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为了提高随钻电磁波测井仪器的抗震能力,仪器传感器中所有发射与接收线圈均安装在柱状金属钻铤上的环状刻槽中,同时槽中充填高磁导率的铁氧体,以提高发射和接收效率.本文针对多环状刻槽钻铤中发射与接收线圈分布,研究建立一套随钻电磁响应的混合模拟算法.首先,根据环状刻槽几何尺寸以及轴向边界,将整个钻铤与外部的井眼和地层划分成多个不同电导率和磁导率分布的轴对称非均质各向同性层状模型,并应用混合法建立层状非均质地层中电磁场的半解析解与各个线圈上感应电动势的计算方法.其次,利用摄动原理给出随钻电磁测井中振幅比与相位差的空间灵敏度计算公式.然后,通过数值结果考察铁氧体磁导率和地层电导率变化对发射线圈的发射功率和接收线圈上感应电动势的影响,并确定各个接收线圈上感应电动势的动态变化范围,为仪器设计过程中选择合适的铁氧体提供理论依据.最后,通过空间灵敏度分布特征考察振幅比与相位差在探测特征上的差异. 相似文献
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采用柱状成层介质的并矢Green函数高效计算井眼中偏心发射源产生的电磁波,并利用该算法模拟了阵列感应测井仪器在井眼中偏心时的响应.在模拟时既考虑到了金属心轴的存在也考虑到了线圈系所处绝缘层的存在,并重点分析了绝缘层的影响.数值模拟结果表明,对相对低泥浆电导率情况而言,无论线圈距长短,线圈系所处绝缘层对仪器响应的影响均较小,可忽略不计.而对于相对高泥浆电导率情况,线圈系所处绝缘层对仪器响应的影响明显,不可忽略,且线圈距越短影响越大,仪器偏心距越大影响越大.另由数值模拟结果可以看出,在相同泥浆电导率情况下,仪器线圈距越短偏心对线圈系响应的影响越大. 相似文献
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采用偏心状态下柱状成层各向异性(横向各向同性)介质中并矢Green函数的解析表达式高效模拟多分量感应测井仪器在井眼中偏心时的响应.为提高精度,在模拟时考虑到了金属心轴、绝缘保护层的存在以及各分量线圈系的具体形状.数值模拟结果表明,当井眼内钻井液电导率相对较高、地层电导率相对较低时,偏心对仪器响应的影响较大,尤其是对短线圈距线圈系的影响更为明显,必须进行偏心效应校正.当钻井液电导率相对较低时,偏心对线圈系响应的影响可忽略不计.对位于相对低电导率井眼中的线圈系而言仪器方位角的影响可忽略不计,而当线圈系位于相对高电导率井眼中时仪器方位角的影响极为明显.当仪器偏心率较小时线圈系的响应随仪器方位角的变化较小,仪器偏心率越大线圈系的响应随仪器方位角的变化越明显. 相似文献
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详细推导了模拟倾斜线圈系在横向各向同性地层中响应的垂向数值模式匹配方法,在轴对称模型下,该方法采用垂直本征模式描述三维激励源,使得三维问题可以在二维条件下快速解决,另外,本文引入的高阶基函数进一步提高了算法的计算速度.为了验证算法的可靠性与准确性,分别与均匀无限厚各向同性地层的解析解和横向各向同性地层的有限差分解进行对比,结果表明,模式匹配方法与它们吻合的较好.在此基础上,利用模式匹配方法模拟了倾斜线圈系和水平线圈系在横向各向同性地层的响应特征,计算结果表明:在横向各向同性地层中,倾斜线圈系的响应既受水平电导率的影响,也受垂直电导率的影响,而水平线圈系则只与水平电导率有关,由此,可以通过倾斜线圈系评价地层的各向异性特征.此外,本文还分析了钻铤对倾斜线圈系响应的影响,模拟结果表明,虽然钻铤没有改变相位值和幅度值的变化趋势,但对它们的绝对值有一定的影响,而且这种影响与不同法向角度也有关系,因此当组合不同倾斜线圈系进行地层评价时,需要对钻铤的影响进行校正.最后研究了不同法向角度线圈系在横向各向同性地层中的响应特征,得出不同法向角度线圈系的探测特性和对各向异性的敏感性都有较大的差异.本文的研究表明倾斜线圈系的响应与水平线圈系的响应不同,通过利用不同倾斜线圈系组合可以进行油气储层评价. 相似文献
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三分量感应仪器最初的设计目的是测量薄交互层的电导率和层厚.建立0.3m三层和五层薄交互层模型,用COMSOL有限元软件三维数值计算三分量阵列感应8个水平线圈系子阵列响应,详细分析其响应特征与线圈间距和层厚的关系.结果表明,三层模型中的水平子阵列响应特征由其发射、屏蔽和接收在薄层中的位置决定,发射、屏蔽和接收进出薄层,在响应曲线上均有一定表现.当发射和主接收间距小于薄层厚度时,可有效分辨薄层.当发射和屏蔽之间的距离小于层厚时,可利用主接收进出薄层特征点识别薄层厚度.否则,由于发射、屏蔽和接收在层中的位置关系复杂和响应变化大,无法有效分辨薄层.此外,测井响应受围岩影响较大,读数不等于薄层的电导率.研究成果对三分量阵列感应仪器设计和测井响应解释评价具有重要的理论和实际意义. 相似文献
