接收方面遇到了很大的困难。为了提高套管接收的信号质量,利用comsol软件研究了发射电流、频率、地层电导率、井间距离对接收信号的影响规律。对2根4m长的套管进行模拟仿真,仿真结果表明:接收套管接收到的信号随着给发射套管施加电流的频率的增大而减小,随着套管间距离增大而减小,随着地层电导率的增加而减小,随着发射电流的增大而单调递增。     

感应测井的复视电导率的响应特性

感应测井的实部视电导率（也叫Ｒ信号）与虚部视电导率（也叫Ｘ信号）构成复视电导率。在给出这两种视电导率定义之后，利用解析解和数值模式匹配法计算了几种地层的感应测井的两种视电导率响应曲线。得出的主要结论有：虚视电导率对实部视电导率起一定的趋 肤效应补偿作用；虚部视电导率的探测深度大于实部视电导率；井眼对实部视电导率的影响较大；实部视电导率的纵向分辨率估于虚部视电导率；当线圈系穿过的地层磁导率有变化时，     

空圆形隧道中电磁波的传播特性

给出了空圆形隧道中电磁波传播的衰减率计算公式及波模方程,采用数值分析的方法求解了波模方程,得出的主要结论有：采用传统的金属波导的处理方法在隧道的电导率较高时得到的电磁波衰减率是正确的：频率越高,空圆形隧道中的电磁波的衰减率越小;隧道半径越大,越有利于电磁波的传播;对于IE波模,隧道的介电常数和磁导率的变化对电磁波衰减率变化的影响不大,对于TM波模,隧道的介电常数或磁导率越大,电磁波衰减率越大。     

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。     

感应测井的频域反褶积方法

常规的反演方法是对感应测井资料进行线性反褶积。由于感应测井获得的响应曲线是地层非线性时变滤波的结果,所以,感应测井响应可随地层电导率发生非线性变化。用相量反褶积方法分别设计出实部信号和虚部信号所对应的反滤波因子,对反映测井响应随电导率非线性变化的非线性函数进行了拟合,用设计出的滤波因子及被拟合出的非线性函数对模拟相量感应测井资料进行了相量反褶积。处理结果表明,围岩效应和趋肤效应基本被消除     

过套管电阻率测井技术研究

应用改进的传输线方程法,研究了过套管电阻率测井的模拟响应、微弱信号检测量级,分析了环境因素对测试结果的影响.在正演模拟的基础上,采用油田真实套管建造了一套过套管电阻率测井微弱信号检测试验装置.研究了微弱信号高精度的数据采集技术,成功地检测到试验装置中的纳伏级信号,测得套管外试验介质的电阻率.该技术方法的试验成功,对过套管电阻率测井仪器的研制具有借鉴意义.     

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。     

套管井电阻率测井方法及其影响因素分析

根据电磁场理论和中场区电场分布特点,建立套管井地层电阻率测井(CHFR)测井响应方程,用传输线理论分析了套管井测井数值计算的可行性,分析了水泥环、地层电阻率、套管厚度等因素对测井响应的影响.结果表明,低阻地层水泥环对测量结果的影响较大,电位二阶微商与地层电阻率成反比,随套管厚度的增大下降较快,特别是小于4mm时下降更快.     

井下套管参数检测

研究了利用超声固井质量检测仪所采集的井壁信号数据进行套管参数（包括套管内径、椭圆度、厚度及套管接箍位置等）检测的原理及方法，可以图像的形式直观显示．理论研究和实际测井资料处理效果表明该方法是有效的，从而能充分发挥该仪器的多种功能，大大降低生产测井成本．     

套管井不同胶结状况下声波测井响应及其时频特征

利用自制的模型井,在实验室内研究了套管井第一界面不同类型的水泥胶结窜槽的声波测井响应特征,基于Choi Williams内核的Wigner Ville分布,对该声波测井响应进行了时频分析。结果表明,发射和接收探头同时处于胶结良好区域或者发射和接收探头之间存在夹角小于180°的周向窜槽时,时频分布图中具有3个幅度不等的能量峰,能量分布范围比较宽;当发射和接收探头之间存在夹角大于180°的窜槽时,时频分布图中仅有2个能量峰。发射和接收探头之间未胶结区域越不规则,其能量峰越不容易区分。当发射和接收探头同时处于自由套管内时,仅有1个幅度较高的单一能量峰,并且其能量分布范围(对频率)减小。     

脉冲中子-中子测井影响因素的数值模拟

利用蒙特卡罗方法建立各种条件下的套管井计算模型,模拟相应的热中子时间谱,进而计算地层宏观吸收截面.模拟结果表明:地层的宏观吸收截面随着孔隙度和含水饱和度的增加而增加,且源距越小、地层水的矿化度和泥质含量越高、套管的尺寸越大、仪器越居中、俘获截面越高的岩性地层条件下,地层的宏观吸收截面值也越大;套管壁厚和水泥环对地层宏观吸收截面没有影响,但套管壁越厚、水泥环厚度越小,热中子总计数越低.利用脉冲中子测井数据确定地层含水饱和度时应对各种影响因素作相应的校正.     

