三维感应测井仪器刻度与井眼影响研究

论文摘要

感应测井是最重要的电阻率测量方法之一。电阻率是分析地层岩性、储层含烃饱和度以及油气评价的重要参数。三维感应测井仪是目前国内外最新的感应测井仪器,不但同时测量表征地层各向异性的水平电阻率和垂直电阻率,而且获得地层的倾角和方位角信息,是识别砂泥岩薄交互低阻油层的重要方法,适用于垂直井、斜井和水平井。三维感应测井的仪器设计、测量理论和数据处理解释十分复杂,需要解决的问题很多,本文研究三维感应测井基本理论、仪器刻度方法和测井响应井眼影响特征,为三维感应仪器研制提供理论指导,具有重要的理论和实际意义。本文首先论述了三维感应测井的基本理论。推导并归纳建立三维感应测井在各向同性和各向异性地层的电磁场计算公式、张量电压计算公式、张量视电导率计算公式以及张量电导率与主轴电导率的变换关系,这些公式是研究三维感应测井理论的基础。研究三维感应仪器的一维、二维和三维几何因子,用MATLAB语言编程计算几何因子,分析响应特性。结果分析表明三维感应仪器水平分量和交叉分量上所受的井眼影响要比纵向分量所受井眼影响严重。其次研究三维感应测井仪器的刻度方法。推导建立9个刻度系数的计算公式,编成实现给定三个方向上发射和接收线圈对位置时,刻度系数随刻度环位置、方位角和倾角变化的计算程序。该程序可用于计算分析刻度系数的变化特征,确定三维感应仪器刻度的刻度环大小和最佳刻度位置,解释刻度环位置、方位角和倾角变化时测量信号的变化规律,是三维感应仪器刻度研究的重要工具。最后是三维感应测井井眼影响三维数值模拟研究。利用COMSOL有限元软件数值模拟计算计算三维感应测井的井眼影响。计算分析井径、泥浆电阻率、三维地层界面、地层倾角、方位角等对三维感应测井的影响。结果表明三维感应仪器对倾角和方位角以及井眼泥浆电导率影响比较敏感。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 三维感应测井仪器研究现状
• 1.3 三维感应测井响应计算方法现状
• 1.4 三维感应测井刻度与井眼影响方法现状
• 1.5 主要研究内容
• 第二章 三维感应测井理论研究
• 2.1 三维感应测井仪器及测量原理
• 2.2 各向同性地层感应测井原理
• 2.3 各向异性地层感应测井原理
• 2.3.1 垂直井和水平井地层模型求解计算理论
• 2.3.2 斜井地层模型求解计算理论
• 2.4 小结
• 第三章 三维感应测井仪器特性研究
• 3.1 线圈系设计特性要求
• 3.2 三维感应测井仪器线圈系结构
• 3.3 几何因子响应特性
• 3.3.1 一维几何因子响应特性
• 3.3.2 二维几何因子响应特性
• 3.3.3 三维几何因子响应特性
• 3.4 均匀地层测量特性
• 3.5 小结
• 第四章 三感应测井响应的有限元计算研究
• 4.1 三维感应有限元计算理论
• 4.1.1 电磁场有限元理论
• 4.1.2 三维感应有限元分析方法基本步骤
• 4.2 COMSOL有限元软件在三维感应测井中的应用
• 4.2.1 三维感应测井问题描述
• 4.2.2 COMSOL有限元计算流程
• 4.2.3 三维感应电磁场源的处理
• 4.2.4 COMSOL有限元软件计算三维感应问题的步骤
• 4.3 小结
• 第五章 三维感应测井仪器中的刻度方法研究
• 5.1 三维感应测井仪器刻度原理
• 5.1.1 三维感应共面分量刻度原理
• 5.1.2 三维感应共轴分量刻度原理
• 5.2 三维感应测井仪器的刻度系数变化特性
• 5.2.1 共面分量刻度系数变化特性
• 5.2.2 共轴分量刻度系数变化特性
• 5.3 三维感应刻度系数的变化特性解释
• 5.4 三维感应刻度环设计
• 5.4.1 三维感应刻度环结构设计
• 5.4.2 刻度电阻的确定
• 5.5 小结
• 第六章 三维感应数值模拟井眼影响研究
• 6.1 三维感应仪器井眼影响模型建立
• 6.1.1 三维感应仪器井眼影响模型建立
• 6.2 三维感应井眼影响数值模拟结果分析
• 6.2.1 均匀各向同性地层模型结果
• 6.2.2 均匀各向异性地层模型结果
• 6.2.3 各向异性地层仪器偏心井眼对测井响应的影响
• 6.3 三维感应井眼影响库建立
• 6.3.1 井眼模型响应数据库建立
• 6.3.2 偏心井眼影响库
• 6.4 小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 详细摘要