基于点源的救援井探测模型分析与仿真

钻救援井是目前控制井喷事故的有效方法。为了研究救援井电磁探测方法,采用井地电流注入法,构建了基于点源的救援井探测模型,并利用有限元软件,分析了电极布局方式、电流大小、事故井与电极间距、套管长度对事故井套管汇聚电流密度的影响。研究结果表明:接地电极置于套管处更利于事故井套管的电流汇聚;电极与套管的间距越大则汇聚电流密度越小,且注入电流大小与套管的汇聚电流密度大小呈线性关系;汇聚电流密度大小随套管长度的增加而增大,但增大的幅度随着套管长度的增加而减小。验证了事故井套管汇聚电流模型的有效性与可行性,为研制救援井连通测量工具提供了一定的理论依据。     

基于三电极系救援井与事故井连通探测系统

通过调研救援井与事故井连通探测系统工作原理,分析了三电极系注入地层的低频交变电流在地层及事故井套管中的传播与衰减规律,建立了事故井套管上聚集电流产生的交变磁场空间分布模型,得到了救援井与事故井间距和相对方位的计算方法。通过数值模拟与试验验证,将三电极系应用于救援井与事故井连通探测系统,提高了系统测距范围和探测精度;通过对比基于单电极救援井与事故井连通探测系统,基于三电极系的探测系统对探管灵敏度的要求更低,更有利于在实际工况中的应用,为中国自主研发救援井与事故井连通导向工具提供理论支持。     

电磁探测定位系统及其在救援井设计中的应用

由于井眼轨迹不确定性的存在,要实现救援井与事故井的连通必须借助相应的探测定位工具,因此电磁探测定位系统的研究对于救援井方案设计及作业具有重要意义。研究分析了电磁探测定位系统的基本原理,分析了电磁探测定位系统事故井套管汇集电流计算方法及其流动分布特征;研究了救援井与事故井之间相对距离及相对方位的计算方法;结合电磁探测定位系统的实际应用,研究分析了事故井套管参数、切入角、井斜角、地层等参数对电磁探测定位系统测量效果及应用的影响;以电磁探测定位系统研究分析为基础,完成了南海某超深水井救援井设计中测距及连通相关工作。可以为救援井电磁探测定位系统研制提供相应的理论基础,并为救援井电磁探测定位系统在救援井设计、作业中的应用提供参考。     

深水油气勘探救援井精确探测技术研究

深水油气勘探开发已成为石油工业的热点,但井喷等事故时有发生。钻救援井是解决井喷事故的有效方法,其中救援井与事故井相对位置的精确探测是实施救援的关键。利用软件模拟半径为139.7 mm的井喷井,在其附近设置一个1 A电流源和一个接地电极,研究电流源和事故井距离、两电极距离、事故井半径对事故井套管上电流密度的影响。研究结果表明:事故井和救援井距离越近,事故井套管上的电流密度越大,且事故井套管上电流密度最小值的位置点越接近电流源所在处的位置;事故井中电流密度最小值的位置点所在处是由点电流源所在处的位置决定的;事故井半径越小,电流密度的幅值变化就越大,其上的电流密度的幅值也越大。研究结果对海上钻井救援提供了一定的理论依据。     

救援井与事故井连通探测方法初步研究

钻救援井是目前解决井喷漏油问题的最有效方法,而救援井与事故井相对位置的精确探测是救援井技术成功的关键环节之一。为了能够成功连通救援井与事故井,初步研究了利用救援井与事故井连通探测工具确定两井相对位置的计算方法。将事故井套管近似为地层圆柱体,通过分析井下电极注入地层的低频交变电流在地层及事故井套管中的传播与衰减规律,得到了利用救援井与事故井连通探测工具确定两井间距和方位的方法,同时分析了井下电极注入地层的交变电流大小、井下电极与探管间距等因素对该探测工具测量精度的影响。研究结果表明,应用提出的确定救援井和事故井两井间距和方位的计算方法,可以引导救援井与事故井垂直连通或平行连通;分析认为,救援井与事故井连通探测工具基本可以满足救援井现场施工需求。      

