对称化测量高频电磁波测井的理论研究

应用半解析数值模式匹配法研究了在含有任意数目的水平与柱状分层介质中的电磁波测井响应，通过数值模拟，发现现有的单发双收高频电磁波测井仪器由于其收，发结构不对称，往往会导致幅度比测井曲线的严重失真，使得它与相位差测井曲线很不匹配，大大降低了仪器的分辨能力；并指出现有仪器的的这种缺陷可以采用对称化测量来克服。本文首次系统考察了对称化测量高频电磁波测井的侵入和围岩影响，发现围岩影响可使相位差测量出现负响应     

用模式匹配法计算电阻率测井响应研究进展

数值模式匹配法是地球物理电磁场计算中的一种半数值、半解析的高效算法,相对于别的数值算法具有明显的优越性,近年来在电法测井数值模拟中得到了成功应用.本文详细地介绍了数值模式匹配法的原理和模式匹配法在电法测井的发展历程和最新应用情况,系统总结了用模式匹配法计算电阻率测井响应的思路和基本步骤,并展望了其在电法测井三维数值模拟中的应用前景.     

阵列感应(AIT)测井响应的连续反演

构建了基于分辨率匹配信号处理的AIT反演方法.该方法用数值模式匹配方法计算测井响应,并进行真分辨率合成和分辨率匹配处理,再将分辨率匹配后的数据直接用于反演计算.该方法实现了对测井曲线的自动分层和连续反演,而且分辨率匹配曲线具有相同的分辨率和较好的围岩校正,有利于提高反演的可信度.     

二维完全非均匀介质中位场格林函数的数值解

利用数值模式匹配理论，对具有轴对称的任意二维非均匀介质中位场的格林函数给出数值解。应用这一数值解，对复杂介质环境中双侧向测井响应进行了高效的数值分析。由于采用了半解析-半数值的混合方法，较之二维有限元分析具有很高的效率，节省大量计算时间。     

轴对称二维任意非均匀介质中偏轴点源激励的位场数值解

对具有任意多平面分层，且每一平面分层中又具有任意多径向柱面分层的复杂非均匀介质中偏轴点源激励的位场分布进行了高效数值分析．对于这种三维非均匀位场分布，应用数值本征模展开描述其径向的基模和高阶模，用集合反射矩阵和集合透射矩阵匹配各平面界面的边界条件，各平面分层中的位场则用递推算法获得．偏轴点源位场的求解，为电法测井中高分辨薄五层探测提供了理论分析基础．     

非轴对称条件下用三维模式匹配法计算电阻率测井响应

采用模式匹配法研究了非轴对称条件下普通电阻率测井响应.根据非轴对称的地层模型，建立了新型的坐标系，确定在井轴与地层法线所形成的XOY平面上用数值方法，与此面垂直的方向上用解析方法.在XOY平面上的数值分析中，构建了广义特征值问题；在Z轴方向的解析部分中，人为地划分了一些介质层，并根据电磁场在层界面的连续性条件，推导出了各层之间场量的传递关系，从而摒弃了传统上二维模式匹配法中的复杂的反射阵和透射阵理论，完成了三维模式匹配理论.多种地层模型的数值结果对比表明，该方法在轴对称条件下的计算结果和二维模式匹配法的计算结果具有很好的一致性.此外，应用此算法还研究了倾斜地层等各种非轴对称的地层模型电阻率测井响应，系统地考察了井斜角对普通电阻率测井响应的影响.     

多相流动电磁波成像测井测量敏感场计算

在多相流动电磁波成像测井研究中，测量敏感场是设计测量仪器和研究图像重建算法的前提工作. 本文用数值方法计算多相流动电磁波成像测井测量敏感场. 根据测量探头电极阵列的对称性，将三维敏感场问题划分为轴向和横向两个平面问题，然后应用有限元算法求解两个平面电势分布问题，对于不同介质模型，计算各种测量条件下测量区域内电势分布，进而根据电势分布计算测量敏感场. 结果表明测量敏感区域为发射电极到测量电极的弧形区域，在发射电极到测量电极的电势梯度线上，测量敏感函数近似于一个指数函数.     

