生产井瞬变电磁响应特征研究

研究了生产井环境下井中瞬变电磁的响应特征,建立了柱状分层介质的电磁响应模型,推导出了生产井井中瞬变电磁响应的一般表达式,结合数值计算讨论了套管电导率、厚度、磁导率、发射线圈、接收线圈的几何参数以及收发距对井中电磁响应信号的影响规律.研究表明:生产井中接收线圈上的感应电动势随时间的增大而减小,套管电导率越大,响应信号衰减...     

层状介质下井间电磁测试与分析

基于井间电磁测井,在层状介质环境中恒定发射磁矩,测试随发射频率、发射和接收器距离变化,接收器电压信号的幅值变化。测试分析数据表明,测试结果可靠,数据可清晰地指示出层界面的变化;接收信号的幅值随发射频率增高而衰减,但是分辨率升高。对比数值模拟计算结果,二者响应规律基本一致。该研究有助于井间电磁测井仪探测器设计,加快仪器研发进度。     

金属套管井间电磁校正方法研究

从麦克斯韦方程出发,得到了井间电磁接收信号与4层介质(井眼、金属套管、水泥环、地层)参数以及接收机位置之间的解析式。模拟计算了泥浆电阻率、金属套管(位置、电阻率、磁导率)、水泥环电阻率、发射频率以及接收机位置对井间电磁接收信号的影响。由数据模拟与分析得到井间电磁与井眼介质以及金属套管之间的关系。通过分析,得出井眼内泥浆以及水泥环电阻率对接收信号的影响可以忽略;金属套管对接收机的信号影响较大。在确定金属套管的位置、厚度、电导率、磁导率、发射频率以及测量2口井的井间距大于20m时,通过建立数据库的方式对金属套管的影响进行校正。将金属套管校正后的数据与无金属套管存在的数据对比,误差小于1%。     

瞬变电磁法过套管测井技术分析

瞬变电磁感应测井是一种以瞬变电磁理论为基础的新型感应测井技术,其在发射机理、频率选择、发射方式、信号提取等方面不同于传统的感应测井,具有零直耦、小线圈距,高信噪比、频率丰富、处理简单等优点.通过分析瞬变电磁场传播机理、与连续电磁场的差异、测试信息的提取,研究电磁探伤测井原理,探寻过套管测井的实现方式.瞬变电磁法过套管测井与过去的电极法过套管测井相比施工简便、时效高、可连续测量,是一种进行过套管剩余油检测的有效手段.     

金属套管对电磁测井响应的影响

根据线圈系半径和金属套管半径之间的关系,分３种情况讨论了均质地层和非均质地层中金属套管对电磁测井响应的影响,给出了在均质地层中扣除套管影响的图版。在非均质地层中,当发射线圈和接收线圈均在套管内时,不能由含套管测井信号得到不含套管地层信号。     

瞬变电磁井间勘探的全空间几何因子

井间是剩余油的主要分布区域,为探测井间剩余油,提高采收率,提出了基于全空间几何因子的瞬变电磁井间勘探方法。在本井使用线圈发射、邻井使用线圈接收,根据瞬变电磁场理论,在阶跃信号的激励下发射线圈在地层中激发出沿圆周方向的闭合瞬变电场,该电场在导电地层中产生与地层电导率呈正比的涡流。由Doll地层环模型可知,地层中的涡流在空间任意点激发得到与地层电导率成正比的二次场响应信号(有用信号),并可表示为空间各点电导率的加权平均值,其权重即为井间瞬变电磁勘探的全空间几何因子;全空间几何因子集中分布在发射线圈和接收线圈附近,其它区域分布较少,在发射线圈和接收线圈两侧呈现不同的极性;对瞬变电磁响应与地层电导率、井间距和源距的变化规律研究可知,瞬变电磁井间勘探有用信号随着地层电导率的增大而增大,随着井间距的增加单调减小,在发射线圈和接收线圈处于同一深度时该响应信号幅度最大。     

金属套管对井中电磁场特性影响的有限元分析

在套管井中测量地层电阻率等信息必然会受到套管参数变化的影响。利用有限元数值方法对建立的非均质套管井低频电场模型进行了数值 分析,主要研究了套管的电阻率、磁导率、厚度及套管半径等对井中电磁场特性的影响。研究结果表明,接收电动势随套管电阻率的增大而逐渐 增大,当电阻率增大到一定程度时,接收电动势曲线趋于水平;随着套管相对磁导率增大接收电动势逐渐减小;随着套管厚度的增大接收电动势逐 渐减小,且近似呈线性变化;接收电动势幅度随着套管半径的增大先逐渐减小,后又逐渐增大,接收电动势相位随着套管半径的增大而逐渐增大,在 半对数坐标系下,近似呈线性变化。     

