【摘要】：隨著世界經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,對(duì)石油的需求也越來(lái)越大,對(duì)鉆井技術(shù)的研究顯得格外重要。隨鉆測(cè)井的關(guān)鍵技術(shù)是隨鉆信號(hào)的傳輸,目前電磁波傳輸越來(lái)越受到關(guān)注,采用電磁波傳輸操作簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn),傳輸速率較高,并且不受泥漿限制,可以適用于空氣、泡沫或者泥漿的欠平衡鉆井。本文采用有限元分析方法對(duì)隨鉆測(cè)井信號(hào)傳輸模型建模,從麥克斯韋方程組出發(fā),通過(guò)電場(chǎng)矢量在地層介質(zhì)中的波動(dòng)方程以及截?cái)噙吔鐥l件推出泛函表達(dá),采用基于圓柱坐標(biāo)系下的六面體剖分,更好的契合鉆井模型,在基函數(shù)的選擇上采用了高階疊層矢量基函數(shù),可以自由的控制基函數(shù)的階數(shù),在模型細(xì)致處或源區(qū)增加剖分網(wǎng)格,采用高階基函數(shù),遠(yuǎn)區(qū)地層稀疏剖分網(wǎng)格采用低階基函數(shù),這樣不僅可以提高計(jì)算精度,還可以加快計(jì)算速率。最后通過(guò)全域電場(chǎng)的展開(kāi)式得到所需的接收電壓。運(yùn)用有限元方法仿真分析不同情況下的電磁傳輸,優(yōu)化了采用絕緣間隙電壓激勵(lì)時(shí)絕緣段長(zhǎng)度,優(yōu)化了激勵(lì)結(jié)構(gòu)、中繼以及地面接收天線、中繼接收距離及頻率,對(duì)比水基泥漿與油基泥漿對(duì)隨鉆電磁傳輸?shù)挠绊?找到傾斜地層地面接收天線的最佳位置以及分析分層地層對(duì)于傾斜地層的影響,金屬套管、鉆桿貼靠金屬套管以及防噴器對(duì)于隨鉆電磁信號(hào)傳輸?shù)挠绊?為進(jìn)一步的隨鉆電磁傳輸研究奠定了基礎(chǔ)。最后介紹了海上測(cè)井信號(hào)傳輸系統(tǒng),采用有線傳輸與無(wú)線傳輸相結(jié)合的方式,在電磁波衰減嚴(yán)重的海水層中采用通信電纜傳輸,在海底地層中采用電磁波傳輸,并且分析比較得到在海底地面處采用螺旋線圈作為接收天線比線天線更好。
[Abstract]:With the rapid development of the world economy, the demand for oil is increasing. The key technology of logging while drilling is the transmission of signals while drilling. At present, the transmission of electromagnetic wave is paid more and more attention. The electromagnetic wave transmission is simple and easy to realize, the transmission rate is high, and it is not limited by mud, so it can be used in air. Underbalanced drilling of foam or mud. In this paper, a finite element analysis method is used to model the signal transmission model of logging while drilling. Based on Maxwell equations, the functional expression is derived from the wave equation of electric field vector in formation media and truncated boundary conditions. The hexahedron subdivision based on cylindrical coordinate system is used to better fit the drilling model. The higher-order laminated vector basis function is adopted in the selection of the basis function, and the order of the base function can be freely controlled. In the detailed or source region of the model, the meshes are added, the higher-order basis functions are used, and the low-order basis functions are used in the sparse meshes of the distant strata, which can not only improve the calculation accuracy but also speed up the calculation rate. Finally, the required receiving voltage is obtained by the expansion of the global electric field. The finite element method is used to simulate and analyze the electromagnetic transmission under different conditions. The length of the insulation section is optimized when the voltage of insulation gap is applied. The excitation structure, the relay and ground receiving antenna, the relay receiving distance and the frequency are optimized. Contrasting the influence of water based mud and oil based mud on electromagnetic transmission while drilling, finding the best position of ground receiving antenna in inclined stratum and analyzing the influence of stratified formation on inclined formation, metal casing, The influence of metal casing and blowout preventer on the transmission of electromagnetic signal while drilling has laid a foundation for further research on electromagnetic transmission while drilling. Finally, the paper introduces the transmission system of offshore logging signal, which combines wire transmission with wireless transmission, adopts communication cable transmission in seawater layer with serious electromagnetic wave attenuation, and uses electromagnetic wave transmission in undersea formation. It is concluded that it is better to use helical coil as receiving antenna than wire antenna.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TE271;TN011

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本文編號(hào)：2310961