基于ANSYS的套管对EM-MWD信号传输的影响分析

评价电磁波随钻测量（EM-MWD）信号传输效果,不可忽视套管对信号传输的影响,而套管对信号传输影响极为复杂,很难用数学模型进行全面分析。基于此,采用ANSYS有限元软件,对EM-MWD在套管中信号传输进行建模仿真,从地面电流密度及接收信号压差方面,分析套管对EM-MWD信号传输影响规律。仿真结果表明：绝缘短节出套管,套管对信号起引导作用,反之,套管对信号起屏蔽作用;低电阻率钻井液对EM-MWD在套管中的信号传输影响大。     

基于ANSYS的接地发射电极对双向EM-MWD下传信号的影响分析

接地发射电极作为双向EM-MWD信号下传系统的必要组件,其合理参数设置可提高信号下传效果,但目前关于其对下传信号的影响规律认知甚少。基于双向EM-MWD工作机理,结合电流场理论,应用ANSYS有限元软件,建立双向EM-MWD信号下传三维仿真模型,研究接地发射电极的发射距离、长度、直径和电阻率对下传信号传输的影响。结果表明:下传信号接收效果与接地发射电极直径及长度呈现正相关关系;接地发射电极电阻率小于10-4 ?·m时,其电阻率变化对下行信号传输的影响小,常规金属材料即可满足对电阻率的要求;随着双向EM-MWD地面发射距离的增加,下传信号接收强度先快速增强,超过一定距离后,信号强度趋向定值。      

钻柱对地面钻孔EM-MWD信号传输影响的ANSYS模拟分析

钻柱是电磁波随钻测量（EM-MWD）信号传输的重要信道,评价EM-MWD信号传输效果,不可忽视钻柱的影响。基于此,采用ANSYS有限元软件,对EM-MWD信号传输特性进行仿真。从地面接收电压和电流密度两方面,分析了孔眼环空横截面积、钻柱横截面积、钻柱电阻率和绝缘短节位置对电磁波随钻测量信号传输的影响规律。仿真结果表明:地面接收信号随钻柱横截面积增大而增强,受孔眼环空间隙影响小;钻柱电阻率越低,接收信号越强;绝缘短节与钻头之间的距离越长,接收信号越强。      

电磁随钻测量技术及其在固体矿床勘探中应用的可行性分析

电磁随钻测量（简称EM-MWD）是现代石油钻井中的一项新技术,在国内各大油田的定向钻井中正在推广应用,但使用过程中仍存在石油地层电阻率低,电磁波信号衰减严重、测量深度受限等问题。据此特点,提出了研究设计小直径化EM-MWD系统,将其用于地层电阻率高,钻深浅的固体矿床钻探的设想,以便扬长避短,为电磁随钻测量开辟新的应用领域。分析了电磁随钻测量技术应用于固体矿床勘探的技术要求及可行性,提出了进一步研究工作的建议。     

随钻方位电磁波电阻率成像模拟及应用

随钻方位电磁波电阻率成像资料在地质导向中起着至关重要的作用。利用三维有限差分数值模拟方法计算随钻电阻率仪器激发的电磁场随仪器方位变化的规律,分析实现方位电阻率测量以及成像的原理及方法。数值模拟结果表明：在常规随钻电磁波仪器的基础上,增加倾斜或横向接收(发射)天线,可以实现地层方位的预测和判断,同时方位电磁波电阻率成像结果受相对井斜角、地层电导率对比以及地层地质构造的影响;利用方位电阻率成像以及定向信号成像结果可以预测和判断层界面、地层方位特征以及各向异性地层走向;幅度比电阻率成像效果优于相位差电阻率成像;在均匀各向异性介质中,线圈距和工作频率越大,视电阻率受垂向电阻率影响越大;线圈距越大,定向幅度信号越强,能预测的层界面的距离越大。     