救援井与事故井连通探测工具模拟试验研究

救援井与事故井空间相对位置的精确探测是救援井定向钻井工程的关键技术之一。为了引导救援井与事故井在井下设计深度高效连通,研究了基于单电极和基于三电极系救援井与事故井连通探测工具确定2井间距和方位的磁测距导向算法。在此基础上设计加工了基于单电极和基于三电极系救援井与事故井连通探测工具的原理样机并进行了矿场模拟试验,验证了确定救援井与事故井间距和方位的计算方法,并分析了电极系注入地层的交变电流大小、电极系与探管间距等因素对救援井与事故井连通探测工具测量精度的影响。分析结果表明,基于三电极系救援井与事故井连通探测工具探测精度相对基于单电极救援井与事故井连通探测工具更高,更适用于引导救援井与事故井的成功连通。研究结果对我国自主研发救援井连通探测工具具有重要的指导意义。     

深水救援井井眼轨道设计探讨

国内深水救援井井眼轨道设计既无标准可供参考，也无实际设计经验可供借鉴，为此，从救援井实施限定条件着手，制定了深水救援井井口位置选择图版和连通点（目标点）位置选择原则，对“J”形、平行接近连通形、直接连通形以及穿越（pass-by）形等4种救援井常用井眼轨道进行了对比分析，认为穿越（pass-by）形轨道在扩大探测范围和提高定位精度方面有很大的优势，因而将其作为深水救援井井眼轨道的首先，并将其划分为接近、测距定位、追踪跟随和连通4个阶段，研究了各阶段的切入角、井间距等关键设计要素，确定救援井井眼轨道最大井斜角小于60°，狗腿度不超过3°/30m，形成了深水救援井井眼轨道设计基本方法，并利用该方法对中国海油海外区块一口深水救援井的井眼轨道进行了设计。研究结果表明，研究形成的深水救援井井眼轨道设计基本方法可为国内深水救援井井眼轨道设计提供指导。      

井间电磁刻度方法研究

从麦克斯韦方程出发,推导纵向分层介质中电磁场公式,得到井间电磁接收信号与地层电导率、发射机频率以及接收机位置之间的解析式。仿真计算不同地层电导率、发射频率以及接收机位置对井间电磁接收信号的影响。提出一种井间电磁大地刻度方法,在确定发射机位置下,移动接收机位置,通过2个位置的相位差与幅度比,消除仪器本身电路带来相位与幅度的影响,反演计算得到地层电导率。在半空间中该地层电导率、发射机频率以及不同收发间距条件下,通过正演计算得到发射机与接收机之间相位、幅度的大小,进而确定仪器的相移与电路增益放大倍数。     

瞬变电磁法事故井距离探测建模与仿真

距离探测作为事故井探测定位中的关键环节,基于井下瞬变电磁事故井探测系统理论分析了感应电动势与两井相对距离的一一对应关系,利用Maxwell软件建立事故井电磁探测的三维模型,得到不同探测距离下事故井套管的磁场强度和分布情况,为探测仪器与事故井套管相对距离的标定和刻度提供理论依据。最后讨论了不同距离下线圈匝数和发射电压对二次磁场分布的影响,并总结其规律。结果表明,二次场信号强度均与线圈匝数和发射电压成正比。该研究结果可以为瞬变电磁探测仪器的设计和优化提供参考。     

邻井随钻电磁测距防碰计算方法研究

为了解决丛式井邻井井眼防碰问题,对邻井随钻电磁测距防碰计算方法进行了初步研究。在了解邻井随钻电磁测距防碰工具结构与工作原理的基础上,将磁源看作磁偶极子,利用磁偶极子法分析了磁源周围磁场的分布规律,建立了邻井套管磁化磁场计算模型和探管处磁感应强度计算模型,确立了丛式井邻井随钻电磁测距防碰计算方法,并利用数值模拟方法分析了探管内磁源间距、磁源磁矩和套管相对磁导率等参数对探管处磁感应强度的影响。探管处磁感应强度与磁源间距、磁源磁矩、套管相对磁导率和直径等参数呈正相关,合理设计工具的关键参数,可以增强探管处的磁感应强度,提高工具测量的准确性。研究结果表明,邻井随钻电磁测距防碰工具应用确立的邻井随钻电磁测距防碰计算方法,实时测量计算正钻井与邻井的间距和方位,基本可以满足丛式井导向钻井工程需求,这对丛式井邻井随钻电磁防碰技术的发展具有非常重要的现实意义。      

