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I:Doll几何因子

瞬变电磁测井是一种通过井内大功率瞬变电磁激发测量井内电磁感应电动势的方法。与电极、侧向与感应等电测井方法不同,瞬变电磁激发的电磁场频率是连续的,采集到的感应电动势也是连续波形,测量的原始数据量大、所携带的地层信息丰富。瞬变电磁激发的电磁场在地层中会产生二次场,该二次场可以用Doll几何因子进行描述。给出瞬变电磁激发信号为阶跃函数时井内二次感应电动势的响应曲线。从曲线上发现,在激发波形发生突变的位置,井内电磁感应电动势响应信号的幅度最大,当激发波形恒定后,响应信号从最大值连续变化到0。二次感应电动势曲线的幅度与地层电导率成正比。实际的瞬变激发波形不会突变,会有一定的延迟和过渡过程,用一阶网络的指数衰减模拟激发波形后发现,其响应波形的幅度减小,指数衰减越慢,其二次场响应幅度越小。     

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。     

瞬变电磁测井原理研究Ⅴ:径向几何因子

对于瞬变电磁测井,Doll几何因子是一阶近似结论,没有考虑单元环之间的相互作用,更没有考虑井壁对瞬变电磁场的各种反射和折射特征.通过对比Doll几何因子与精确解的响应波形发现,在地层电导率很高或者源距比较长时,两者差异比较大.用实轴积分方法计算了不同井眼半径的裸眼井响应,用半径增加以后的响应减去标准井眼半径的响应获得一个响应差.该响应差主要刻画井半径增加部分地层对响应的贡献.将该部分归一化获得了瞬变电磁测井响应的径向积分几何因子,进一步计算径向积分几何因子对半径的导数获得了径向微分几何因子.该几何因子较Doll几何因子精度高,因为它考虑了集肤效应和井眼的影响.从该径向几何因子发现,瞬变电磁测井不同源距的阵列接收波形的径向探测深度差别大,近源距的径向探测深度浅,远源距的探测深度深.该几何因子为设计探测不同径向深度地层电阻率的瞬变电磁阵列测井仪提供了具体手段,对瞬变电磁测井资料的处理和评价具有重要意义.     

瞬变电磁测井实验研究

文章给出瞬变电磁测井原理的实验验证。用外径为113 mm、壁厚6 mm、长1 m的有机玻璃管模拟裸眼井井眼、用外径350 mm、壁厚10 mm的粗有机玻璃管模拟地层,粗有机玻璃内放置盐水模拟地层的电阻率,用长1 m的5.5 in(1 in=25.4 mm)套管制作套管模型井,同样,用直径300 mm、壁厚10 mm的粗有机玻璃管模拟地层。自制发射和接收线圈,用间距150 ms的方波激发,测量不同源距的接收波形,获得了瞬变电磁响应随源距的衰减规律。改变盐水的电阻率重新测量,用不同地层电阻率的响应相减抵消瞬变电磁激发响应的一次场,获得了直接反映地层电阻率的二次场响应波形。实验发现:理论计算的二次场响应波形特征与实验结果一致,即裸眼井的二次场在瞬变激发的两侧(通断前后)均有极值,而且符号相反;套管井的二次场仅仅在一侧有极值。但是,由于激发电路衰减常数的影响,实际测量的二次场波形在电流突变一侧的幅度大,在指数衰减一侧的幅度小。裸眼井的二次场幅度远远大于套管井的二次场幅度,套管井地层电阻率测量的原始信号很小。     

感应测井数据快速二维反演

对于阵列感应传感器，在实时反演中可以通过一个快速ＤＯＬＬ几何因子逼近和一种特殊反演方法来提高效率。快速正演模拟采用了样条逼近和计算地层单元响应的特殊技术，迭代反演过程将线性和非线性的优化结合起来，线性优化法用于确定地层电导率，非线性优化法用于调整地层区域的几何结构。在优化中使用了一个合适的移动窗口，它包括三个子窗口：预测器、校正器和升级器。如果必要的话，地层可以生动地得到显示。顺序迭代可以改善分辨     