水泥环弹性模量和厚度对套管外挤载荷影响的理论研究

针对水泥环弹性模量变化对套管强度是否有帮助的讨论,采用弹性力学分析方法研究了水泥环弹性模量对不同性质地层内套管外挤荷载的影响规律。研究认为,在岩性较软的地层,应选用刚度较大的水泥环,可帮助套管抵卸一部分载荷;在地层岩性较硬时,选用刚度小的水泥环有助于提高套管抵抗外挤载荷能力。理想的水泥环特性应为高强度、低刚度。其机理是利用高强度抵御地层载荷、低刚度降低载荷传递系数,从而达到保护套管目的;单纯增加水泥环的厚度不一定能够改善套管的受力情况,只有当水泥环弹性模量大于一定值后,加大其厚度可改善套管的受力状况。因此,在实际现场中,应根据具体的地层情况,调整水泥浆特性,达到最好的固井效果。     

顺煤层钻进随钻方位电磁波顶底板探测影响因素

针对煤矿井下水平井钻探中顶底板界面探测精度差、效率低等问题,进行煤矿井下防爆型随钻方位电磁波测井仪方案设计。为适合井下煤层工作环境,通过正演模拟获得源距、发射频率、线圈安装角度等仪器参数对信号响应影响的变化规律。研究结果表明:随钻方位电磁波仪器接收信号强度随发射频率、线圈距、地层电阻率对比度的增大而增强;线圈安装倾角约为45°时,既满足接收信号灵敏性,也满足信号的强度;仪器最佳工作频段为100 kHz~1 MHz。通过随钻方位电磁波测井仪响应模拟研究,为适用于煤矿井下仪器的参数优化设计提供选择依据,掌握了煤岩顶底板界面响应变化规律,该仪器的应用将提高顶底板探测精度和探测效率。      

双侧向测井曲线形状的影响因素研究

为研究井眼、层厚和侵入带对双侧向测井曲线形状的影响,利用正演模拟技术分别对各种常见情况计算了双侧向曲线。结果显示,井径增大使曲线变化趋缓,且幅度降低;泥浆电阻率与地层电阻率反差的增加则使曲线棱角更加分明;层厚在1m以下时高侵层无双尖峰现象,2m以上厚层曲线形态变化不大,低侵层厚度〉4m时,曲线在地层中部开始出现平顶;侵入带厚度较小时,曲线的侵入特征更明显,厚度大时趋于无侵入高阻层的形态;侵入带与地层和围岩的电阻率对比决定曲线的形状和幅度。     

试论欠平衡钻井中应用电磁波随钻测量技术的若干问题

在简介欠平衡钻井技术应用现状的基础上,论述了电磁波随钻测量技术(EM-MWD)的特点及其在欠平衡钻井中的适应性,认为把电磁波随钻测量系统用于欠平衡钻井中还需解决诸如加大井下信号频率的可调范围、井下仪器电源问题、接收信号的灵敏度、地面接收系统的抗干扰性、增加钻井测量参数等关键技术.     

低渗透地层水平井渗流规律的模型试验

为研究低渗透地层水平井开采渗流特征,采用自行设计的模型试验装置,通过预埋微型孔压传感器,监测不同含水层厚度和不同抽水泵位置的渗流规律。不同含水层厚度为:60cm、79cm、94cm、113cm、123cm。泵的位置分别为:造斜段、水平段入口、水平段内。试验结果表明:不同含水层厚度的渗流规律为随着含水层厚度的增加,其孔隙水压力增加,单位流量增大,且存在极限值。根据该实验可以得出含水层厚度、地层渗透性与水平井完井结构三者之间存在着约束关系,当含水层的厚度超过207cm时,在相同试验条件下,其单位流量趋于稳定,说明水平井在低渗透、薄层开采中的优势。当抽水泵位于水平井内不同位置时,其抽水过程中含水层内的孔隙水压力分布规律具有相似性。抽水泵位置主要影响降落曲线的影响半径及对应的流量大小,按照造斜段、水平段入口和水平段内其降水影响范围增大,流量增大。因此,在低渗透地层将抽水泵放置于水平段内有利于增加产能。     

