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。     

扇区水泥胶结测井仪实验研究

扇区水泥胶结图像是通过扇区水泥胶结测井仪器（Scan Bound Tool,SBT）获得的。仪器的底端是发射探头,在距离发射探头0.6m处安装了一个接收探头。接收探头用一个压电圆管,分成8个等间隔的扇区极化,每个扇区接收到一个波形,一共8个波形。用实验的方法研究了激发脉冲宽度和幅度对波形幅度和频率的影响。取出每个波形的首波幅度得到8条曲线,描述圆周8个扇区的水泥胶结情况。将每个深度点对应的8个幅值用颜色表示出来,得到整个圆周的水泥胶结图像。由于圆周方向只有8个扇区,分辨率比较低,图像边缘不清晰。对观测到的8个扇区的幅度值用高斯函数进行插值处理后,图像边缘得到了一定改善。分别用线性插值,二次插值处理后,图像连续、边缘清晰,对比度明显增强,整个圆周不同扇区水泥胶结的差异显示明显,为进一步分析扇区水泥胶结提供了基础。     

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。     

瞬变电磁测井原理研究Ⅵ:过套管电阻率

为在套管井瞬变电磁测井响应中获得地层电阻率信息,用套管井模型和实轴积分方法对线圈激发的瞬变电磁场进行研究。用不同地层电导率的响应差将直接耦合场(一次场)去掉,剩下反映地层电导率的二次场。将裸眼井和套管井的一次场和二次场对比后发现,套管井和裸眼井的一次场响应形状固定,幅度随套管尺寸改变。裸眼井的二次场响应波形在突变激发的两侧分布着正负2个峰值,套管井则仅在一侧有峰值,另外一侧的峰值被套管屏蔽。裸眼井的二次场随时间单调衰减很快,而套管井的二次场响应则随时间衰减比较慢,在200ms以后还会出现峰值。这样,便有2个区域可以用于地层电导率的测量,一个在激发的突变位置附近,另外一个在激发结束200ms以后,俄罗斯的过套管测井选择了第2个测量区域。在这个区域内,一次场幅度已经很小,并且是单调减小,而二次场则有形状变化,采用频谱分析等手段获得这些形状信息即可获得二次场,该信息与地层电阻率有直接关系,可以构建工程量,将电阻率信息放大,对其刻度即可实现过套管电阻率测量。     

瞬变电磁测井原理研究Ⅲ:电磁波

瞬变电磁测井满足Maxwell方程,包含电磁波传播过程及其影响。从Maxwell方程出发,分析了无限大均匀介质电导率对电磁波传播速度的影响,与空气中的电磁波传播速度是常数不同,一般介质的电磁波传播速度随频率改变,低频时变化很大。利用裸眼井模型对井内的电磁波传播特征进行研究,给出了描述井内电磁波传播的二维谱及其频散曲线。在高频段(大于100 MHz)与声波测井相似,井内传播的电磁波也具有频散效应,速度随着频率的增加从地层的电磁波速度连续改变到井内液体的电磁波速度,在有些频率段,其速度与地层的电磁波速度一致。在这些频率测量电磁波能够得到地层的电磁波速度,从中获得地层的介电常数,这是由井的圆柱形边界导致的。与声波测井不同,在低频段地层的电磁波传播速度随频率改变,在井中所测量的电磁波速度也随频率改变,这种现象主要由电磁感应引起,与地层的电导率有关。这一部分的响应特征构成了瞬变电磁测井电阻率测量的基础。     

瞬变电磁测井原理研究Ⅱ:精确解的响应

Doll几何因子没有考虑地层的集肤效应和单元环之间的相互影响,所得到的响应在高电导率地层误差比较大。用Doll几何因子计算瞬变电磁测井响应的误差也相应比较大。用无限大均匀介质响应的精确解势函数计算瞬变电磁测井响应。与Doll几何因子不同,精确解势函数的实部和虚部都参与了计算,其响应的频谱总体变化趋势比较平稳,没有像Doll几何因子那样随频率线性增加,响应波形的实部与激发波形相似,虚部在激发波形突变处也呈脉冲形状。设计了含正负幅度值的方波激发波形,用这样的波形激发,其响应的实部与激发波形相近,虚部则在方波的突变处最大,随着时间的推移,幅度连续减小。进一步用势函数计算瞬变电磁感应电动势后发现,在激发波形的突变处,电磁感应电动势比较大,容易测量。     

新型便携式高精度导纳仪开发

确定压电换能器等效电路参数需要使用导纳圆测量仪器.针对目前导纳圆测量仪硬件设计复杂、测量电阻阻值无法更改及上位机无法实时显示测量结果等缺点,设计了便携式高精度导纳仪.采用DC/DC转换芯片DCP010505实现了USB总线供电,简化了导纳仪电源设计.通过使用数字电位器AD8400,用户可以在上位机软件中设置测量电阻阻值大小.采用基于SPI总线通讯的模数转换芯片MAX1377,实现了对两路正弦信号的采集.最后通过实验验证了基于LPC2146的USB总线通讯的可行性,给出了上位机保存的图像及数据文件.     

套管井瞬变电磁测井在节箍处的响应与几何因子分析

剩余油的探测需要利用套管井条件下的电阻率测井曲线。为此,用线圈电流的导通和关断激发电磁场,这些电磁场以低频为主,集肤深度大,能够穿过套管进入地层,并在地层中激发涡流,涡流激发的磁场能够再次穿过套管在接收线圈上产生响应。测量不同源距的瞬态电磁响应波形,将同一源距相邻两个深度点测量的波形相减去掉无用信号,获得的波形反映了地层的电导率。取其峰值得到测井曲线,该曲线在套管节箍处幅度很大,随深度变化的形状与同源距的Doll几何因子在半径比较小时随深度变化的形状相似。将同源距的Doll几何因子在径向上压缩、纵向上拉伸到与实际测量的曲线形状一致,压缩拉伸后的Doll几何因子即为套管井的几何因子,套管的高电导率和磁导率对响应的影响被归并到几何因子中。这为分析套管井瞬变电磁测井的纵向和径向特征,获得不同纵向分辨率和探测深度的测井曲线提供了基础。     

偏心声源激发的声波实验

扇区水泥胶结图像测井SBT圆周方向的分辨率主要由井内偏心声源激发的三维声场分布决定。文章为此设计了一个实验,用一段充满硅油的套管,固定发射和接收探头之间的距离z,水平移动接收探头,得到了不同位置的声波波形。分析这些声波波形发现：源距z为20cm时,不同水平位置的接收波形的首波到达时间有比较明显的差异,源距增加到30cm时,该差异减小。同时,z不同时,接收到的声波波形的幅度随水平位置变化比较大,而接收波形的主频则变化很小。