双单轴各向异性地层中定向电磁波测井的井中偏心模型计算及影响因素分析

本文在考虑电导率单轴各向异性和磁导率单轴各向异性介质的基础上,基于并矢格林函数的谱解形式推导了定向电磁波测井在仪器处于偏心位置时,对双单轴各向异性地层响应的伪解模型,并通过与数值模式匹配方法结果对比验证算法的精度.在此基础上,计算了定向电磁波测井在仪器偏心条件下的旋转测量结果,发现仪器对目标层方位和距离的判断受到仪器偏心的严重影响.此外,本文将旋转测量结果转化成耦合电压矩阵,分析各电压分量对各向异性地层的响应能力受到仪器偏心的影响规律.     

瞬变电磁波测井边界远探测方法研究

随钻地质导向钻井的关键在于对边界的探测,为提高仪器探测深度,时谐源激励的电磁波测井方法通常采用降低频率、增大源距的方式.瞬变电磁波测井信号源的突然关断产生会产生感应涡流,涡流随时间向地层深部扩散,与时谐源激励方式相比,其探测深度更大且测量过程不受信号源的干扰.因此,本文提出一种时间域瞬变电磁波测井边界远探测方法,采用余弦变换的数值滤波算法,模拟层状地层同轴发射接收线圈的瞬变电磁波测井响应,结果显示,地层电导率越大,电磁波传播速度越慢,测量晚期感应电动势与地层电导率线性相关;通过定义层状介质总场与线圈系所在当前层背景场的差值可方便提取界面信息,对界面的探测距离可达数十米;瞬变电磁波测井响应受源距的影响很小,为利用短源距实现远探测提供了可能.瞬变电磁波测井与时谐源电磁波测井相比优势明显,在电磁波测井领域中应用前景广阔.     

自然电位测井响应的高效数值模拟

由于从自然电位测井中得到的信息大多是定性的,且以往有关自然电位测井响应的定量分析一般也只停留在最简单的模型,很难用于分析和指导实际测井工程因此本文利用数值模拟方法,对自然电位测井进行了严格的定量研究首先利用高效的数值模式匹配理论求解了轴对称二维非均匀介质中的位场格林函数,然后利用表面积分方程法匹配各界面上的偶极层激励条件,从而求出任意二维结构下的自然电位测井响应通过广泛的数据对比验证证明了本文方法的正确性和有效性．利用本文的方法可定量评估各种地层因素对自然电位响应的影响,制作单因素和多因素综合影响校正图版,为自然电位测井的定量分析和解释提供一种行之有效的方法,对实际测井工程有一定的指导意义     

水平层状非均质横向同性地层中阵列多分量感应测井响应的快速计算

应用模式匹配算法研究建立水平层状非均质横向同性地层中多分量感应测井响应的快速算法.首先,利用Fourier级数展开法将多分量感应响应的数值模拟转化为三个轴对称问题,并利用电阻率径向导数的奇异表达式,引入两个附加奇异微分算子,用于描述柱状分界面上的积累面电荷对共面线圈系电磁响应的影响.然后通过模式匹配算法求解轴对称问题,得到水平层状非均质横向同性地层中多分量感应磁场的半解析解以及测井响应计算方法,最后通过数值模拟结果对该算法进行检验并进一步考察阵列多分量感应仪器的响应特征.     

基于NMM随钻电磁波传输信道特性分析

基于数值模式匹配法(NMM)与源等效原理,建立了随钻电磁波传输理论模型,可以同时考虑介质的径向和轴向非均质性,便于分析套管、泥浆、高导层、高阻层对信号传输的影响.通过理论计算结果与试验结果对比,验证了理论模型的正确性.在此基础上对地层电阻率、工作频率、套管、泥浆、钻柱导电性、高导层和高阻层对信号传输的影响进行了计算分析.     

声波测井仪器的等效理论及其应用(英文)

在处理实际声波测井模式波数据或用模式波的反演地层参数时,必须考虑测井仪器对频散模式波传播的影响。本文介绍了一种用具有等效弹性模量的圆柱体来模拟声波测井仪器的等效理论,并将该理论推广应用到电缆、随钻多极子声波测井。在波长大于仪器半径的前提下,将井中的多极子声场与该等效仪器模型进行声导纳/阻抗匹配,便可导出这一理论。通过数值模拟和现场资料对该理论的有效性和实用性进行了验证,验证结果证明该理论既简单又足够精确。利用该理论模型处理实际资料时,通过调整仪器等效弹性模量和半径在给定频段标定仪器的影响,而不必考虑仪器的具体材料和结构。本文以电缆偶极子声波测井现场资料的频散校正为例,进一步证明了该等效理论处理现场资料的准确性和高效性。     

