本文關鍵詞：貼壁式多頻電磁波測井設計及基礎研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：常規(guī)電測井以普通電阻率測井為代表。普通電阻率測井是基于地層導電性差異進行測量的，要求地層水具有一定的礦化度。與常規(guī)電測井方法相比，電磁波測井主要是根據(jù)介電性差異進行測量的�？赏瑫r獲得地層的介電常數(shù)和電導率，并且不要求地層水具有較高礦化度。電磁波測井可應用在油基泥漿及玻璃鋼套管的井中，，可應用在高電阻率水層、低電阻率油層及水淹問題中，在二、三次采油中具有不可忽視的應用價值。 電磁波測井技術自誕生以來便受到廣大關注，國內外都相繼研發(fā)出了不同頻率、不同天線排布的電磁波測井儀，而大部分儀器由于工作頻率單一，難以適應生產(chǎn)上的要求。市面上常見的電磁波測井儀器主要是美國的，目前為止，電磁波傳播測井儀的分類主要有單頻測井儀、雙頻測井儀及多頻測井儀。單頻測井儀以斯倫貝謝的EPT（發(fā)射頻率在1.1GHz）及DPT（發(fā)射頻率在25MHz）為代表。EPT探測深度淺，主要探測沖洗帶的介電性質，DPT受井中泥漿及地層電阻率影響，當二者滿足一定條件時，可以測量原狀地層的介電性質；雙頻儀器的典型代表如阿特拉斯的雙頻介電測井儀，由于發(fā)射頻率為47MHz及200MHz，介電常數(shù)頻散明顯，解釋比較困難。多頻電磁波測井儀頻帶寬，探測深度深，分辨率高，更適合油層探測。多頻電磁波測井儀以斯倫貝謝新近推出的新型陣列測井工具—介電掃描儀為代表，展現(xiàn)了巨大優(yōu)勢，適應生產(chǎn)上的挑戰(zhàn)，應用前景廣泛。介電掃描儀（ADT）發(fā)射頻率為20MHz到1GHz范圍內的四個離散頻率，此儀器能滿足介電頻散的多頻測量，提供多源距測量，并在同一位置處進行垂向和橫向的各向異性測量，解釋模型中研究了巖石結構，粘土等的影響，可提供孔隙流體分析，碳酸巖儲層分析等。 雖然我國在單頻和雙頻電磁波傳播測井儀方面取得了長足的發(fā)展，然而在多頻電磁波傳播測井方面，仍然處于起步階段，為此，重視和加大對多頻電磁波測井儀的理論研究，數(shù)值模擬及反演解釋等顯得尤為重要。本文結合新型電磁波測井儀設計了一種新型的帶極板的多頻電磁波測井裝置，同樣采用雙發(fā)八收的多源距測量以減小近井區(qū)域的影響；極板使得即使在井眼粗糙的情況下，儀器與井壁之間也能最佳接觸。 第一，本文進行正演模擬的關鍵性技術是包含亞網(wǎng)格的三維FDTD。受天線單元小尺寸限制，為保證計算效率，將計算區(qū)域分為主網(wǎng)格區(qū)、亞網(wǎng)格區(qū)，其中網(wǎng)格細化因子必須是奇數(shù)，天線單元等精細結構處采用亞網(wǎng)格，其他均勻地層區(qū)域采用粗網(wǎng)格。這樣既滿足了模擬的精度，又能節(jié)約計算機內存和CPU的執(zhí)行時間。 第二，天線作為多頻電磁波測井儀的一個重要組成部分，它起著發(fā)射電磁波和接收電磁波的作用。由于井徑等的限制，電磁波測井儀不能太大，結合當前諧振腔天線技術的發(fā)展，本文提出利用尺寸小、電磁輻射損耗低的介質諧振腔天線作為收發(fā)天線，并研究了諧振腔大小對接收信號的影響。 第三，測井數(shù)據(jù)受井下測量環(huán)境的影響，分析影響因素可指導實際測井中有效規(guī)避不利因素的影響。結合實際情況，文中主要研究了井眼因素對探測結果的影響。在地層為均勻介質條件下，分別研究了復雜條件下，四個離散頻率的影響情況，包括：1）井徑變化，井壁有起伏，孔洞的情況，所得幅度比、相位差的變化；2）井中泥漿電導率、介電常數(shù)變化對探測效果的影響；3）泥餅厚度對測量結果的影響。 第四，探測深度是測井中比較關注的問題。文中研究了此種排布的陣列天線的探測深度，四個頻率下幅度比、相位差所得最大探測深度可達50厘米。 