瞬变电磁法救援井方位角误差分析与仿真

救援井电磁探测以井下瞬变电磁信号模型为基础,通过对事故井的空间几何定位,利用救援井与事故井在不同深度的距离计算相对方位,确定事故井套管与救援井之间的方位角信息。并结合实测数据利用MATLAB对事故井套管与救援井的方位角误差进行仿真分析。结果表明:方位角误差与深度步长成正比,而随救援井倾角和两井相对距离呈现先递增后递减的趋势。该研究结果为降低方位误差、提高救援井与事故井连通率提供支持。     

瞬变电磁测井原理研究Ⅳ:二维谱

在井条件下解Mexwell方程研究裸眼井的瞬变电磁测井低频响应及其二维谱,频率范围为1~30 Hz。低频段的响应主要受地层电导率影响;电磁波传播速度很低,传播过程不明显,满足电磁感应原理,其二维谱主要刻画电磁感应现象。二维谱的实部很大,虚部很小,对应的测井响应中与地层电导率参数无关的直接耦合信号幅度很大,反映地层电导率的响应幅度很小。将不同地层电阻率的响应波形相减得到的响应差与地层电阻率有关,电阻率越大,响应差的峰值越大;响应差的峰值偏离激发波形突变位置,接收线圈距离发射线圈越远,响应差的峰值偏离波形突变位置的时间越大。这些差别刻画了瞬变电磁测井的主要特征是由地层的电导率产生的。     

金属套管井间电磁校正方法研究

从麦克斯韦方程出发,得到了井间电磁接收信号与4层介质(井眼、金属套管、水泥环、地层)参数以及接收机位置之间的解析式。模拟计算了泥浆电阻率、金属套管(位置、电阻率、磁导率)、水泥环电阻率、发射频率以及接收机位置对井间电磁接收信号的影响。由数据模拟与分析得到井间电磁与井眼介质以及金属套管之间的关系。通过分析,得出井眼内泥浆以及水泥环电阻率对接收信号的影响可以忽略;金属套管对接收机的信号影响较大。在确定金属套管的位置、厚度、电导率、磁导率、发射频率以及测量2口井的井间距大于20m时,通过建立数据库的方式对金属套管的影响进行校正。将金属套管校正后的数据与无金属套管存在的数据对比,误差小于1%。     

套管井电磁测井技术及套管影响规律研究

对套管井中发射线圈与接收线罔在轴向排列条件下,发射线圈通以交变电流时,接收线圈上的电磁场响应进行了数值模拟.确定了发射电流频率的最大值,并分析了套管厚度及磁导率等参数对接收线圈中感应电动势幅值的影响规律.数值计算结果表明,当发射电流频率高于200 Hz时,套管中的电磁场几乎完全被套管吸收,电磁波信号无法穿过套管进入地层;当套管厚度在4～7 mm范围内变化时,接收信号幅值较强;随着套管相对磁导率的增加接收信号幅值单调下降.研究结论可为普通井或套管井电磁测井解释及电磁测井仪器的研制提供理论依据.     

生产井瞬变电磁响应特征研究

研究了生产井环境下井中瞬变电磁的响应特征,建立了柱状分层介质的电磁响应模型,推导出了生产井井中瞬变电磁响应的一般表达式,结合数值计算讨论了套管电导率、厚度、磁导率、发射线圈、接收线圈的几何参数以及收发距对井中电磁响应信号的影响规律.研究表明:生产井中接收线圈上的感应电动势随时间的增大而减小,套管电导率越大,响应信号衰减...     

