非均質(zhì)各向異性地層中方位隨鉆電磁測井響應(yīng)三維有限體積法數(shù)值模擬算法_圖文

1、 物 理 學(xué) 報 Acta Phys. Sin. Vol. 65, No. 7 (2016 079101 為 (T = 0 , R = 0 , (T = 0 , R = 45 和 (T = 45 , R = 0 的三種線圈系組合形成的隨鉆 電磁測井儀器的響應(yīng)曲線變化均較為平緩, 在層界 面附近均沒有出現(xiàn)跳躍; 高阻層上的幅度比與相位 差相對較小, 而低阻層上則相對較大, 且在所有的 地層上均有較明顯的響應(yīng); (T = 0 , R = 45 和 (T = 45 , R = 0 這兩種線圈系組合的隨鉆電磁 測井儀器的響應(yīng)曲線完全重合在一起, 這是由于在 -4 -2 0 2 4 Depth/m 6

2、8 10 12 14 (a 16 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 Amplitude ratio 2.8 3.0 T=0O R=0O T=45O R=0O T=0O R=45O T=45O R=45O 直井中這兩種線圈系的組合是等價的. 而傾角為 (T = 45 , R = 45 的隨鉆方位電磁測井儀器的 響應(yīng)曲線與前三種情況存在較大差異: 幅度比與相 位差的值明顯變大; 在層界面附近出現(xiàn)犄角, 曲線 形態(tài)更復(fù)雜, 這主要是層界面上積累面電荷的影響 造成的. 此外, 特別需要指出的是, 相位差曲線在 0.5 m 的薄層上的響應(yīng)比幅度比曲線更加明顯, 說 明前者具有更高的縱向分辨率. -

3、4 -2 0 2 4 Depth/m 6 8 10 12 14 (b 16 -5 0 5 10 15 20 25 30 Phase difference/(O 35 T=0O R=45O T=45O R=45O T=0O R=0O T=45O R=0O 圖6 (網(wǎng)刊彩色 直井中四種不同傾角的方位隨鉆電磁測井響應(yīng)的對比 (a 幅度比; (b 相位差 Fig. 6. (color online The logging response of logging while drilling (LWD with dierent angles coil tilted angles in vertical

4、borehole: (a Amplitude ratio; (b phase dierence. -4 -2 0 2 4 Depth/m 6 8 10 12 14 (a 16 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 T=0O R=0O T=45O R=0O T=0O R=45O T=45O R=45O -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 (b 16 -5 0 T=0O R=0O T=45O R=0O Depth/m T=0O R=45O T=45O R=45O 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Phase difference/(O Amplitude

5、ratio 圖7 (網(wǎng)刊彩色 30 斜井 11 層模型中四種不同傾角的方位隨鉆電磁測井響應(yīng)的對比 (a 幅度比; (b 相位差 Fig. 7. (color online The logging response of LWD with dierent angles coil tilted angles in 30 inclined borehole: (a Amplitude ratio; (b phase dierence. 079101-10 物 理 學(xué) 報 Acta Phys. Sin. -4 -2 0 2 4 Depth/m 6 8 10 12 14 (a 16 1.8 2.0 2.

6、2 2.4 2.6 Amplitude ratio 2.8 3.0 T=0O R=45O T=0O R=0O T=45O R=0O Vol. 65, No. 7 (2016 079101 -4 -2 0 2 4 Depth/m 6 8 10 12 14 16 T=0O R=0O T=45O R=0O T=0O R=45O T=45O R=45O T=45O R=45O (b 50 0 10 20 30 40 Phase difference/(O 圖8 (網(wǎng)刊彩色 60 斜井 11 層模型中四種不同傾角的方位隨鉆電磁測井響應(yīng)的對比 (a 幅度比; (b 相位差 Fig. 8. (color o

7、nline The logging response of LWD with dierent angles coil tilted angles in 60 inclined borehole: (a Amplitude ratio; (b phase dierence. 圖 7 和 圖 8 分 別 是 30 和 60 斜 井 情 況 下 (如 圖 1 (b, 方位隨鉆電磁測井四種線圈系組合的 幅 度 比 與 相 位 差 曲 線 響 應(yīng). 可 以 看 出, 在 井 眼 傾 斜 情 況 下, (T = 0 , R = 0 的 線 圈 系 組 合 的 響 應(yīng) 曲 線 變 化 較 小, 但 (T =

8、 0 , R = 45 , (T = 45 , R = 0 以及 (T = 45 , R = 45 線 圈系組合的測井響應(yīng)曲線均出現(xiàn)了較大的變化, 這 時由于在傾斜井眼中地層電導(dǎo)率在儀器坐標(biāo)系中 已變成完全各向異性, 電導(dǎo)率的交叉分量不等于零 造成的, 也說明完全各向異性地層上測井曲線的處 理和解釋會更加困難. 數(shù)值結(jié)果表明: 鉆鋌、 電導(dǎo)率各向異性、 層邊界 均對方位隨鉆電磁波測井響應(yīng)產(chǎn)生較大的影響; 在 電阻率較大的地層, 幅度比和相位差響應(yīng)越小; 發(fā) 射線圈和接收線圈同時傾斜時, 幅度比和相位差響 應(yīng)受地層的影響更靈敏. 參考文獻(xiàn) 1 Li Q M, Omeragic D, Chou L