套管井中电磁场特性有限元分析

在分析套管井中电磁场分布特性时,源的发射频率、接收源距以及套管和水泥环等都会对接收信号有影响.为了更准确地得到地层响应信号,研究这些因素对测量信号的影响是必要的.通过建立三维的非均质套管井模型,采用有限元算法分析了各项参数对测量信号的影响,由此确定了适宜的发射频率范围和测量源距范围.     

基于套管井中电磁测井响应的研究

在套管井中通过测量电磁响应的方法获取套管外的地层信息时,套管对地层信号有很大的影响。为了得到更趋近于实际的测并数据,研究套管对电磁测井响应的影响规律具有非常重要的意义。文章以麦克斯韦电磁场理论为基础,建立了井眼、套管、地层三层柱状介质模型,推导了井中电磁响应的理论公式,分析了套管井中电磁测井对地层电阻率变化的灵敏度,以及套管参数对电磁测井响应的影响。数值计算结果表明,电磁响应对于电阻率较低的地层比较灵敏,套管参数对井中电磁测井响应的影响有一定的规律。     

扇区水泥胶结测井(SBT)响应的数值模拟

用有限元素法数值模拟SBT测井贴井壁的点声源激励下套管井中接收到的声压波形.计算模型中包括了几种可能影响套管波波形特征的情况,使用的声源频率为实际的测井频率.分析结果表明:套管波波形特征除了与固井第Ⅰ、Ⅱ界面的胶结情况有关外,还与套管厚度、水泥环厚度、第Ⅰ界面裂缝宽度等测井参数有关;在套管厚度或者水泥环厚度较小的井段,套管波的幅度大小受到后续波的影响.     

Propagation effects of low frequency electromagnetic waves in production well

The frequency domain electromagnetic method has already been widely used for tomographic imaging or electromagnetic well logging. However, different from open hole logging, the metal casing existing in production well logging has a strong shielding effect on the electromagnetic waves, thus bringing some difficulties to the application of the frequency domain electromagnetic method in production well logging. According to the relation of the field source geometry to the ring around the mandrel, the general expressions of frequency domain electromagnetic responses in axially symmetrical layered conductive medium are deduced. The propagation effects caused by the low-frequency electromagnetic waves in cased hole are also analyzed. The distribution curves of eddy current density and magnetic flux density along the radial direction in the mandrel indicate that the eddy loss within the mandrel is proportional to the transmission signal frequency and the mandrel conductivity. The secondary field responses of different casing materials show that the transmission frequency has an important effect on the ability of electromagnetic waves penetrating the metal casing. The transmission frequency should be ultra-low in order to enable the electromagnetic signal to penetrate the casing easily. The numerical results of frequency responses for different casing physical parameters show that the casing thickness has a significant impact on the choice of the transmission frequency. It is also found that the effect of the casing radius on the transmission frequency can be neglected.     

瞬变电磁法事故井距离探测建模与仿真

距离探测作为事故井探测定位中的关键环节,基于井下瞬变电磁事故井探测系统理论分析了感应电动势与两井相对距离的一一对应关系,利用Maxwell软件建立事故井电磁探测的三维模型,得到不同探测距离下事故井套管的磁场强度和分布情况,为探测仪器与事故井套管相对距离的标定和刻度提供理论依据。最后讨论了不同距离下线圈匝数和发射电压对二次磁场分布的影响,并总结其规律。结果表明,二次场信号强度均与线圈匝数和发射电压成正比。该研究结果可以为瞬变电磁探测仪器的设计和优化提供参考。     

金属套管对井间电磁测井的影响

以电磁场理论为基础 ,导出了过套管进行井间电磁测井问题的理论公式 ,并用低频电磁波进行了数值模拟 ,分析了套管对井间电磁测井的影响。结果表明 ,用低频电磁波过套管测量地层电阻率的井间测井方法是可行的。该理论可为套管井井间电磁测井仪器的研制、井间电磁层析成像技术及测井解释提供理论依据     