过套管电阻率测井微弱信号检测时域方法

过套管电阻率测井是一项重要的测井技术,该项目的一个难点为微弱信号的检测.采用了一种微弱正弦信号检测时域处理方法,并详细阐述了时域法微弱信号检测的测量原理,同时给出了过套管电阻率测井微弱信号检测的仿真试验结果.研究结果表明:在该领域,用时域方法处理信号在最低信噪比工作门限达到-20dB时,可以达到很高的检测精度.     

海域天然气水合物开采的井中可控源电磁监测三维正演模拟

为掌握海域天然气水合物在大范围开采过程中的分解范围和分解程度,应用有限元软件COMSOL,对采用井中可控源电磁方法监测天然气水合物开采过程进行正演模拟。通过构建含高阻天然气水合物储层的三维地层模型,在比较井中垂直源监测系统相对于传统拖曳式水平源优势的基础上,分析垂直源监测系统中金属套管、垂直源深度、频率、观测误差和噪声等参数对海底电场响应的影响。模拟结果表明,金属套管、垂直源深度和电流发射频率对井中电磁监测效果的影响较大,在有套管时,垂直源的布设深度应位于天然气水合物储层之下,并采用1Hz的低频发射电流;在小收发距时,监测系统的观测误差和噪声对有套管监测系统的性能影响不大。天然气水合物开采范围扩大时,井中垂直源监测系统可以确保海底接收器探测到相应的电场信号变化,并有效地识别开采范围的横向边界。因此,采用井中可控源电磁方法对海域天然气水合物开采过程进行储层动态监测是可行的。     

永磁球形电动机定子线圈座的应变分析

利用气隙磁通密度解析模型和洛仑兹力公式建立了球坐标系下空心定子线圈所受切向电磁力和径向电磁力的解析模型。利用定子壳体和线圈座的有限元模型计算定子线圈座在电磁力作用下的应变,分析了定子壳体厚度、线圈座连接杆长度和直径对应变的影响。最后利用有限元法和解析法对样机进行分析并对结果进行比较,验证了解析模型的正确性和准确性。分析表明,当定子壳体厚度和连接杆直径线性减小而连接杆长度线性增大时,定子线圈座在电磁力作用下产生的应变量在一定范围内线性增加,然后显著增加。     

多功能超声成像测井仪设计

基于超声脉冲反射法测量原理,设计了一种多功能超声成像测井仪器,并介绍了该仪器测量的具体实现方
法。该仪器在裸眼井中采用成像测量模式可完成井眼内壁高分辨率成像测量;在套管井采用全波测量模式可同时完
成套损检测及水泥胶结质量评价测量。应用该仪器在实际裸眼井及套管井进行了测试,实测资料表明其在裸眼井中
可对井壁进行裂缝、孔洞、层理等地质构造分析;在套管井中可进行套管厚度成像、套管内外径成像及水泥声阻抗成像
等评价。该仪器可对套管腐蚀及第I 界面水泥胶结质量做定量评价。     

阵列侧向测井仪器的正演响应分析

为了进一步了解阵列侧向测井仪器在实际地层中的响应特性,在设计实现阵列侧向测井响应有限元数值计算基础上,考察了不同二维地层模型下目的层厚度和侵入深度变化对测井响应的影响.结果表明,阵列侧向测井的不同探测深度曲线分辨率匹配、层厚和测量模式不同,读数不同.侵入半径变化影响明显,除浅探测深度曲线外,其余曲线的侵入影响特性接近.高侵时,测量读数会乱序.不同的井眼、围岩、侵入和地层参数时侧向测井的仪器常数不同,将影响测井响应读数.     

偏心情况下方位声波固井质量评价测井数值模拟研究

在水平井或大斜度井段,套管和测井仪器由于重力作用通常存在向下偏心的现象,这会对方位声波固井质量评价仪(azimuthally acoustic bond tool, AABT)的测量响应造成干扰,使其不能有效判别水泥窜槽方位。利用三维有限差分算法分别模拟了仪器偏心和套管偏心情况下方位声波固井质量评价仪的测量响应,分析了偏心距离与各方位接收波形幅度之间的关系,并在此基础上提出了一种水泥窜槽方位测量校正方法。数值模拟结果表明：仪器偏心对AABT测量响应影响很大,难以从首波幅度分布曲线中直接获取水泥窜槽的方位。基于仪器偏心时在自由套管条件下的响应特征,可以实现对仪器偏心效应的校正。从校正后的首波幅度分布曲线中,可以准确地获得水泥窜槽的方位。套管偏心对AABT测量响应影响很小,通常可以忽略。研究成果为之后AABT实际资料的处理奠定了理论基础。