瞬变电磁过套管电阻率测井响应模拟及分析

瞬变电磁过套管电阻率测井采用线圈电流的导通和关断方式进行大功率激发,测量套管井内不同源距的瞬态响应波形。现场测井得的瞬态波形有2个响应:一个是脉冲,位于激发时刻;一个是单峰波形——上升沿变化快、下降沿变化慢、位于激发时刻之后。用实轴积分法模拟套管井的瞬变电磁响应,得到的2个响应与所测量的波形特征一致,它们分别对应于位移电流(电磁波)和传导电流(电磁感应)的响应。传导电流密度与地层电导率成正比,过套管电阻率测井主要利用第2个瞬态响应获得地层的电导率。由于瞬变激发的连续谱以低频为主,测井波形中直接耦合的无用信号幅度很大。用同一源距不同深度测量的波形相减可以去掉响应中的无用信号(直接耦合响应和井内液体、套管、水泥环的二次场响应),得到2个深度点所测量地层的二次场差,该二次场差与所测量的不同区域地层电导率成正比,从二次场差波形中任取一点的幅度均可得到1条曲线,对其反褶积并刻度可以得到地层电导率随深度的变化曲线,加上初值便得到地层的电导率,实现过套管地层电阻率的连续测量。     

二维小波变换在成像测井识别裂缝中的应用研究

本文首先对电成像测井资料进行水平方向和垂直方向的电导率曲线的小波变换,然后在小波变换后的高频段寻找与裂缝对应的分解信号,再将水平方向和垂直方向的分解信号进行绝对值叠加,再转换成二值信号(即裂缝为1,非裂缝为0)成图,从而增强成像测井中的裂缝信息,为成像测井的人机交互解释中的裂缝识别提供依据。实际应用结果表明,该方法可以准确、直观地显示出裂缝,效果很好。     

二维谱技术在声波全波列测井中的应用与分析

时域上的声波全波列测井和CBL—VDL测井解释难于确定各分波的速度随频率变化的关系。如果在频域中用二维谱技术不仅能够比较直观地分析物理现象和波形特征，而且能确定各分波的相速度和群速度随频率变化的关系．分辨出在时域中不能分辨的模式波和各分波的激发强度，从而达到识别各波相的目的。所以二维谱技术可对裸眼井声波全波列测井及套管井固井胶结质量进行有效的识别，在今后的工作中将有广泛的应用。     

用迭代反演算法进行二维井间电磁成像

提出了一种基于逐次逼近解法的迭代反演算法对井间地层电导率的构造进行成像。该方法应用一阶Ｂｏｒｎ返似将积分方程线性化，得到对电导率分布的初始估计，在迭代反演中应用高阶Ｂｏｒｎ近似对井间地层电导率构造作更精确的估计，数值计算结果表明，这种迭代反演算法与基于Ｂｏｒｎ近似，二阶Ｂｏｒｎ近似和扩展Ｂｏｒｎ近似的反演算法相比提高了成像分辨率，而计算效率相当，应用该方法还可以井间电导率分布进行了二次成像。     

套管井瞬变电磁响应波形中的地层电导率信息

瞬变电磁测井是测量套管外地层电导率的一种有效方法.采用实轴积分法试算了套管井模型的瞬变电磁响应,不同源距响应波形的形状差异明显.对同一源距,将两种不同地层电导率的响应波形相减得到响应差波形,不同源距的响应差波形形状不变.各个时刻的响应差与地层电导率差呈线性关系.首先将实际测量波形减去同一深度的测量波形,取某个时刻的波形...     

二维核磁共振测井

目前的NMR测井都是基于一维核磁共振技术,只测量地层孔隙流体的横向弛豫时间T2信息,测量结果反映孔隙空间的氢核总数,不能区分这些信号是来自油还是来自水.当地层孔隙中油气和水同时存在时,它们的T2谱信号是重叠在一起的,现有的NMR测井技术在识别和定量评价油气水时存在很大的局限性.二维核磁共振测井将孔隙流体中氢核数分布从一维核磁共振的单个T2弛豫变量拓展到二维核磁共振的2个变量,能够充分利用NMR观测的信息,开拓核磁共振测井岩石物理研究的新领域.介绍二维核磁共振测井的基本思想以及实验测量方法.将含有顺磁物质的人造砂岩和天然泥质砂岩饱和水,利用2个窗口改进CPMG脉冲序列,进行2D NMR实验测量.对测量数据进行反演,给出了岩石横向弛豫时间-内部磁场梯度(T2,G)的二维分布图,分析了岩石内部磁场梯度随孔隙大小不同的变化规律,研究结果对分析陆相沉积地层复杂岩性核磁共振测量结果具有重要指导意义.     

