随钻方位电磁波电阻率测井仪线圈系设计方法研究

摘要

随着水平井和大斜度井的勘探和开发，油田的勘探开发成本居高不下，随钻方位电磁波电阻率测井技术应运而生。随钻方位电磁波电阻率测井仪在实现多径向深度地层电阻率参数检测的同时可检测井周地层方位电阻率参数的变化，并具有深探测和高分辨的检测功能，可精确地实现测井仪的地质导向和地层评价功能，大大降低了油田的勘探和开发成本。随钻方位电磁波电阻率测井仪器实现不同检测功能的关键在于其线圈系的设计，为此论文深入研究了随钻方位电磁波电阻率测井仪的线圈系设计方法，并完成了以下具有创新性的工作： 针对测井仪对不同检测功能的需求，论文提出采用基于Green函数法的线圈系参数设计方法。首先深入研究线圈系参数与测井仪不同检测功能的对应关系，采用Green函数的方法建立常规倾斜线圈系参数与其测量响应之间的数学模型，通过分析常规倾斜线圈系参数以及多参数变化对测井仪测量响应的影响规律，同时在考虑各种约束条件的基础上分别完成不同功能需求下常规倾斜线圈系参数的设计。该方法充分考虑了线圈系多参数的相互影响和制约，并面向测井仪的不同检测功能有针对性地完成了线圈系参数的设计。 针对在役测井仪受接收线圈磁通量有效面积制约而导致的测井仪地层方位电阻率检测灵敏度较弱以及地层层界面探测深度较浅的问题，论文对基于倾斜结构的测井仪的线圈系进行了改进，并提出了基于分段组合结构的测井仪线圈系设计方法。首先通过对比和分析在役测井仪线圈系结构的优缺点，明确基于倾斜结构的测井仪线圈系在实际测井过程中的不足，进而提出基于分段组合结构的测井仪线圈系设计方法。其次，利用论文所提出的基于Green函数法的线圈系参数设计方法建立了分段组合线圈系参数与其测量响应的数学模型，并完成了不同功能需求下分段组合线圈系参数的设计。 针对所设计的基于倾斜结构的测井仪和基于分段组合结构的测井仪检测功能验证的问题，论文提出了一种测井仪检测功能的分析验证方法。首先利用有限元正演模拟的方法仿真计算接收线圈处的感应电磁波信号，其次提出采用基于正交采样的信号幅度比和相位差计算方法提取相邻接收线圈处感应电磁波信号的幅度比和相位差信息，通过对比不同线圈系的测量响应，实现不同测井仪检测功能的分析和验证。

目录

声明

第1章 前言

1.1 课题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 随钻电阻率测井概述

1.2.2随钻方位电磁波电阻率测井仪的线圈系设计方法

1.2.3 线圈系参数相互关系及求解方法

1.2.4线圈系参数设计及验证方法

1.3 论文主要研究内容和结构安排

第2章 随钻方位电磁波电阻率测井仪线圈系总体方案设计

2.1 随钻电磁波电阻率测井仪的基本工作原理

2.1.1常规随钻电磁波电阻率测井仪的基本工作原理

2.1.2随钻方位电磁波电阻率测井仪的基本工作原理

2.2 线圈系参数与测井仪检测功能的对应关系

2.3 线圈系设计原则

2.3.1 测井仪功能需求分析

2.3.2 线圈系参数的约束条件

2.4 线圈系总体方案设计

2.5 本章小结

第3章 基于倾斜结构的测井仪线圈系参数设计

3.1 测井仪线圈系参数设计方法对比分析

3.2 基于Green函数法的线圈系参数设计方法研究

3.2.1 Green函数法的基本原理

3.2.2 倾斜线圈系参数数学模型的建立

3.3 面向不同检测功能的倾斜线圈系参数设计

3.3.1 多深度检测功能

3.3.2地层方位电阻率检测功能

3.3.3 深探测检测功能

3.3.4 高分辨检测功能

3.4 本章小结

第4章 基于分段组合结构的测井仪线圈系参数设计

4.1 在役测井仪线圈结构优缺点对比分析

4.2 分段组合线圈系参数设计方法研究

4.2.1基于分段组合结构的测井仪线圈系设计方法

4.2.2分段组合线圈系参数数学模型的建立

4.3 面向不同检测功能的分段组合线圈系参数设计

4.3.1 多深度检测功能

4.3.2地层方位电阻率检测功能

4.3.3 深探测检测功能

4.3.4 高分辨检测功能

4.4 分段组合线圈系与常规倾斜线圈系检测功能对比分析

4.4.1线圈系检测功能验证方法研究

4.4.2 仿真实验及结果分析

4.5 本章小结

总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