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《西安石油大学》 2012年
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基于有限元法的水平井感应测井响应数值计算研究

周新刚  
【摘要】:随着石油工业的发展,水平井和大斜度井钻井和测井技术也变得日臻完善,尽管如此,水平井测井解释的发展却相对滞后。水平井测井响应的环境影响复杂,不能使用基于几何因子的信号处理,必须通过三维正演数值模拟方法研究响应特性,为正确油气解释评价提供理论依据。本文采用有限元法详细地研究了水平井中阵列感应测井仪器MIT的响应特性,其结果对MIT仪器在水平井中的应用推广具有重要的实际意义。 首先详细地论述了三维有限元的基本理论,推导了相应的矢量有限元求解的方程组。介绍了三维有限元法和矢量有限元法的基本理论;推导了磁偶极子源的磁场的波动方程;利用变分原理推导并建立了磁偶极子源的矢量有限元计算的矩阵,和传统的方法一样,矢量有限元也是通过将系数项Kije添加到方程组系数阵的n(i,e)行和n(j,e)列来实现方程系数阵的组装;讨论了涉及磁场实部和虚部的波动方程,指出了该有限元方程组具有分块对称的特点,可以利用这一特点在一定程度上解决有限元计算时计算机内存消耗严重的问题;提出了一种直接计算磁偶极子源产生三维磁场的方法,这是一种不同于传统方法选择背景电导率将总场分离为背景场和二次场的方法,能够有效地避开选择背景电导率的麻烦;推导了有限元单元矩阵;讨论了有关大型稀疏线性方程组的求解方法以及一些较新的技术。 其次基于水平井常见的两层阶跃地层模型和三层对称地层模型,对阵列感应测井仪器MIT的响应特性进行了深入研究。计算分析了两种地层模型下仪器位置、井径、围岩、泥浆等影响因素下阵列感应测井仪器MIT的响应特性。结果表明,阵列5、6、7、8的探测性能优于阵列1、2、3、4;仪器距围岩的距离变化对8个子阵列的影响规律不一样;层厚大于1,5m时,围岩电导率变化对8个子阵列的影响可以忽略;8in井眼中,偏心主要影响阵列1,其它阵列影响很小。 最后研究了水平井条件下泥浆侵入对阵列感应测井仪器MIT的测井响应影响,并指出侵入不对称,在侵入电导率大于地层电导率时,阵列1到7均受到不同程度的影响,随着偏心距增大其视电导率值均有不同程度的降低,偏心程度越大,降低的越快;泥浆侵入不对称时,阵列8的抗干扰能力较强。
【学位授予单位】:西安石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:P631.81

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【参考文献】
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