瞬变电磁法过套管测井技术分析

瞬变电磁感应测井是一种以瞬变电磁理论为基础的新型感应测井技术,其在发射机理、频率选择、发射方式、信号提取等方面不同于传统的感应测井,具有零直耦、小线圈距,高信噪比、频率丰富、处理简单等优点.通过分析瞬变电磁场传播机理、与连续电磁场的差异、测试信息的提取,研究电磁探伤测井原理,探寻过套管测井的实现方式.瞬变电磁法过套管测井与过去的电极法过套管测井相比施工简便、时效高、可连续测量,是一种进行过套管剩余油检测的有效手段.     

瞬变电磁测井信号自适应相干积累检测方法

受井下高温、高压以及运动测量等复杂测试条件的影响,低信噪比一直是困扰井下瞬变电磁探测系统发展的主要因素之一。针对这一问题,在柱状多层非均匀模型基础上,提出了一种瞬变电磁测井信号自适应相干积累检测方法。利用运动测量过程中相邻周期瞬变电磁响应的相关性,通过计算不同周期响应差异的Frobenius范数实现自适应相干积累。现场试验结果分析表明,该方法能够有效改善井下瞬变电磁系统信噪比,比固定时间相干积累具有更好的井下复杂环境适应能力。     

带地形的大地电磁测深联合二维反演

山区大地电磁测深资料主要受地形与浅层电性非均匀体的共同影响,各自的影响一般很难单独分开且有效地进行校正,本文成功地确定了一种将地形与浅层电性非均匀体对大地电磁测深影响同时校正的二维反演方法－带地形的ＴＥ与ＴＭ联合二维反演方法,其具体实施过程可分为ＴＥ与ＴＭ极化曲线的识别,模型的建立和反演三步。经理论模型试算与实际资料处理表明,用该方法对山区大地电磁测深资料处理是适用的,有效的。     

井中瞬变电磁法理论研究

文章对井中瞬变电磁法的基础理论进行了研究，对井中瞬变电磁场的分布特征、视电阻率计算方法、时间一深度换算方法进行了论述，并介绍了井中施工的装置形式，为井中瞬变电磁探测技术的进一步研究提供了理论依据。     

金属套管对井间电磁测井的影响

以电磁场理论为基础 ,导出了过套管进行井间电磁测井问题的理论公式 ,并用低频电磁波进行了数值模拟 ,分析了套管对井间电磁测井的影响。结果表明 ,用低频电磁波过套管测量地层电阻率的井间测井方法是可行的。该理论可为套管井井间电磁测井仪器的研制、井间电磁层析成像技术及测井解释提供理论依据     

基于二维离散小波变换的成像测井图像增强方法

为了改善成像测井图像质量以确保后续解释评价的效果,需要对成像测井图像进行增强处理。目前成像测井系统在图像增强方面基本采用中值滤波,直方图均衡化等传统的空域泛化滤波办法,这些方法在图像增强的同时也放大了噪声。本文提出基于二维离散小波的加权阈值图像增强方法,采用小波对图像进行频域分割,根据信号与噪声在频域的不同特点,利用加权阈值来对成像测井图像进行增强。通过对实际电成像测井资料的处理,结果表明在图像增强的同时也很好保留图像的边缘信息,是一种有效的图像增强方法。     

宽带时域瞬变电磁新方法

在利用Fastem和Multem方法研究地表低速层的野外工作中,观测到一种奇怪现象,即在1~28000Hz的等效频率范围内,连续光滑且具有重复性的视电阻率曲线部分仅在一定的波段内出现,有些观测点是在高频段出现、有些在低频段、而有些则是出现在中频段或整个波段。这是由于瞬变电磁法观测的是断电以后的二次感应磁场,只有良导体存在的地方,才能观测到二次感应电磁场,视电阻率曲线才会连续,并具有很好的重复性,连续曲线出现的位置取决于良导地层埋深状况及其松驰时间常数。在不存在良导地层的观测点上,因噪声完全淹没了二次场,视电阻率曲线散乱且具有随机性。根据该现象,本文提出了宽带时域瞬变电磁新方法,并将该方法用于勘探地下水,获得了较好的应用效果。