非均勻介質(zhì)中的電磁感應和低頻電磁傳播問題研究.pdf

1、隨著越來越多的油田進入中后期開發(fā)，為了探測出更為隱蔽的油氣層，鉆井和測井技術得到了快速的發(fā)展，隨之也出現(xiàn)了一些新的挑戰(zhàn)，如大斜度井、水平井的感應測井響應特征分析，各向異性的影響和各向異性層電阻率的測量，新型測井儀器的評估和設計等。事實表明通過非均勻介質(zhì)中場的仿真和測井實驗的研究能為這些問題的解決提供有效的途徑。 本文的工作正是基于上述背景而開展的，研究內(nèi)容不僅包括非均勻介質(zhì)中電磁感應和電磁波傳播測井問題的正演和反演方法，也包括新

2、型的多分量感應測井儀器的實驗研究。所涉及的正向建模方法不僅有三維建模的數(shù)值方法，也包括快速的一維解析方法和二維半解析半數(shù)值方法，三種方法各具優(yōu)缺點，在數(shù)值仿真分析中針對實際問題可以選擇性地使用。 本文首先推導了平面分層和柱面分層各向異性介質(zhì)中場的格林函數(shù)，并應用于一維分層地層中感應測井響應的建模。其優(yōu)點是求解速度快、精度高，能用于任意方向的激勵，特別能用于各向異性的傾斜地層。另外，還介紹了用于二維非均勻介質(zhì)中感應和電磁波傳播測井

3、響應計算的數(shù)值模式匹配法。 針對復雜的三維模型，本文研究了兩種數(shù)值方法，有限元法和體積分方程法。并結合電磁測井問題的特點在建模過程中進行了一定的創(chuàng)新，從而能節(jié)省未知量，提高求解速度。在三維的有限元建模中采用了混合階的基函數(shù)并結合了線性方程的快速求解方法，一次的方程求解能得到多個測量點的值。在三維電磁測井問題的積分方程求解上提出了一種快速有效的求解方法。 在上述工作的基礎上，分別對兩種具有代表性的隨鉆電磁波測井和多分量感應

4、測井儀器進行了建模分析，特別是對多分量感應測井儀器的響應特性進行了全面的仿真分析，重點考查橫向線圈與軸向線圈受環(huán)境影響的區(qū)別和它們的探測特性，并給出了減小井眼和圍巖影響的相關方法。上述的分析對測井數(shù)據(jù)的解析和新型感應測井儀器的優(yōu)化設計具有參考價值。 本文還對多分量感應測井數(shù)據(jù)的反演技術進行了初步的研究，給出了基于解析解作為正向建模的快速反演方法。反演方法中引入了線性搜索來加快反演的收斂速度。 在結合上述理論分析的基礎上對