套管井阵列声波测井效果评价

套管井声波测井有着重要的意义和广泛的用途。套管直径增大，套管波的幅度减小；水泥胶结越好，提取的纵波时差就越准确；水泥环厚度越大，纵波时差受水泥环的影响越大；下套管后，地层本身的变化也会引起声波时差的变化。实际测井资料显示，尽管套管尺寸不一，但固井质量是影响套管井声波测井的主要因素。在固井质量好的井段，提取的纵波时差能准确反映地层的纵波时差，可以不做校正直接应用。如果固井质量较差，则套管井声波测井受套管和水泥环的影响大，提取的纵波时差已不能准确反映地层的纵波时差。设计三层BP神经网络，对不同套管尺寸的声波样本数据进行网络学习，学习结束后得到相应的模型参数，输入过套管纵横波时差资料或过套管纵横波时差及中子测井资料，使用网络模型参数就能对过套管的声波纵波时差进行校正。校正结果表明，提取的横波时差越准确，套管内中子测井效果越好，校正效果就越好。     

瞬变电磁井间勘探的全空间几何因子

井间是剩余油的主要分布区域,为探测井间剩余油,提高采收率,提出了基于全空间几何因子的瞬变电磁井间勘探方法。在本井使用线圈发射、邻井使用线圈接收,根据瞬变电磁场理论,在阶跃信号的激励下发射线圈在地层中激发出沿圆周方向的闭合瞬变电场,该电场在导电地层中产生与地层电导率呈正比的涡流。由Doll地层环模型可知,地层中的涡流在空间任意点激发得到与地层电导率成正比的二次场响应信号(有用信号),并可表示为空间各点电导率的加权平均值,其权重即为井间瞬变电磁勘探的全空间几何因子;全空间几何因子集中分布在发射线圈和接收线圈附近,其它区域分布较少,在发射线圈和接收线圈两侧呈现不同的极性;对瞬变电磁响应与地层电导率、井间距和源距的变化规律研究可知,瞬变电磁井间勘探有用信号随着地层电导率的增大而增大,随着井间距的增加单调减小,在发射线圈和接收线圈处于同一深度时该响应信号幅度最大。     

过套管地层电阻率测量的最新进展

一种新的过套管地层电阻率测量仪器已经研制成功，这种仪器向套管发射强电流，套管对地层产生很小的漏电流，用一排电极紧贴套管测量漏电流，进而确定套管外地层的电阻率，这种仪器适用了产出井，注井和监视井，把测得的数据与裸眼井电阻率进行对比，现场测试证实这种测量方法具有重复性，且与钻井时测得的地层电阻率有对比性，测试数据清晰地分辨出枯竭层与未动层，因为把过套管和裸眼电阻率曲线组合后很容易解释，所以这种过套管地层电阻率测试已被广泛接受，这种新仪器主要用于以下几个方面，低孔隙度或低含盐地层的监测，对井况不稳定的地层进行评价却又不能进行裸眼测试的情况，识别窜槽等。为了更好地了解此仪器在不同环境下的性能，以及在腐蚀套管中的电接触质量，本文在提供各种模型下的测量结果和现场各种类型井的测量结果的同时，也从理论上进行分析。     

套管井电测井传输线模型

套管井中电测井是强电流研究的一个主题。文中,作者研究了套管井中电测井物理响应的常规理论,套管处地层电阻率是垂向可变的,而且套管的电导率也有变化。研究该理论时,采用了一个四极探头。其中,一个为电流电极,另三个为测量流入地层接收点电极。文中所有的理论都是从近似传输理论出发导出的。文中先导出了排列系数表达式。此后,建立了排     

圆柱坐标系下三维瞬变电磁过套管响应特征研究

近年来,瞬变电磁过套管技术已成为电磁勘探领域的热点之一。由于井孔及地层非均匀介质的电导率和磁导率在小尺度（套管、泥浆等）上剧烈变化,为模拟并消除金属套管对电磁场的影响,有必要开展高效的过套管三维瞬变电磁正演模拟。正演计算中,为了有效减少网格数量进而降低方程组的求解规模,在圆柱坐标系下对求解区域进行离散,并基于有限体积法进行三维套管井瞬变电磁正演模拟。通过模拟并分析套管电导率、相对磁导率、厚度和内径等参数对电磁场的影响,为校正金属套管影响奠定了基础;对梯形波、半正弦波、三角波响应结果的对比分析表明发射波形采用梯形波的效果最好;分析梯形波各阶段持续时间对电磁响应结果的影响,表明较短的波形稳定时间对早期响应结果的影响明显,开启时间对响应结果的影响可以忽略,关断时间越短则电磁响应越强。研究成果为瞬变电磁过套管数据处理提供了技术指导。