阵列侧向测井井眼影响研究

摘要

随着石油勘探开发技术的进一步需求，研究各种复杂地层条件下的测井响应日渐成为人们的研究重点。阵列侧向测井仪器是一种新型的侧向测井仪器。与双侧向测井响应相比较，它提供多条不同探测深度的测井曲线，能够给出更加丰富的侵入带信息以及地层真电阻率，它更加适用于薄层和渗透性地层测量。本论文研究阵列侧向测井的井眼影响，利用COMSOL软件计算阵列侧向测井的井眼响应，研究成果对阵列侧向测井的仪器设计和测井响应的解释评价具有重要的理论和实际意义。论文分五个部分。 第一部分研究基于COMSOL的侧向测井响应的数值计算技术。研究了利用COMSOL软件计算侧向测井问题的优点和侧向测井数值计算方法。设计了具有一定推广性的测井模型，解决了针对该模型的网格剖分问题，提高了数值计算的效率和准确性。并且解决了外边界条件的确定、是否需要加无限元以及加源时候的等效处理问题，使实际工程的数值计算成为可能。 第二部分研究阵列侧向测井的基本理论。分析了阵列侧向测井仪器的结构和测量原理，重点研究阵列侧向测井泥浆及井眼影响探测模式RLA0、浅探测模式RLA1、中浅探测模式RLA2，中探测模式RLA3以及深探测模式RLA4五种工作模式，并对每种探测模式下的工作原理、视电阻率的计算公式和电极系的电流流向图进行了研究。建立了计算阵列侧向测井井眼响应时的地层模型和数学模型。推导了阵列侧向测井数值模拟计算中不同工作模式下电位和视电阻率计算公式。 第三部分研究阵列侧向测井井眼影响的数值计算方法。建立了阵列侧向测井仪器居于井眼中心时的居中模型和仪器偏离井眼中心时的偏心模型，计算了井径、泥浆电阻率和仪器偏心对测井响应的影响。结果表明，浅探测深度响应受泥浆电阻率和井眼半径变变化影响明显。此外还对如何建立三维阵列侧向测井井眼影响数据库和偏心影响数据库进行了说明。 第四部分研究阵列侧向测井在有侵入和围岩时的响应特性。计算了伪几何因子以及侵入带对测井响应的影响。计算结果表明，浅探测模式下受到侵入的影响严重，视电阻率的值偏离地层电阻率的真值。同时也对测井响应受到目的层厚度的变化的影响进行了研究，结果表明，不同工作模式下，围岩对阵列侧向测井响应特性的影响是不相同的，目的层厚度的变化，围岩电阻率数值的变化影响测量目的层的数值，从而体现出仪器具有的分层能力。此外，对仪器常数K也进行了研究。 第五部分研究阵列侧向测井在不同地层模型中的电流分布特性，分析响应机理。地层模型包括均匀、无侵入无围岩、无侵入有围岩和有侵入有围岩等模型，绘制出恒定电流场下聚焦电流流线图。研究结果表明，电流线在穿过不同电阻率表面时发生折射和反射现象。反射和折射程度由电流入射角，两侧电阻率比值决定。电流线分布特性揭示了阵列侧向测井的响应机理。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 主要研究内容

第二章 基于COMSOL软件的侧向测井数值计算方法研究

2．1 COMSOL软件概述

2．1．1 COMSOL软件计算侧向测井遇到的问题

2．1．2 COMSOL侧向测井计算过程

2．2 基于COMSOL的侧向测井有限元的计算方法研究

2．2．1 侧向测井模型的设计及求解区域的确定

2．2．2 侧向测井模型的网格剖分设计、求解以及后期处理

2．3 小结

第三章 阵列侧向测井原理

3．1 阵列侧向测井仪器

3．1．1 阵列侧向测井仪器结构

3．1．2 阵列侧向测井仪器测量原理

3．2 基于COMSOL的阵列侧向测井数值计算研究

3．2．1 阵列侧向测井地层模型

3．2．2 阵列侧向测井数学模型

3．2．3 阵列侧向测井数值模拟计算电位的求解

3．3 小结

第四章 阵列侧向测井井眼影响数值计算研究

4．1 阵列侧向测井仪器井眼影响模型的建立

4．2 阵列侧向测井井眼影响数值计算结果分析

4．2．1 井径变化对测井响应的影响

4．2．2 泥浆电阻率的变化对测井响应的影响

4．2．3 仪器偏心时对测井响应的影响

4．3 三维阵列侧向测井井眼、偏心影响数据库的建立

4．4 小结

第五章 有侵入和围岩时阵列侧向测井响应特性研究

5．1 阵列侧向测井响应特性

5．1．1 伪几何因子

5．1．2 仪器常数

5．1．3 目的层厚的变化

5．1．4 侵入深度的变化

5．2 小结

第六章 阵列侧向测井电流特性研究

6．1 折射定理

6．2 均匀地层中的电流特性

6．3 非均匀地层中的电流特性

6．3．1 无侵入无围岩地层中的电流特性

6．3．2 无侵入有围岩地层中的电流特性

6．3．3 有侵入有围岩地层中的电流特性

6．4 小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表论文