随钻电磁波电阻率测井仪结构设计与性能分析

摘要

传统的电缆测井需要占用大量的钻机在用时间，井眼环境、围岩状况以及泥浆滤液的侵入等严重影响了常规测井的数据质量和对油层真电导率的正确评价。随钻测井可实时提供反映地层真实信息的资料，在地层特性的准确评价、地质导向、降低作业风险和成本等方面意义重大。随钻电磁波电阻率测井是随钻测井的一个重要部分，国外公司已经推出商业化的产品，国内技术尚不成熟。课题组旨在研制具有自主产权的电磁波电阻率测井仪器，本文从测井的建模与仿真出发，进行测井仪线圈系参数和结构的确立以及测井响应的分析等工作，主要工作如下： 针对随钻电磁波电阻率测井仪结构设计与性能分析问题，本文在理论分析的基础上采用了时域有限差分方法进行建模仿真研究。首先，通过比较分析不加钻铤均匀地层下的仿真结果与理论计算结果来验证所选方法的可靠性。然后，建立均匀地层下的测井仿真模型，从理论分析和仿真结果两个方面考虑，最终确定测井仪的线圈系参数与结构。 针对所设计的测井仪性能的确定以及测井响应曲线的解释问题，本文通过建立复杂地层模型来展开研究，完成井眼、泥浆侵入、地层厚度和井眼坍塌等因素对测井响应的影响规律的分析，同时也完成了特定地层模型下测井仪的探测深度，垂直分辨率以及井眼补偿等探测性能分析，这些分析对测井数据的解释、测井仪探测性能的确定以及线圈系参数的优化具有重要的理论指导意义。 针对利用仿真建模进行测井仪结构设计与性能分析的可靠性验证问题，设计了室内响应测试实验。先通过仿真确定选用欠采样下的FFT法来提取幅值比和相位差。然后，通过对实验结果与仿真结果的对比分析，完成了测井仪结构设计与性能分析的可靠性验证，同时完成了测井仪原理样机功能可实现的验证，这为原理样机的改进与户外实验等提供了理论基础与保障。

目录

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第1章 引言

1.1 课题背景

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要工作

第2章 随钻电磁波电阻率测井理论与数值分析方法

2.1 随钻电磁波电阻率测井原理

2.2 电磁波电阻率测井数值分析方法

2.3 本章小结

第3章 随钻电磁波电阻率测井仪结构设计

3.1 测井模型及其仿真验证

3.1.1 不加钻铤均匀地层模型

3.1.2 理论计算

3.1.3 仿真结果与理论计算的对比

3.2 电磁波发射与传播特性分析

3.2.1 激励电流的确定

3.2.2 频率的选择

3.2.3 电磁波的传播特性分析

3.3 间距和源距的选择

3.3.1 源距的选择

3.3.2 间距的选择

3.4 测井仪线圈系结构设计

3.5 本章小结

第4章 随钻电磁波电阻率测井仪的测井响应分析

4.1 均匀地层下测井响应与地层电阻率之间的关系

4.2 井眼影响分析

4.3 测井仪垂直分辨率分析

4.4 测井仪径向探测深度分析

4.4.1 探测深度的基本定义

4.4.2 径向分层地层下的响应分析

4.5 井眼坍塌地层下的测井响应分析

4.6 本章小结

第5章 随钻电磁波电阻率测井仪的响应测试

5.1 幅值比和相位差的检测方法简介

5.1.1 相关法

5.1.2 傅里叶变换法

5.1.3 算法比较与选择

5.2 实验设计与实现

5.2.1 设计原理

5.2.2 实验结果分析

5.3 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