多相流动电磁波成像测井基础研究

研究多相流动电磁波成像测井要涉及到两个物理基础问题 :一是油井中电磁波的传播特性 ,二是油井中流体介质的电磁性质。首先 ,采用场分析的方法 ,分析井内套管和流体介质对电磁波传播的影响。油井内的套管是钢铁质圆管 ,对电磁波的传播将产生限制和引导作用 ;油井内流体介质的电性质将决定导波的传播常数 ,影响电磁场在井的轴向上和横向上的分布状态和波的传播特性。通过研究提出了由于井内流体为有耗媒质 ,油井构成的导波系统不同于一般的圆波导 ,可以传播高频或低频电磁波的新观点。其次 ,从物理机理出发 ,对油、气与水的介电特性和导电特性差异进行分析 ,指出油井内混合流体的电性质不仅与各相流体的电性参数有关 ,而且与流体的流动速度、各相含量、分布状态以及测量电磁场有关。研究结果不仅论证了电磁波成像测井具有坚实的物理基础 ,而且明确了正确测量和显示井内流体流动截面必须合理选择电磁波的工作模式和频率。     

围岩对井间电磁测井的影响

本文以电磁场理论为基础,基于非均质套管井井间低频电磁场,建立包括井眼泥浆、套管、水泥环、围岩、目的地层等的非均质套管井井间模型,采用有限元方法分析围岩对井间电磁测井的影响。结果表明,在低频电磁场情况下,目的层厚度越薄,围岩的影响越大;围岩电阻率越低,电动势变化越大。该数值模拟分析结果可为井间电磁测井中围岩校正提供一定的理论参考。     

过套管测地层电阻率的原理及应用

以电磁场理论为基础,给出了套管井地层电阻率测井问题的理论公式,并分别对高,中低,低及超低频4种频率的磁力张模进行了数值模拟,结果表明,用超低频电磁波过套管测地层电阻率的测井方法是可行的,该理论可为套管井地层电阻率测井仪器的研制及测井解释提供重要的理论依据。     

圆柱坐标系下三维瞬变电磁过套管响应特征研究

近年来,瞬变电磁过套管技术已成为电磁勘探领域的热点之一。由于井孔及地层非均匀介质的电导率和磁导率在小尺度（套管、泥浆等）上剧烈变化,为模拟并消除金属套管对电磁场的影响,有必要开展高效的过套管三维瞬变电磁正演模拟。正演计算中,为了有效减少网格数量进而降低方程组的求解规模,在圆柱坐标系下对求解区域进行离散,并基于有限体积法进行三维套管井瞬变电磁正演模拟。通过模拟并分析套管电导率、相对磁导率、厚度和内径等参数对电磁场的影响,为校正金属套管影响奠定了基础;对梯形波、半正弦波、三角波响应结果的对比分析表明发射波形采用梯形波的效果最好;分析梯形波各阶段持续时间对电磁响应结果的影响,表明较短的波形稳定时间对早期响应结果的影响明显,开启时间对响应结果的影响可以忽略,关断时间越短则电磁响应越强。研究成果为瞬变电磁过套管数据处理提供了技术指导。     

过套管测地层电阻率的原理及应用

以电磁场理论为基础 ,给出了套管井地层电阻率测井问题的理论公式 ,并分别对高、中、低及超低频 4种频率的磁力线模型进行了数值模拟。结果表明 :用超低频电磁波过套管测地层电阻率的测井方法是可行的。该理论可为套管井地层电阻率测井仪器的研制及测井解释提供重要的理论依据     

EM-MWD信号在钻柱中传输的影响因素研究

在现有电磁随钻测量（EM-MWD）系统中,钻柱是重要的EM-MWD信号传输信道。为深入了解影响EM-MWD信号在钻柱中传输效果的因素,基于等效传输线法对EM-MWD信号信道进行了建模,并使用Ansys软件进行了有限元计算,分析了地层分层情况下不同规格钻柱在交变电磁场中传输的能量损耗以及套管对EM-MWD信号传输的影响规律。研究发现:EM-MWD信号在钻柱中的能量损耗会随着功率和频率增大而增加,当信号频率超过100 Hz时损耗增加更加明显;不同规格的钻柱传输信号的效果不同,但当钻柱壁厚与外径的比为0.08～0.20时,EM-MWD信号传输效果较好;在钻柱上加套管会对EM-MWD信号的传输产生屏蔽作用,影响传输效果,不过当井下EM-MWD信号的发射频率在50 Hz以下时,套管的影响较小。研究结果更加明确了钻柱自身属性对EM-MWD信号传输的影响,可为EM-MWD系统的改进和设计提供参考。