基于正交采样的随钻电阻率测量响应特性

地层电阻率参数的精确测定是随钻电磁波电阻率测井仪器测量的关键,其测量的核心在于感应电磁波信号幅度比和相位差的计算。针对幅度比和相位差准确计算需求,采用正交采样方法,对相邻接收线圈处的感应电磁波信号进行预处理及正交采样,计算得到相邻接收线圈处感应电磁波信号的幅度比和相位差,并通过仿真实验分析线圈系结构穿过不同电阻率参数层状地层模型时相邻接收线圈处感应电磁波信号幅度比和相位差的响应特性,验证正交采样方法在幅度比和相位差准确计算方面的优势。结果表明:在感应电磁波信号数字采样时对每路信号进行多周期采样后取平均,提高了感应电磁波信号幅度比和相位差的计算精度;另外,通过正交采样方法对每路信号间隔T/4后进行采样,提高了计算速度。采用该方法能够满足随钻电磁波电阻率测井仪器对实时性的要求。     

基于时序等效采样的随钻电磁波测井检波系统

在随钻测井过程中,由于待测信号受到外界及测井仪器的电磁波辐射造成的电磁干扰,无法准确获取地层信息。为此,提出一种基于时序等效采样的随钻电磁波电阻率测井仪器检波系统,介绍了该系统的原理、特点、电路实现以及实验数据分析。实验表明,该检波系统能有效提取地层幅度比和相位差信息,进而求取地层的幅度比电阻率和相位差电阻率。通过FPGA实现硬件相位检测算法,提高了随钻电磁波电阻率测井仪器的检测速度和检波精度。     

随钻电阻率测井的固定探测深度合成方法

针对随钻电磁波电阻率测井仪原始曲线探测深度不确定的问题,开展了将原始测井结果合成为具有固定探测 深度曲线的研究。研究中首先采用了一种简单快速的迭代反演算法进行曲线的围岩校正处理,之后利用高斯牛顿梯 度下降反演算法对每层地层进行三参数反演,获得地层的侵入带电阻率、侵入半径和地层真电阻率,再根据提出的伪 源距概念,利用获得的三参数绘制探测深度与源距、源距与视电阻率的关系图版,最终通过插值获得具有固定探测深 度的测量曲线。通过一系列数值模拟发现,合成后的不同探测深度曲线在有侵地层中出现有规律的分离现象,该现象 与地质特征吻合很好,相比原始曲线能更直接地反映地层侵入特性,说明本方法能够提升该类仪器的应用效果,可以 与阵列感应曲线进行对比,方便地质解释人员做出更准确的地层评价。     

径向成层介质的Green函数及其在随钻电磁波电阻率测量中的应用

采用递推矩阵方法计算径向成层介质的Green函数,根据圆柱形层界面处电场和磁场的连续性条件得到确定待定系数的矩阵方程组,并通过递推方法快速求解.采用将变型Bessel函数的指数项单独列出的方式有效地解决了Green函数计算中的上溢问题.用得到的Green函数对随钻电磁波电阻率测量仪器进行数值模拟,分析钻铤的影响规律、井眼校正方法和仪器的径向探测深度.结果表明,只须改变方程组中源项元素的位置,可以方便地得到源点和场点在任意层时的Green函数,形式简洁,易于编程.在仪器测量范围内金属钻铤对随钻电磁波电阻率测量仪器的影响可近似视为恒定,在井眼直径较小且钻井液电导率较低的情况下无须对随钻电磁波电阻率测量仪器进行井眼校正,仪器的径向探测深度并非只取决于仪器参数,也与侵入带电导率、地层电导率以及井眼因素有关.所得到的结论可为随钻电磁波电阻率测鼍仪器的研制和使用提供理论指导.     

应用小波分析改善随钻电阻率测量的纵向分辨率

为了提高随钻电阻率测量的纵向分辨率 ,提出了一种基于小波变换的数据处理方法 ,该方法应用多尺度分析对随钻电阻率测井数据进行分析与处理 .介绍了小波变换和多尺度分析的基本概念 ,并对随钻电磁波电阻率测量数据的频谱进行了深入的研究 ;分析了影响测量纵向分辨率的主要因素 ,给出了用小波变换对信号进行多尺度分析的方法 .数值模拟结果表明 ,该方法可以有效地改善测量的纵向分辨率 ;与实际测井数据的对比说明 ,处理后的分辨率已经接近高分辨率电缆电阻率测量的水平 .现场应用表明 ,该方法对改善随钻电阻率测量的纵向分辨率是十分有效的 ,为地层评价提供了更为有利的工具 .     

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。     

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.     

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。     

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。     

基于倾斜发射-倾斜接收仪器结构进行随钻地质导向与地层各向异性评价

由严格的电磁理论出发,分析不同仪器结构探测信号的方位敏感性和对电阻率各向异性的敏感性,结合目前主要方位电磁波仪器设计,提出倾斜发射-倾斜接收的仪器结构,分析该仪器结构的信号测量特征、地质导向能力与各向异性评价能力。针对仪器测量信息,建立距地层界面距离反演算法,实现仪器距地层界面距离与地层电阻率的实时反演。理论与测试结果表明:倾斜发射-倾斜接收的仪器结构具有良好的方位敏感性,地质信号响应(相位差与幅度比)与仪器距界面距离具有良好的线性关系,可以实现任意地层条件下仪器与地层相对倾角、方位角、水平电阻率与垂直电阻率反演。新型仪器能很好地为地质导向与地层评价提供技术支持。