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在现有计算机内存和运算速度条件下,电性各向异性地层中频率域电磁响应的数值模拟是一个难点. 为探索各向异性介质模型电磁响应的有效算法,同时为进一步研究各向异性地层测量响应的校正方法奠定基础,从Maxwell电磁响应方程出发,使用由三个彼此垂直的发射线圈和三个彼此垂直的接收线圈组成的线圈结构模型,应用交错网格有限差分法推导了三维频率域电磁响应的差分计算格式,采用预条件双共轭梯度法对所形成的复系数矩阵进行了迭代求解,从而得到电性各向异性地层模型下的线圈测量响应. 应用这些方法进行了多种条件下电磁响应的计算,计算结果表明,所形成的计算方法是准确可靠的,预条件双共轭梯度法的运算效率也较高;电性各向异性地层的电磁响应与地层倾角（或井斜角）、仪器测量方位、地层的水平电阻率和垂直电阻率有关;根据水平方向磁场强度分量可以确定地层界面;在电磁响应计算过程中,背景电导率的取值要尽量接近整个计算区域的平均电导率. 相似文献
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《地球物理学进展》2015,(4)
地层电阻率是影响油气或煤层气评价的重要参数,水平井中常利用感应测井确定地层电阻率,由于水平井与直井测量环境有较大差异,响应方式势必与直井不同.水平井测井响应的环境影响复杂,不能使用基于几何因子的信号处理,必须通过三维正演数值模拟方法研究响应特征.本文利用基于有限元方法的COMSOL Multiphysics软件对三层对称地层模型中的水平井感应测井响应进行了数值模拟分析.通过分析比较源距为0.3m、0.6m、0.9m、1.2m的四个水平线圈系的响应特征发现,不同源距的线圈系测得的电导率值受仪器位置、上下围岩电导率、目的层厚度和仪器偏心的影响规律不同.数值模拟结果对水平井的解释工作及仪器研发具有指导性意义. 相似文献
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感应测井视电导率和真电导率关系的积分方程 总被引：2，自引：0，他引：2
李剑浩 《中国科学:地球科学》2014,(5):928-933
本文研究感应测井仪器测量的感应电动势和视电导率的关系、视电导率和地层真电导率的关系.假定格林函数中的电导率是场点坐标的函数,运用格林公式推导出电场强度的视电导率表达式,建立了视电导率和真电导率关系的积分方程,通过对所得积分方程的深入分析,得出等效电导率与视电导率相等以及视电导率函数值包含真电导率两个结论,并提出由井轴视电导率函数求取真电导率的方法,通过数值计算验证了本文提出的方法的有效性.按照上述做法,仪器每移动一点,发射线圈产生一个电场分布,若干接收线圈得到一个视电导率分布,这就形成了感应电场测井. 相似文献
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本文利用矢量有限元法模拟了一种新型的随钻双感应测井仪器在三维非均匀地层中的响应,分析了井眼、泥浆、侵入带、围岩和仪器偏心对仪器信号的影响,并对仪器刻度时的最佳刻度环参数和刻度系数进行了研究。研究表明:这种新型的随钻双感应测井仪器探测深度优于现有随钻电磁波测井仪器,并具有一定的方位探测能力。深感应和中感应具有不同的最佳刻度环参数和刻度系数,通过刻度和标定响应信号均可达到与地层电导率一致的线性关系。由于探测深度和分辨率不同,深感应和中感应受井眼等地层模型参数和仪器偏心的影响程度不一样,校正系数也不相同。文中结果对随钻双感应测井仪器的研发和资料的应用具有参考意义。 相似文献
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固定翼时间域航空电磁探测系统在实际飞行测量过程中,发射线圈、接收线圈姿态和吊舱摆动状态不断变化,在测量数据中引入如发射磁矩方向、接收分量方向以及系统收发距等参数的误差,影响数据反演成像效果.本文基于固定翼时间域航空电磁正演理论,利用姿态变换,引入发射线圈、接收线圈双旋转矩阵;根据发射、接收线圈相对位置的几何关系,求得摆动格林张量;推导了任意姿态角度以及任意摆动角度情况下的固定翼航空电磁响应三分量计算表达式.通过层状大地模型的仿真计算,分别研究了发射、接收线圈各姿态以及吊舱摆动状态对航空电磁响应的影响,得出发射线圈、接收线圈俯仰旋转和吊舱同向摆动对系统电磁响应影响最强;仿真分析了实际测量中,三种角度同时存在情况下,航空电磁响应的定量变化规律.在此基础上,讨论了响应系数与大地电导率的关系,同时给出基于响应系数的固定翼航空电磁系统线圈姿态和摆动状态校正方法,准二维层状大地模型反演结果表明,校正后数据的反演精度提高了33.1%. 相似文献