第五，本文模擬出四個頻率時，針對兩種泥漿的轉換圖版。在相應泥漿條件下，可根據(jù)測得的幅度比、相位差查得地層對應的電導率、介電常數(shù)。由于頻散現(xiàn)象，隨頻率不同，介電常數(shù)、電導率與幅度比、相位差的依賴關系有所變化。 第六，測井中對地層分辨率要求較高，尤其是對油、水薄層來說。本文重點模擬含油-水界面的兩層模型、砂泥巖交互的地層模型，研究該極板式電磁波傳播測井儀在不同頻率、不同收發(fā)距對薄層的分層能力；此外對一個具有不同電阻率和不同層厚的標椎地層—Oklahoma模型進行模擬分析，檢驗貼壁式多頻電磁波傳播測井的分層能力。研究表明，如果僅關注分層效果，幅度比、相位差數(shù)據(jù)完全達到了需求；隨發(fā)射頻率增高，儀器對低電導率地層的靈敏度越高；地層界面處出現(xiàn)的犄角受頻率的影響，此儀器可以識別不足1英寸的薄層。
【關鍵詞】：多頻電磁波測井儀 介電掃描儀 諧振腔 亞網(wǎng)格 井眼影響 探測深度 轉換圖版 砂泥巖 Oklahoma地層
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：P631.811
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 論文研究的目的和意義12-13
• 1.2 國內外發(fā)展現(xiàn)狀13-15
• 1.3 本文研究內容及技術路線15-16
• 1.4 本文的創(chuàng)新點16-20
• 第二章 電磁波測井原理20-28
• 2.1 電磁波測井物理基礎20-23
• 2.2 電磁波測井測量基礎23-25
• 2.3 介電掃描儀（Dielectric Scanner）理論25-28
• 第三章 貼壁式多頻電磁波測井天線設計及研究28-40
• 3.1 諧振腔天線介紹28-31
• 3.1.1 分類28-30
• 3.1.2 諧振腔天線優(yōu)缺點30-31
• 3.2 諧振腔電磁輻射特點31-34
• 3.2.1 矩形諧振腔31-32
• 3.2.2 圓柱諧振腔32-34
• 3.3 極板天線及其輻射特點34-38
• 3.3.1 天線設計及說明34-35
• 3.3.2 單頻信號模擬35-36
• 3.3.3 脈沖源模擬36-38
• 3.4 諧振腔尺寸模擬38
• 3.5 小結38-40
• 第四章 電磁波測井中的時間域有限差分法40-52
• 4.1 直角坐標系下的有限差分40-44
• 4.2 FDTD 亞網(wǎng)格技術44-51
• 4.2.1 算法原理45-47
• 4.2.2 技術策略47-50
• 4.2.3 亞網(wǎng)格 FDTD 效果驗證50-51
• 4.3 小結51-52
• 第五章 貼壁式多頻電磁波測井基礎研究52-90
• 5.1 井眼影響52-71
• 5.1.1 井徑影響55-61
• 5.1.2 泥漿電導率及介電常數(shù)61-63
• 5.1.3 井壁起伏63-70
• 5.1.4 泥餅厚度70-71
• 5.2 探測深度71-84
• 5.3 轉換圖版84-88
• 5.4 小結88-90
• 第六章 特定地層響應研究90-108
• 6.1 兩層地層 油水90-98
• 6.2 砂泥巖地層98-103
• 6.3 Oklahoma 地層模型103-106
• 6.4 結論106-108
• 第七章 結論與建議108-110
• 7.1 結論108-109
• 7.2 建議109-110
• 參考文獻110-118
• 作者簡介及在學期間取得的科研成果118-120
• 作者簡介118
• 發(fā)表學術論文118-120
• 致謝120-121

【參考文獻】

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本文編號：303021