新型油基钻井液随钻侧向电阻率测井方法研究

摘要

测井是在勘探和开采石油、天然气、煤、金属矿等地下矿藏的过程中，利用各种仪器监测井下地层的物理参数和井眼的技术状况，以解决地质和工程问题的一类工程技术的总称。地层的物理参数中，电阻率是反映地层岩性、含油气性等地层特性的关键参数之一，随钻侧向电阻率测井作为电阻率测井的一项重要技术在石油的勘探和开发中得到了广泛的应用。然而，目前随钻侧向电阻率测井技术往往只适用于导电的水基钻井液工况。在油基钻井液工况下，不导电的钻井液将测井仪器与被测地层隔离，导致测量难以进行。因而研究适用于油基钻井液工况的随钻侧向电阻率测井技术具有重要意义。
　　本文将电容耦合非接触电导测量(Capacitively Coupled ContactlessConductivity Detection，C4D)技术原理和感应耦合原理相结合，研究油基钻井液随钻侧向电阻率测井新方法，论文的主要工作和创新点如下:
　　(1)将C4D技术原理和感应耦合原理相结合，提出了一种油基钻井液随钻侧向电阻率测井新方法。该方法利用C4D技术中的电容耦合原理克服油基钻井液不导电的影响，利用感应耦合原理构建交流测量回路的激励源，从而形成交流测量回路，进而实现油基钻井液下地层电阻率的测量。
　　(2)针对提出的油基钻井液随钻侧向电阻率测井新方法，建立了相应的油基钻井液随钻侧向电阻率测量模型。该模型为激励源（由感应耦合原理构建）、两个耦合电容（分别由螺线环形激励线圈上侧钻铤和下侧环形检测电极通过油基钻井液与井壁形成）、待测地层等效电阻串联形成的交流测量回路模型。
　　(3)为了验证所建立模型的有效性，利用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件根据所提出的方法及模型建立了仿真模型。通过仿真，验证了所建立的随钻侧向电阻率测井模型的有效性，并建立了地层电阻与电阻率的仿真映射关系。
　　(4)设计研发了一套针对实际6.75

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 随钻侧向电阻率测井概述

1．2．1 随钻测井概述

1．2．2 侧向电阻率测井概述

1．3 油基钻井液的发展现状

1．4 本文主要工作及论文结构安排

1．5 本章小结

第二章 文献综述

2．1 电阻率测井方法综述

2．1．1 普通电阻率测井

2．1．2 侧向电阻率测井

2．1．3 感应电阻率测井

2．1．4 电磁波电阻率测井

2．2 电容耦合非接触电导测量技术综述

2．3 感应耦合原理在随钻侧向电阻率测井中的应用

2．3．1 电磁感应原理及感应耦合原理

2．3．2 基于感应耦合原理的典型随钻侧向电阻率测井仪器

2．4 相敏解调技术综述

2．4．1 APSD技术

2．4．2 DPSD技术

2．5 本章小结

第三章 研究思路与测井模型

3．1 新型油基钻井液随钻侧向电阻率测井研究思路

3．2 新型油基钻井液随钻侧向电阻率测井模型及其测量原理

3．2．1 测量模型的构建

3．2．2 测量原理

3．3 研究难点与重点

3．4 本章小结

第四章 仿真研究

4．1 有限元法简介

4．2 有限元仿真模型的建立

4．2．1 模型绘制

4．2．2 求解域及边界条件的确立

4．2．3 仿真地层大小的确立

4．3 仿真研究

4．4 本章小结

第五章 样机设计及性能测试

5．1 硬件系统设计

5．1．1 硬件系统结构及其原理

5．1．2 传感器设计

5．1．3 放大电路的设计

5．1．4 信号发生器与NI采集仪功能介绍

5．2 软件系统设计

5．2．1 操作流程

5．2．2 基于LabVIEW的上位机程序设计

5．2．3 DPSD技术的原理及运用

5．2．4 信号处理方法的性能研究

5．3 系统联调

5．3．1 调试系统简介

5．3．2 线圈激励源功率及短路风险分析

5．3．3 系统初始化参数设置

5．3．4 系统性能的初步测试

5．4 水溶液电导率测量实验

5．4．1 水溶液电导率测量实验装置及原理

5．4．2 实验过程及实验结果

5．5 本章小结

第六章 油基钻井液模拟测井实验

6．1 模拟测井实验装置的设计

6．1．1 实验系统原理

6．1．2 实验台架设计

6．2 模拟测井电阻测量的技术路线

6．3 模拟测井实验

6．3．1 信号采集与分析

6．3．2 数据处理及电阻测量数学模型的建立

6．3．3 实验结果与分析

6．4 本章小结

第七章 结论与展望

7．1 结论

7．2 建议及展望

参考文献

致谢

作者简介

攻读硕士学位期间的主要科研成果