各向异性地层电磁测井响应的时域有限差分方法研究

论文摘要

随着石油工业的不断发展,钻井技术与测井技术的不断提高,大斜度井、分支井、水平井正逐步成为高效率、高效益的油气田勘探开发技术,所占的比例越来越大。同时,已发现的油气藏中各向异性油气藏占总油藏的20%～30%。而在各向异性地层中测井响应与传统各向同性地层中的垂直井测井响应有很大的区别,所以研究各向异性地层中电磁测井响应规律对测井资料的解释和地质评价具有重要意义。本文利用三维圆柱坐标系中时域有限差分方法对各向异性地层中的三类电磁测井响应进行了具体研究,包括随钻电磁测井响应、高频电磁测井响应和电磁脉冲测井响应。取得了以下4个方面的成果:(1)推导出了各向异性地层中三维圆柱坐标系非均匀网格剖分的时域有限差分方法的基本理论公式,重点推导了电导率张量的旋转公式及电场分量差分迭代公式;用Matlab7.01软件编写出了计算机程序,并验证了所编写程序的正确性。(2)利用时域有限差分法,模拟得到了非均匀各向同性地层中钻铤、泥浆、侵入带以及地层介电常数对随钻电磁测井响应的影响规律。(3)利用时域有限差分法,模拟得到了均匀无限厚各向异性地层中及考虑泥浆、围岩、侵入等因素存在的复杂各向异性地层中的高频电磁测井响应规律。(4)利用时域有限差分法,模拟得到了均匀无限厚各向异性地层中及考虑泥浆、围岩、侵入等因素存在的复杂各向异性地层中的电磁脉冲测井响应规律,为电磁脉冲测井仪器的研制和及其在各向异性地层中测井资料解释提供了一定的理论依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 各向异性地层概述
• 1.2 电法测井概述
• 1.3 论文研究的背景及意义
• 1.4 时域有限差分方法概述
• 1.5 本论文的主要研究内容
• 1.6 本论文的主要创新点
• 第二章 非均匀媒质时域有限差分方法
• 2.1 圆柱坐标系下的麦克斯韦旋度方程
• 2.2 圆柱坐标系时域有限差分公式
• 2.2.1 圆柱坐标系非均匀Yee网格
• 2.2.2 圆柱坐标系三维时域有限差分迭代公式
• 2.3 数值稳定性条件和数值色散问题
• 2.4 非均匀网格圆柱坐标系中Mur吸收边界条件
• 2.5 Mur吸收边界条件的时域有限差分计算公式
• 2.5.1 一阶Mur吸收边界条件的时域有限差分计算公式
• 2.5.2 二阶Mur吸收边界条件的时域有限差分计算公式
• 2.5.3 轴线上的边界条件及相应的时域有限差分计算公式
• 2.6 源的设置
• 2.7 媒质界面处电磁参数选取方法
• 2.8 各向同性媒质中的时域有限差分方法程序验证
• 2.8.1 自由空间中脉冲电偶极子源的电场分布
• 2.8.2 时谐圆形回线源在均匀无耗和有耗媒质中的电场分布
• 2.9 本章小结
• 第三章 各向异性地层中时域有限差分方法
• 3.1 圆柱坐标系统中电导率矩阵张量
• 3.2 各向异性地层中时域有限差分方法的基本理论
• 3.2.1 圆柱坐标系下的麦克斯韦旋度方程
• 3.2.2 麦克斯韦旋度方程的时域有限差分公式
• 3.2.3 激励源的加入
• 3.3 各向异性地层界面处的电性参数选取方法
• 3.4 各向异性地层中时域有限差分程序验证
• 3.5 本章小节
• 第四章 非均匀各向同性地层中随钻电磁测井响应分析
• 4.1 随钻电磁测井基本原理
• 4.2 衰减电阻率和相移电阻率刻度曲线
• 4.3 随钻电磁测井响应
• 4.3.1 井眼泥浆对随钻电磁测井响应影响分析
• 4.3.2 侵入带对随钻电磁测井响应影响分析
• 4.3.3 介电常数对随钻电磁测井响应影响分析
• 4.3.4 三层地层模型测井响应分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 各向异性地层中高频电磁测井响应
• 5.1 高频电磁测井理论
• 5.2 衰减视电阻率刻度曲线
• 5.3 均匀无限厚各向异性地层中高频电磁测井响应
• 5.4 泥浆对高频电磁测井响应的影响
• 5.5 围岩对高频电磁测井响应的影响
• 5.6 五层地层中高频电磁测井响应
• 5.7 介电常数对高频电磁测井响应的影响
• 5.8 本章小结
• 第六章 各向异性地层中电磁脉冲测井响应
• 6.1 电磁脉冲测井理论
• 6.2 各向异性地层中电磁脉冲测井的可行性验证
• 6.3 电磁脉冲测井响应的分析
• 6.3.1 无限厚均匀各向异性地层的测井响应
• 6.3.2 泥浆对电磁脉冲测井响应的影响
• 6.3.3 围岩对各向异性中的电磁脉冲测井响应影响
• 6.3.4 五层地层中的电磁脉冲测井响应
• 6.4 本章小节
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