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%。     

井间电磁成像测井仪收发同步技术研究

井间电磁成像测井仪中接收信号与发射信号的相位差与地层电导率密切相关,研究接收与发射信号的精确同步技术能为准确测量其相位差、准确解算地层电导率以及精确分析地层剩余油储量提供支持。提出一种基于GPS的收发同步方法。在地面系统和井下系统实现4个实时时钟,以GPS接收机提供的基准时间对地面系统进行精确授时;精确测量地面系统和井下仪器的传输时延,地面控制系统根据传输时延对井下系统精确授时,实现井下系统时钟与GPS提供的基准时间同步,达到了接收机与发射机的时间同步。初步实验结果表明,使用RS-485总线进行通讯其同步时间误差小于400ns(信号频率为1kHz时,相位误差为0.144°)。     

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。     

瞬变电磁井间涡流激发响应的实验研究

瞬变电磁井间涡流激发的二次场响应可以用于井间剩余油的检测,为提高剩余油采收率,提出基于全空间几何因子的井间勘探方法。利用铝板与全空间放置的发射和接收线圈进行瞬变电磁井间勘探实验,首先将有铝板存在和无铝板存在时接收线圈测量的瞬变电磁总响应相减去掉直接耦合信号,得到只与空间导电介质有关的涡流激发响应(该响应即为井间勘探的有用信号,与地层电导率成正比,可以用来反演地层电导率),然后用涡流激发响应的极性间接地对全空间几何因子极性特征进行定性实验验证,即全空间几何因子在发射或接收线圈两侧极性相反。利用全空间几何因子理论以及井间涡流激发响应解析解进行正演模拟,并与空气以及地层中实测得到的涡流激发响应波形进行对比,从而定量地验证了全空间几何因子在计算井间涡流激发响应时的可行性。通过改变发射与接收线圈的源距,发现了瞬变电磁全波响应以及与铝板有关的井间涡流激发响应幅度随源距的增大而逐渐变小的客观规律,即源距改变,接收线圈对涡流激发响应的灵敏度随之改变。     

井间电磁成像测井系统分析与研究

以电磁场理论为基础,研究井间电磁感应幅度与相位的正反演模型与算法.分析EMI公司XBH-2000井间电磁成像测井系统与斯伦贝谢公司Deeplook-EM井间电磁成像测井系统的优缺点,针对井间电磁测井中发射天线、接收天线与微弱电磁感应信号采集处理展开研究.提出发射部分采用低压储能、磁偶极子定向谐振发射以及幻相电缆平衡供电等技术,接收部分采用GPS综合同步相位检测、锁相放大、自适应取样积分、共模抑制、温度补偿校正与天线刻度等信号检测与处理技术.该研究有效提升了电磁波发射效能,提高了信噪比,为仪器研制奠定了理论基础.     

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。     

一种新的趋肤效应校正方法

趋肤效应影响使感应测井测量值低于地层真电导率.根据均匀地层感应测井视电导率实部与频率和地层电导率的函数关系提出了一种双频率校正与归一化校正相结合的趋肤效应校正新方法.该方法先用2个频率计算视电导率随不同频率平方根变化的一阶导数,补偿高频信号的趋肤效应影响实现双频率趋肤效应校正.以此为基础设计了一种兼顾低、中、高宽地层电阻率范围的三频率趋肤效应校正方法.高频保证高电阻率地层中测量信号大、稳定;低频考虑低电阻率地层中趋肤效应影响不能太大;中频选择兼顾高低频信号.仪器实现中,要求发射线圈同时发射3个频率信号,所有子阵列都接收3个频率信号.测量数据处理时,分别用高、中频率和中、低频率进行双频率趋肤效应校正,得到2组校正后的数据,使感应测井仪器适应较宽范围的地层电阻率测量.双频率趋肤效应校正后,视电导率的非线性得到了极大改善,进一步采用归一化趋肤效应校正方法可以消除残余的误差.可用于新型感应测井仪器设计中.     

时频电磁(TFEM)勘探技术：数据采集系统

大功率电磁仪器系统是深部矿产资源勘探的基础,发展大功率、高精度电磁仪器具有重要意义。基于深层油气勘探需求开发的时频电磁（TFEM）勘探仪器系统,可同时实现时间域和频率域电磁一体化勘探。模拟研究证明,该系统的技术指标能够满足时间域与频率域、电法与磁法的一体化勘探要求,亦可实现近区和远区的数据采集。这套由东方地球物理公司（BGP）自主研制的时频电磁法仪器系统包括大功率恒流电磁发射机、分布式/节点式多类型电磁信号接收机等。接收机的动态范围大于120dB,可接收信号的频率范围是0.001~500Hz,数据采集实验证明其技术指标达到了国际同类仪器水平,可为中国深部资源勘探提供有力支撑。     

随钻方位电磁波界面探测性能分析

随钻方位电磁波仪器界面探测性能主要受仪器线圈排布、小信号分辨精度以及地层模型等因素影响。以研发的随钻方位电磁波电阻率（AMR）为例,计算分析了噪声信号对探测能力的影响;在确定仪器结构和电气性能的情况下,重点模拟分析不同地层条件下AMR仪器的界面探测能力以及对薄层的识别和分辨能力。模拟结果表明：反映界面距离的定向信号幅度主要受界面两侧的电导率差影响;地层界面渐变时定向信号幅度小于阶跃模型模拟幅度;各向异性地层模型中,定向信号幅度及界面探测能力主要受水平电阻率的影响。在界面距离反演过程中,噪声信号对远距离界面反演结果有较大影响;合理选取各向同性地层中低阻地层的电阻率以及各向异性地层中的水平电阻率是界面距离预测结果精确与否的关键。     

随钻方位电磁波仪器测量精度对电阻率及界面预测影响分析

随钻方位电磁波测量仪利用幅度比和相位差转换得到地层电阻率信息,联合定向电动势测量信号反演来预测和判断界面,因此必须明确测量精度与电阻率及界面距离的关系。从电阻率转换及界面距离反演原理出发,模拟计算和分析接收天线测量精度在不同地层条件下对电阻率和界面距离的影响。模拟结果表明,在电阻率比较高的地层中,接收天线测量精度对幅度电阻率和相位电阻率影响较大;定向电动势幅度与界面距离呈近似对数线性关系,仪器离界面距离越远,界面两侧电导率差越小,仪器工作频率越低,测量精度对界面距离反演结果的影响越大。研究结果可以为评估测量结果的准确度和降低地层评价与地质导向应用风险提供理论依据。