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应用三维非均匀交错网格有限差分程序模拟了多极子随钻声波测井的波场,考察了硬地层中单极子随钻声波测井响应及软地层中声源频率对多极子随钻声波测井的影响;计算了接收阵列波形的时域相干谱及频散特征,结果表明随钻测井仪器居中时,在硬地层中可以直接利用单极子声系得到地层横波速度,但地层纵波受到钻铤波的极大干扰.而在软地层中可以利用单极子声系直接测得地层纵波速度,但地层横波速度则需要使用工作在较低频率下的四极子随钻声波仪来测得,此时测井频段又会落入钻井噪声频带而受到影响.为此本文提出数值模拟手段结合物理实验的方法得到钻铤波的影响,在实际测井中通过信号处理方法而不是用在仪器本体上刻槽的方式来更完全地消除钻铤的影响.为了避免钻井噪声的影响,本文提出六极子随钻声波仪更适合软地层的横波测量.本文用数值实验结果来说明这些方法的可行性. 相似文献
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本文针对中国石油集团测井有限公司(CPL)三维阵列感应测井仪器(Three Dimensional Induction Tool,TDIT)的真实结构与参数,利用2.5维数值模式匹配技术研究建立水平层状非均质TI地层中仪器偏心情况下三维感应测井响应的高效数值模拟算法.首先,利用2.5维数值模式匹配技术给出水平层状非均质TI模型中偏心磁流源并矢Green函数的半解析解.在此基础上,结合三维阵列感应测井仪器参数以及测量过程中出现的仪器偏心与旋转等实际情况,通过叠加原理推导出该仪器响应的有效计算公式.最后,通过数值模拟结果分析考察仪器偏心、仪器自旋角等参数对测井响应的影响以及变化特征,为多分量感应资料处理与解释提供理论基础. 相似文献
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在直升机航空电磁测量时,固定在吊舱内的发射-接收线圈受飞行速度、飞机颠簸、风向等影响,会发生旋转,导致线圈与大地之间的耦合发生变化,给测量的电磁数据带来姿态误差,因此,研究航空线圈姿态校正非常重要.本文在建立吊舱和大地系统双坐标系的基础上,确定了吊舱旋转时,双坐标系之间变量变换的旋转矩阵,推导出层状大地垂直圆线圈姿态变化时航空电磁响应的计算表达式,以及线圈发生摇摆、俯仰旋转时的电磁响应系数,仿真研究了线圈姿态变化对电磁测量的影响,提出了姿态误差的几何校正方法,为航空电磁测量数据的精确处理和解释奠定了理论基础. 相似文献
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Response simulation and theoretical calibration of a dual-induction resistivity LWD tool 总被引：1，自引：1，他引：0
In this paper, responses of a new dual-induction resistivity logging-while-drilling （LWD） tool in 3D inhomogeneous formation models are simulated by the vectorfinite element method （VFEM）, the influences of the borehole, invaded zone, surroundingstrata, and tool eccentricity are analyzed, and calibration loop parameters and calibrationcoefficients of the LWD tool are discussed. The results show that the tool has a greater depthof investigation than that of the existing electromagnetic propagation LWD tools and is moresensitive to azimuthal conductivity. Both deep and medium induction responses have linearrelationships with the formation conductivity, considering optimal calibration loop parametersand calibration coefficients. Due to the different depths of investigation and resolution, deepinduction and medium induction are affected differently by the formation model parameters,thereby having different correction factors. The simulation results can provide theoreticalreferences for the research and interpretation of the dual-induction resistivity LWD tools. 相似文献