低孔渗储层井周油藏侵入模拟及阵列感应电阻率校正方法

泥浆滤液侵入渗透性地层会改变井周地层流体的原始分布状态,使井周地层电阻率发生变化、储集层电测井响应失真。本文基于油水两相渗流理论和水对流扩散理论,应用数值模拟方法构建地层模型,研究低渗储层泥浆侵入过程中井周地层矿化度、含水饱和度、电阻率变化特征及井周油藏分布特征。对不同渗透率地层泥浆侵入的数值模拟结果表明:在低渗透储层,相同侵入时间内,随着地层渗透率的增加,泥浆侵入深度增加,且同一侵入深度的含油饱和度减小;随着侵入时间的增加,井周地层水矿化度、含水饱和度和地层电阻率的侵入剖面前缘均发生明显的变化。结合3口井的泥浆侵入数值模拟分析,发现阵列感应测井响应特征及其电阻率的幅度差异受泥浆侵入时间和侵入深度影响。不同流体性质层段的井周油藏动态演化规律模拟结果表明,井周油藏的变化情况与储层流体性质有明显关系。利用实例井侵入模拟结果与阵列感应测井响应的相关性,构建了侵入深度的计算公式;根据侵入阶跃剖面,利用几何因子理论构建了原始地层电阻率计算公式,用以辅助储层电阻率校正。正确认识井周地层泥浆侵入特征及井周油藏的分布情况有助于提高阵列感应测井评价储层的准确性。     

Analysis of the External Pressure on Casings Induced by Salt-Gypsum Creep in Build-up Sections for Horizontal Wells

To alleviate the problems of casing collapse induced by the coupling effect of salt creep movement, as it relates to the curved sections of horizontal wells, an experimental approach was taken to determine the creep (visco-elastic) property of the salt-gypsum formation, using finite-difference software to establish a creep model with curved casing, wellbore and salt formation. With this model, the effects of borehole curvature, drilling direction and casing thickness on external pressure on casing were analyzed, and casing deformation in the non-uniform in situ stress field was simulated. For horizontal wells drilled through salt-gypsum formations, this analysis led to the following conclusions: (1) the casing tends to be much safer when drilling is undertaken along the direction of the minimum horizontal stress; (2) casing deformation occurs and stress increases as the borehole curvature increases; (3) for the same curvature and drilling direction, thicker casings are safer; (4) as the creep time increases, the external pressure on the casing rapidly increases until it reaches its maximum value, whereupon it stays at that value; (5) under the effect of non-uniform in situ stress, a larger non-uniform coefficient would result in greater external pressure on the casing. This model has been successfully applied to analyze the external pressure on curved casings in a build-up section for horizontal wells drilled through salt-gypsum formations in an oilfield in Northwest China. The model has helped to improve the casing design and reduce drilling downtime with greater wellbore stability in salt-gypsum formations.     

大陆岩石圈有效弹性厚度与有关地球物理参数的关系--以泉州-黑水地学断面为例

大陆岩石圈有效弹性厚度(Te)是反映岩石圈综合强度的参数,它反映了岩石圈的整体特征。分析岩石圈有效样性厚度与反映深部地质特征的有关地球物理参数之间的关系,对研究控制Te的因素、各因素之间的关系以及探索大陆构造与大陆动力学等具有重要意义。泉州一黑水地学断面Te与地壳厚度、热岩石圈厚度、均衡重力异常、磁性构造层底面深度、上地幔低速层顶界面深度、上地幔低阻层顶面深度之间的关系研究表明：Te与大地热流关系密切的“热”地球物理参数磁性构造层底面深度、热岩石圈厚度相关性好;与地壳厚度有一定的相关性;上地幔低速层顶界面深度和上地幔低阻层顶面深度与大陆岩石圈Te相关性均较差。     

套管井脉冲源磁场特性的有限元分析

利用有限元法对套管井中脉冲源的磁场分布进行数值模拟,并讨论了套管相对磁导率,套管厚度以及脉冲时宽对磁场分布的影响。模拟结果表明,脉冲源套管井中磁场信号分为早期信号和晚期信号,早期信号衰减剧烈,主要为无用信号和高频的有用信号,晚期信号主要为低频的有用信号,衰减缓慢,可较好地反映地层信息;套管相对磁导率较大时磁场强度小,套管相对磁导率较小时磁场强度较大,但衰减很剧烈,不稳定,所以适中的套管相对磁导率更有利于测量。