相位感应测井二级刻度系统和DFIL相位差检测算法研究

论文摘要

电法测井经过七十多年的发展,现已成为一门独立的学科。从最初的自然电位测井,发展到了感应测井和阵列感应测井。但是,感应测井和阵列感应测井在仪器设计和制造时存在的直耦对消问题已成为感应测井仪器发展的瓶颈。因此,在感应测井基础上提出了测量场的相对特性的阵列相位感应测井,避开了在感应测井中非常棘手的直耦对消问题,大大降低了仪器研发的难度。前苏联在阵列相位感应测井方面的研究起步较早,取得了许多重要的成果,并开发出了成熟的商用仪器。目前国际上的阵列相位感应测井仪器主要是俄罗斯的高频感应等参数测深仪ВИКИЗ（又译成VIKIZ）。国内尚无成熟的相关仪器,相关仪器都靠从俄罗斯进口。但是该类仪器价格昂贵,同时限制了国内油田服务公司的作业范围。为改变这种被动的局面,中海油田服务股份有限公司于2000年与电子科技大学合作,开始了相位感应测井的理论研究和仪器研发。至2005年处,在理论方面取得了许多重要的成果,并研发出了阵列相位感应测井仪（APIL）试验样机,目前双频感应测井仪（DFIL）也进入了整机性能调试阶段。相位感应测井仪的研发不可避免地面临两大关键问题,即仪器刻度和相位差检测。本文就这两大关键问题做了深入的研究,主要内容为如下:1.研究了相位感应测井理想二级刻度器模型中各种参数和环境对测量精度的影响,得到了许多重要的结论;同时提出了一种工程上切实可行的刻度系统方案,给出了相位差-电导率曲线以及系统误差等重要参数。2.针对DFIL提出了一种相位差检测方法即结合最小二乘法的过零检测法,给出了数值结果,并与相关法做了比较,验证了本文方法的正确性和优越性。

论文目录

• 第一章 序言
• 1.1 电法测井技术的发展及现状简介
• 1.2 传统感应测井的原理及其利弊
• 1.3 相位感应测井的提出及国内外相关研究进展
• 1.4 相位感应测井仪开发中的关键技术和挑战
• 第二章 APIL 刻度方法及二级刻度系统研究
• 2.1 刻度的概念和分级
• 2.2 阵列相位感应测井分析方法
• 2.2.1 数值模式匹配（NMM）方法
• 2.2.2 NMM 的改进：与理想匹配层（PML）截断边界条件的结合
• 2.3 APIL 仪器原理和结构
• 2.4 APIL 的刻度方法及相应的理论模型分析
• 2.4.1 APIL 仪刻度条件和理论模型
• 2.4.2 盐水的电导率一定时相位差与频率的关系
• 2.4.3 水桶长度和半径对相位差的影响
• 2.4.4 盐水参数误差对相位差的影响
• 2.4.5 相位差随电导率的变化关系
• 2.4.6 地面及刻度环境对刻度精度影响
• 2.4.7 信号的可测性分析
• 2.4.8 刻度时仪器纵向定位误差带来的相位误差分析
• 2.5 刻度系统水平放置问题初步分析
• 2.6 工程刻度系统研究
• 2.6.1 刻度方案的选定
• 2.6.2 金属地网方案可行性论证
• 2.6.2.1 对幅度的影响
• 2.6.2.2 屏蔽效果分析
• 2.6.2.3 金属层厚度研究
• 2.6.3 金属地网模型电导率－相位差曲线以及相关参数考察
• 2.7 本章小结
• 第三章DFIL 接收机中相位差/幅度检测电路及算法
• 3.1 DFIL 仪器介绍
• 3.2 DFIL 信号检测电路
• 3.3 相位差/幅度检测算法
• 3.3.1 结合最小二乘法的过零检测法
• 3.3.1.1 相位差与幅度的过零检测原理
• 3.3.1.2 最小二乘法
• 3.3.2 数值结果
• 3.3.3 与相关法对比数值结果
• 3.4 本章小结
• 第四章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕士其间的研究成果