随钻方位电磁波电阻率测井关键技术研究
( 2018-05-27 阅读次 作者:)

(1)研究背景

  在石油钻井中,迫切需要一种能开展实时地质导向及复杂油气层钻进的随钻测井系统,对未钻地层进行预测,使井眼轨迹保持在期望的储层内。在此背景下,基于仪器研制的考虑,本研究围绕随钻方位电磁波电阻率测井关键技术,以电磁场理论、电测井方法原理和电子信息技术为理论基础,从测井响应正演数值模拟和测井响应弱信号检测角度进行先导研究。在圆柱坐标系中基于Yee氏非均匀交错网格,采用三维ADI-FDTD方法,通过地层空间坐标系与仪器空间坐标系的变换,模拟仪器在各向异性倾斜地层中测井响应;针对测井弱信号检测问题,在对随钻测井噪声分析的基础上,利用非线性理论和电子信息技术开展随钻电磁测井弱信号检测方法研究,采用一维非线性振子建立弱信号检测模型,在对非线性振子动力学特征分析的基础上揭示其用于弱信号检测的机理。通过正演模拟研究,掌握仪器在地层中的测井响应特征,既为测井资料的处理解释提供理论依据,也为仪器的研制提供设计方法指导;通过测井弱信号的检测方法研究,降低可检测信号的信噪比,提高仪器的径向探测深度,增加未钻地层预测的距离,为仪器的研制提供测井响应信号采集技术支持。

(2)取得的部分成果

  ① 提出一种大斜度井中电磁响应正演模拟计算算法

  利用本课题研究的算法与数值模式匹配(NMM)方法在均匀无限厚地层中的响应对比验证,分别计算幅度衰减电阻率和相位差电阻率,两者结果一致性很好,如图1所示。

(a) 相位差测井响应                  (b) 幅度衰减比测井响应

图1 NMM和FDTD法计算随钻电磁仪器在均匀无限厚地层中的响应

  ② 通过模拟计算分析,掌握了仪器在多种复杂条件下的测井响应特征及影响因素。

  在模型计算中分别考虑了仪器偏心、泥浆、井斜以及各向异性地层等因素作用时测井响应。部分响应曲线如图2所示。

(a) 相位差响应                          (b) 幅度比响应

图2仪器在不同的偏心距下穿过倾斜各向异性地层的测井响应(θ= 45°)

  ③提出一种基于非线性的随钻测井弱信号检测方法

  研究了非线性振子的动力学特征,利用相关的电子技术实现了振子检测电路,采用尺度变换方法将其扩展应用于随钻电磁波电阻率测井信号的检测。部分轨迹如图3所示。

(a) r=771.713mv 临界状态              (b) r=771.714mv 大周期状态

图3 Duffing电路状态仿真

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