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。     

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。     

套管外绝缘涂层特性对EM-MWD信号影响规律分析

利用套管外绝缘涂层技术可减少电磁随钻测量(EM-MWD)信号在低电阻率地层中的衰减,进而增大其信号传输深度。为探明套管外绝缘涂层适用的地层电阻率范围,获取绝缘涂层特性对EMMWD接收信号的影响规律,基于有限元法建立了仿真模型,并针对绝缘涂层敷在不同电阻率地层套管外的应用效果、绝缘涂层的电阻率、厚度和长度对EM-MWD信号强度的影响规律展开仿真实验。结果表明：套管外绝缘涂层在低电阻率地层对EM-MWD接收信号的增强效果更显著;随着绝缘涂层电阻率的增大,EM-MWD接收信号先缓慢增强,随后快速增强,最后趋于稳定;随着绝缘涂层厚度的增加,接收信号强度呈现先不断增强随后保持稳定的趋势;在低电阻率地层中,在涂层长度不断增加到敷满该地层处套管的过程中,信号强度不断增强。研究成果对合理运用套管外绝缘涂层技术以突破EM-MWD应用井深限制具有理论指导意义。     

电磁波随钻测量双向信号传输系统

介绍了自制电磁波双向信号传输装置的基本原理、单元结构关系、相关工作参数以及试验情况。试验结果表明,随钻测量双向信号传输系统在硬岩中传输距离远,可实时传输井下工况信息,也可从地面向井下传输指令,与智能化钻具配合,还可从地面遥控井下钻具。不同波形对电磁波双向信号传输有较大影响：正弦波有较强的抗干扰能力;方波易受地层干扰信号的影响,特别在接收信号微弱时,方波传输信号误码率较高。另外,下传信号比上传信号衰减大。     

发射电流波形对瞬变电磁一维正反演的影响

本研究实现了考虑发射电流波形的瞬变电磁一维正反演算法。正演采用矩形回线源,通过Duhamel积分计算梯形波的感应电压;反演采用Occam反演方案,得到一个光滑的层状反演结果模型。理论模型合成算例的计算结果表明：上升沿时间、持续时间和下降沿时间不同程度地影响了垂直磁感应强度对时间的偏导数(dB/dt)响应以及电阻率反演结果。理论模型的正演结果显示,上升沿时间、持续时间和下降沿时间分别主要影响晚期、中晚期和早期的瞬变电磁响应,并且取值越大影响越大。理论模型合成数据的反演算例显示,不同上升沿时间对反演结果几乎没有影响,而下降沿时间和持续时间分别影响浅部和深部的反演结果。     

接地网对采空区直流电法探测的影响

地下采空区的存在极易造成电力杆塔倾斜、沉降,是电网安全稳定运行的重大隐患。因此,探测输电走廊下的采空区意义重大。接地网的存在会对测量的数值产生一定的影响,导致探测结果不准确。而且在实际探测中,有些探测位置不可避免地遇到有电力杆塔的位置,而杆塔下侧埋有接地网。对接地网存在时采空区的探测进行研究,利用电磁场理论建立了数学模型,并且进行了仿真研究,通过不同探测方式下接地网对探测数据的影响分析,考察了接地网对采空区探测数据的影响规律。同时,针对影响较大的区域进行了划分,提出了合理化的建议,可以为输电走廊下的采空区探测的实际工程工作提供参考和指导。     

电法测量接地电阻计算方法及影响因素仿真分析

采用电法测量时,为提高观测精度和质量,增强电磁耦合抗干扰能力,须合理计算和减小接地电阻。接地电阻可根据电流场性质和导线电阻定义来计算。针对棒状电极,运用MATLAB软件仿真分析其接地电阻随电极半径、入土深度、电极表面附近土壤覆盖距离的变化规律,确定棒状电极的主要尺寸。由于电极尺寸一般相对固定,减小接地电阻主要通过减小电极附近的土壤电阻率和多根电极并联接地。通过仿真分析接地电阻随更换土壤覆盖半径及集合屏蔽效应系数随电极间隔变化规律,指出更换土壤覆盖半径一般取在100~150 cm范围内,电极间隔大于2倍入土深度,此时接地效果最佳。     

基于小波分析的瞬变电磁信号消噪

密集采样的瞬变电磁信号其中晚期信号一般较弱,常规的滤波方法有时难以取得好的效果。应用多尺度小波分析方法进行瞬变电磁信号的去噪处理,可有效地区分有用信号与干扰噪声,经试算得到了比较满意的去噪效果,是一种瞬变电磁信号去噪的可行实用的方法。     

基于层理影响的煤样加载过程声发射差异性分析

为了探究层理对煤矿开采过程中煤岩声发射特征的影响,在寺河矿采集煤样,根据煤样制作要求,分别沿轴向垂直层理方向和平行层理方向加工煤样。利用RMT-150B岩石力学实验系统和CDAE-1全数字化声发射检测及分析系统,对煤样加载过程中的应力-应变、声发射特征进行测试分析。测试结果显示：轴向垂直层理煤样不仅具有较高的岩石力学强度和声发射强度,而且声发射特征具有较强的突变性和滞后性。声发射特征的差异性体现了在加载过程中,轴向垂直层理煤样以整体变形、破坏为主,轴向平行层理煤样以局部变形、破坏为主,这为煤矿井下动力灾害的监测、预报提供了指导。     

