發(fā)布時(shí)間：2017-04-13 06:29

  本文關(guān)鍵詞：貼壁式多頻電磁波測(cè)井設(shè)計(jì)及基礎(chǔ)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：常規(guī)電測(cè)井以普通電阻率測(cè)井為代表。普通電阻率測(cè)井是基于地層導(dǎo)電性差異進(jìn)行測(cè)量的，要求地層水具有一定的礦化度。與常規(guī)電測(cè)井方法相比，電磁波測(cè)井主要是根據(jù)介電性差異進(jìn)行測(cè)量的。可同時(shí)獲得地層的介電常數(shù)和電導(dǎo)率，并且不要求地層水具有較高礦化度。電磁波測(cè)井可應(yīng)用在油基泥漿及玻璃鋼套管的井中，，可應(yīng)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(yīng)用價(jià)值。 電磁波測(cè)井技術(shù)自誕生以來便受到廣大關(guān)注，國(guó)內(nèi)外都相繼研發(fā)出了不同頻率、不同天線排布的電磁波測(cè)井儀，而大部分儀器由于工作頻率單一，難以適應(yīng)生產(chǎn)上的要求。市面上常見的電磁波測(cè)井儀器主要是美國(guó)的，目前為止，電磁波傳播測(cè)井儀的分類主要有單頻測(cè)井儀、雙頻測(cè)井儀及多頻測(cè)井儀。單頻測(cè)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(cè)深度淺，主要探測(cè)沖洗帶的介電性質(zhì)，DPT受井中泥漿及地層電阻率影響，當(dāng)二者滿足一定條件時(shí)，可以測(cè)量原狀地層的介電性質(zhì)；雙頻儀器的典型代表如阿特拉斯的雙頻介電測(cè)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(cè)井儀頻帶寬，探測(cè)深度深，分辨率高，更適合油層探測(cè)。多頻電磁波測(cè)井儀以斯倫貝謝新近推出的新型陣列測(cè)井工具—介電掃描儀為代表，展現(xiàn)了巨大優(yōu)勢(shì)，適應(yīng)生產(chǎn)上的挑戰(zhàn)，應(yīng)用前景廣泛。介電掃描儀（ADT）發(fā)射頻率為20MHz到1GHz范圍內(nèi)的四個(gè)離散頻率，此儀器能滿足介電頻散的多頻測(cè)量，提供多源距測(cè)量，并在同一位置處進(jìn)行垂向和橫向的各向異性測(cè)量，解釋模型中研究了巖石結(jié)構(gòu)，粘土等的影響，可提供孔隙流體分析，碳酸巖儲(chǔ)層分析等。 雖然我國(guó)在單頻和雙頻電磁波傳播測(cè)井儀方面取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，然而在多頻電磁波傳播測(cè)井方面，仍然處于起步階段，為此，重視和加大對(duì)多頻電磁波測(cè)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(jié)合新型電磁波測(cè)井儀設(shè)計(jì)了一種新型的帶極板的多頻電磁波測(cè)井裝置，同樣采用雙發(fā)八收的多源距測(cè)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(jìn)行正演模擬的關(guān)鍵性技術(shù)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(jì)算效率，將計(jì)算區(qū)域分為主網(wǎng)格區(qū)、亞網(wǎng)格區(qū)，其中網(wǎng)格細(xì)化因子必須是奇數(shù)，天線單元等精細(xì)結(jié)構(gòu)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(jì)算機(jī)內(nèi)存和CPU的執(zhí)行時(shí)間。 第二，天線作為多頻電磁波測(cè)井儀的一個(gè)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(cè)井儀不能太大，結(jié)合當(dāng)前諧振腔天線技術(shù)的發(fā)展，本文提出利用尺寸小、電磁輻射損耗低的介質(zhì)諧振腔天線作為收發(fā)天線，并研究了諧振腔大小對(duì)接收信號(hào)的影響。 第三，測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)受井下測(cè)量環(huán)境的影響，分析影響因素可指導(dǎo)實(shí)際測(cè)井中有效規(guī)避不利因素的影響。結(jié)合實(shí)際情況，文中主要研究了井眼因素對(duì)探測(cè)結(jié)果的影響。