用传播矩阵法研究层状正交各向异性地层中多分量感应测井响应

本文采用传播矩阵技术研究并建立了层状正交各向异性地层中多分量感应测井响应的有效算法.首先通过Fourier变换将频率空间域中的Maxwell方程组求解问题转化为频率波数域中关于电磁场水平分量常微分方程组的定解问题.利用该方程组系数矩阵的本征值和归一化本征向量将电磁场分解成上行波和下行波模式的组合,推导出均匀正交各向异性介质中由任意方向磁偶极子产生的电磁波模式解析表达式;在此基础上,利用叠加原理和边界条件研究了电磁波在层状正交各向异性地层中的反射和透射,给出各个界面上的广义反射系数和不同地层中电磁波振幅的递推公式,进而得到电磁波模式的解析解.为了有效确定频率空间域中的电磁场,采用二维Patterson自适应求积算法结合有限连分式展开技术计算傅氏逆变换.最后通过数值模拟结果证明了该算法的有效性,考察了不同各向异性系数、不同井眼倾角以及仪器长度和工作频率变化等情况下的多分量感应测井响应特征.     

用模式匹配算法研究层状各向异性倾斜地层中多分量感应测井响应

利用数值模式匹配技术,研究并建立层状各向异性倾斜地层中多分量感应测井响应的快速数值模拟算法.首先将位于井轴上的三个相互正交磁偶极子转化成关于极角θ的三个谐变分量的叠加,以便将三个正交磁偶极子电磁场的正演问题完全简化成三个谐变分量电磁场的轴对称定解问题,并给出电磁场各个谐变分量在井轴上满足的边界条件,保证电磁场在井轴附近仍然可解.然后利用数值模式匹配技术建立电磁场各个谐变分量的正演过程,得到层状各向异性地层中磁流源并矢Green函数的半解析表达式,给出计算层状各向异性倾斜地层中多分量感应测井响应的具体方法,最后通过数值计算结果证明该算法的有效性并考察几种不同情况下多分量感应测井响应特征.     

基于电阻率敏感性函数的随钻电磁波测井探测特性研究

为研究地层电性变化时不同区域对电磁波测井响应的贡献分布,从响应信号对地层参数求偏导的角度,给出一种新的电阻率敏感性函数定义,引入模式匹配法对纵向成层、径向非均匀介质敏感性分布进行快速模拟;通过对敏感性函数纵、横向积分给出了单发双收线圈系纵、横向探测范围,研究了井眼、频率、背景地层电阻率等对探测特性的影响.结果表明:敏感性函数能够定量表征响应对地层纵向与径向微观与宏观敏感性,幅度比与相位差敏感性分布形态类似,幅度比较广较深,而相位差分辨率高,敏感范围小;敏感性函数进行径向积分后可表征仪器的探测深度,与伪几何因子对比达到了同样的效果;背景地层电阻率在1~100Ωm变化时,工作频率2 MHz下幅度比探测深度约为0.6~2.3m,相位差为0.3~0.8m,幅度比50%纵向积分敏感性层厚约为0.3~1.6m,相位差约为0.2~0.6m;异常体与背景地层电阻率对比度在1~50变化时,引起的探测深度与敏感性层厚差异约为0.1~0.2m,远小于地层电阻率的影响.     

Shear Wave Splitting Analysis to Estimate Fracture Orientation and Frequency Dependent Anisotropy

Shear wave splitting is a well-known method for indication of orientation, radius, and length of fractures in subsurface layers. In this paper, a three component near offset VSP data acquired from a fractured sandstone reservoir in southern part of Iran was used to analyse shear wave splitting and frequency-dependent anisotropy assessment. Polarization angle obtained by performing rotation on radial and transverse components of VSP data was used to determine the direction of polarization of fast shear wave which corresponds to direction of fractures. It was shown that correct implementation of shear wave splitting analysis can be used for determination of fracture direction. During frequencydependent anisotropy analysis, it was found that the time delays in shearwaves decrease as the frequency increases. It was clearly demonstrated throughout this study that anisotropy may have an inverse relationship with frequency. The analysis presented in this paper complements the studied conducted by other researchers in this field of research.