多匝回线的自感对瞬变电磁早期信号的影响特征

为了研究瞬变电磁早期信号的特性,这里讨论了多匝线圈与单匝线圈的自感系数的关系,同时也分析了瞬变电磁线圈等效回路的暂态过程,以及多匝线圈感应电动势的响应特征。最后,得出了影响早期信号的因素,为提取早期数据的研究提供参考。     

基于探地雷达单道信号处理的岩溶分析方法

探地雷达（GPR）作为岩溶隧道超前地质预报的主要手段广泛运用于隧道岩溶探测,但GPR自带分析软件所得时间剖面图只能进行岩溶定性分析,无法较准确地确定岩溶的位置、大小和形状。基于此,提出一种基于GPR原始数据的单道信号计算岩溶位置和大小的方法。具体做法主要包括：先用地质雷达自带分析软件确定岩溶位于哪几道信号上,再将这几道信号的数据利用自编程序提取并作Hilbert函数变换,绘出信号的瞬时振幅、相位和频率图（三瞬图）,根据每道三瞬图图像突变的位置确定岩溶的起、终点,最后联合各道计算结果确定岩溶的位置、大小和形状。上述方法在赣龙铁路中复隧道DK189+135、DK189+75断面岩溶探测中得到了成功运用。实践证明,该方法能较准确地确定岩溶的位置、大小和形状,是基于探地雷达探测岩溶分析的可行方法。     

近钻头随钻测量系统及其小型化设计关键技术分析

近钻头随钻测量技术是石油钻井领域最具有发展前景的高新技术之一,它以近钻头地质参数与工程参数的随钻测量、传输、信息解释、决策控制为主要技术特征,能有效提高油气层钻遇率、降低钻井成本。本文介绍了近钻头测量系统国内外的发展与应用现状,阐述了系统的工作原理、结构组成与特点,为满足小口径钻进对近钻头测量技术的需求,提出了小型化设计亟待攻克的关键技术难题,包括电磁波无线通信抗干扰技术、小直径涡轮发电技术、井下MEMS传感器技术等,为今后小直径近钻头测量系统研发提供技术基础。     

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。     

自行走隧道掘进机行进对地表沉降的理论分析

通过对自行走式隧道掘进机在地下爬坡过程中引起的地表变形进行了研究,结果表明：掘进机行进轨迹的纵向沉降曲线与随机介质理论预计的沉降曲线接近;在自行走掘进机埋深较浅时,横断面沉降曲线与Peck理论正态分布曲线误差较大,周向增阻结构嵌入土体能够造成地表土体的隆起。     

基于数值模拟的远程工程支持在海洋19-6井的实践

数字化和智能化是钻井工程发展的新方向,但目前仍处于初级阶段。针对海洋19-6井中下部井段存在异常压力层,预测钻井液安全窗口较窄的问题,通过Drillworks软件采用dc指数法和分段测井资料校正法开展了地层随钻压力监测、通过动态跟踪软件Well-Ahead软件结合Landmark软件水力模块校正开展了随钻动态水力（随钻ECD当量密度和起下钻抽汲和“激动”压力分析）监测,保证了井底和套管鞋钻井液循环当量在三压力安全窗口内。通过这种远程数据支持模式的建立,进一步推进了钻井工程数字化进程,有效保证钻井工程安全。     

基于瞬时相位余弦的探地雷达多层路面自动检测

层位特征是探地雷达路面检测的重要信息,而目前基于人工或相关算法的层位拾取方法存在主观性强、工作量大和每次仅能追踪一个层位等问题。为此,提出了一种基于探地雷达瞬时相位余弦的多层位自动追踪方法。首先,通过复信号分析获取了雷达数据的瞬时相位余弦;其次,利用子波余弦矩阵数据进行相似度分析后再计算其瞬时相位余弦,增强相位数据同相轴的横向连续性;然后,获取相位数据的空间位置、振幅和极性信息,并在信号幅值和同相轴特征等一系列约束条件下自动追踪横向连续的层位线;最后,通过比较深度方向相邻层位线上振幅的均方根平方值来确定层位数据及其极性,并通过设置层位线阈值和振幅阈值来提取强振幅连续的层位线数据。数值模拟和现场案例分析验证了本文方法的有效性和适应性。     

地裂缝场地施工降水对地表沉降和地层应力的影响研究

地裂缝是西安市典型的城市地质灾害，地下水位的变化是诱发地裂缝活动的重要因素。以西安地铁六号线暗挖段施工降水为研究背景，基于有限元数值模拟计算，分析了地裂缝场地施工降水引起的地表沉降规律和地层应力变化特征。计算结果表明:当地下水位下降时，地表沉降量上盘大于下盘，地裂缝带两侧地表存在差异沉降的现象，最大差异沉降量与地下水位下降深度近似呈直线关系；不同位置处地表的横向沉降呈现出"Z"形的变化特征，差异沉降区随地裂缝位置的变动而变化，且差异沉降量与横向地表位置近似呈二次函数曲线关系；地层竖向应力随着地下水位下降而增大，地裂缝位置处地层应力存在突变现象，上下盘应力影响区与地层深度近似呈三次函数曲线关系；基于分层总和法计算了地下水位下降时地表沉降量的解析解，并与数值模拟结果进行对比，发现两种方法计算结果基本一致，得到了计算地表最大沉降量的经验公式。研究结果可为地裂缝场地地铁隧道及其他地下工程安全施工提供科学指导。