在地層為均勻介質(zhì)條件下，分別研究了復(fù)雜條件下，四個(gè)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(dǎo)率、介電常數(shù)變化對(duì)探測(cè)效果的影響；3）泥餅厚度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。 第四，探測(cè)深度是測(cè)井中比較關(guān)注的問題。文中研究了此種排布的陣列天線的探測(cè)深度，四個(gè)頻率下幅度比、相位差所得最大探測(cè)深度可達(dá)50厘米。 第五，本文模擬出四個(gè)頻率時(shí)，針對(duì)兩種泥漿的轉(zhuǎn)換圖版。在相應(yīng)泥漿條件下，可根據(jù)測(cè)得的幅度比、相位差查得地層對(duì)應(yīng)的電導(dǎo)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(dǎo)率與幅度比、相位差的依賴關(guān)系有所變化。 第六，測(cè)井中對(duì)地層分辨率要求較高，尤其是對(duì)油、水薄層來說。本文重點(diǎn)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(cè)井儀在不同頻率、不同收發(fā)距對(duì)薄層的分層能力；此外對(duì)一個(gè)具有不同電阻率和不同層厚的標(biāo)椎地層—Oklahoma模型進(jìn)行模擬分析，檢驗(yàn)貼壁式多頻電磁波傳播測(cè)井的分層能力。研究表明，如果僅關(guān)注分層效果，幅度比、相位差數(shù)據(jù)完全達(dá)到了需求；隨發(fā)射頻率增高，儀器對(duì)低電導(dǎo)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(shí)別不足1英寸的薄層。
【關(guān)鍵詞】：多頻電磁波測(cè)井儀 介電掃描儀 諧振腔 亞網(wǎng)格 井眼影響 探測(cè)深度 轉(zhuǎn)換圖版 砂泥巖 Oklahoma地層
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：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(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀13-15
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線15-16
• 1.4 本文的創(chuàng)新點(diǎn)16-20
• 第二章 電磁波測(cè)井原理20-28
• 2.1 電磁波測(cè)井物理基礎(chǔ)20-23
• 2.2 電磁波測(cè)井測(cè)量基礎(chǔ)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(cè)井天線設(shè)計(jì)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(diǎn)30-31
• 3.2 諧振腔電磁輻射特點(diǎn)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(diǎn)34-38
• 3.3.1 天線設(shè)計(jì)及說明34-35
• 3.3.2 單頻信號(hào)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(jié)38-40
• 第四章 電磁波測(cè)井中的時(shí)間域有限差分法40-52
• 4.1 直角坐標(biāo)系下的有限差分40-44
• 4.2 FDTD 亞網(wǎng)格技術(shù)44-51
• 4.2.1 算法原理45-47
• 4.2.2 技術(shù)策略47-50
• 4.2.3 亞網(wǎng)格 FDTD 效果驗(yàn)證50-51
• 4.3 小結(jié)51-52
• 第五章 貼壁式多頻電磁波測(cè)井基礎(chǔ)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(dǎo)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(cè)深度71-84
• 5.3 轉(zhuǎn)換圖版84-88
• 5.4 小結(jié)88-90
• 第六章 特定地層響應(yīng)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(jié)論106-108
• 第七章 結(jié)論與建議108-110
• 7.1 結(jié)論108-109
• 7.2 建議109-110
• 參考文獻(xiàn)110-118
• 作者簡(jiǎn)介及在學(xué)期間取得的科研成果118-120
• 作者簡(jiǎn)介118
• 發(fā)表學(xué)術(shù)論文118-120
• 致謝120-121

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：303021