9、, Yang L, Duong K, Smits J, Yang J 2005 SPWLA 46th Annual Logging Symposium New Orleans, USA, June 2629, 2005 SPWLA-2005-UU 2 Seydoux J, Legendre E, Mirto E, Dupuis C, Denichou J M, Bennett N, Kutiev G, Kuchenbecker M, Morriss C, Schlumberger L Y 2014 SPWLA 55th Annual Logging Symposium Abu Dhabi, U

10、AE, May 1822, 2014 SPWLA-2014-LLLL 3 Neville T J, Weller G, Faivre O, Sun H 2007 SPE Reserv. Eval. Eng. 10 132 4 Coope D, Shen L C, Huang F S 1984 The Log Analyst 25 35 5 Zhou Q, Hilliker D J 1991 Geophysics 56 1738 6 Gianzero S, Merchant G A, Haugland M 1994 June 1925, 1994 SPWLA-1994-MM 7 Kennedy

11、W D, Corley B D 2009 SPWLA 50th Annual Logging Symposium Houston, USA, June 2124, 2009 SPWLA-2009-ZZ 8 Everett M E 2012 Surv. Geophys. 33 29 9 Wang H N, Tao H G, Yao J J, Chen G 2008 IEEE Trans. Geosci. Remote. 46 1525 10 Wang H N 2011 IEEE Trans. Geosci. Remote. 49 4483 SPWLA 35th Annual Logging Sy

12、mposium Tulsa, USA, 4 結(jié) 論 本文根據(jù)方位隨鉆電磁測井儀器的典型線圈 系結(jié)構(gòu)以及電磁場的疊加原理, 利用柱坐標(biāo)系下完 全各向異性非均質(zhì)地層中電流源電場并矢 Green 函數(shù)的混合勢方程的三維 FVFD 算法, 研究并建立 了一套方位隨鉆電磁波測井響應(yīng)的數(shù)值模擬算法. 在電流源電場并矢 Green 函數(shù)的混合勢方程的離 散化過程中, 引入了 Lebedev 網(wǎng)格、 非均質(zhì)單元上 等效電導(dǎo)率的標(biāo)準(zhǔn)化算法等技術(shù), 有效提高了方程 的離散精度以及數(shù)值結(jié)果的穩(wěn)定性. 并通過數(shù)值結(jié) 果研究考察了各向異性地層對感應(yīng)電場空間分布 的影響, 以及線圈和井眼傾斜角變化等對儀器響應(yīng) 的影響.

13、079101-11 物 理 學(xué) 報 Acta Phys. Sin. 11 Wang H N, Hu P, Tao H G, Yang S W 2012 Chin. J. Geophys. 55 717 (in Chinese 汪宏年, 胡平, 陶宏根, 楊 守文 2012 地球物理學(xué)報 55 717 12 Zhou J M, Wang H N, Yao J J, Yang S W, Ma Y Z 2012 Acta Phys. Sin. 61 089101 (in Chinese 周建美, 汪宏年, 姚敬金, 楊守文, 馬寅芝 2012 物理學(xué)報 61 089101 13 Yang S W,

14、Wang J X, Zhou J M, Zhu T Z, Wang H N 2014 IEEE Trans. Geosci. Remote. 52 6911 14 Zhou J M, Wang J X, Shang Q L, Wang H N, Yin C C 2014 J. Geophys. Eng. 11 02500301 15 Wang J X, Wang H N, Zhou J M, Yang S W, Liu X J, Yin C C 2013 Acta Phys. Sin. 62 224101 (in Chinese 汪建勛, 汪宏年, 周建美, 楊守文, 劉曉軍, 殷長春 201

15、3 物 理學(xué)報 62 224101 16 Wang H N, So P M, Yang S, Hoefer W J R, Du H L 2008 IEEE Trans. Geosci. Remote. 46 1134 17 Wang H N, Tao H G, Yao J J, Zhang Y 2012 IEEE Trans. Geosci. Remote. 50 3383 18 Li F Y, Wen H, Fang Z Y 2013 Chin. Phys. B 22 120402 19 Shen J S 2003 Chin. J. Geophys. 46 281 (in Chinese 沈

16、金松 2003 地球物理學(xué)報 46 281 20 Li J H 2014 Sci. China: Ser. D 44 928 (in Chinese 李 劍浩 2014 中國科學(xué): 地球科學(xué) 44 928 21 Liu N Z, Wang Z, Liu C 2015 Chin. J. Geophys. 58 1767 (in Chinese 劉乃震, 王忠, 劉策 2015 地球物理學(xué)報 58 1767 22 Horstmann M, Sun K, Berger P, Olsen P A, Omeragic D, Crary S 2015 SPWLA 56th Annual Logging S

17、ymposium Long Beach, USA, July 1822, 2015 SPWLA-2015-LLLL Vol. 65, No. 7 (2016 079101 23 Wang H N, Yang S D, Wang Y 1999 Oil Geophys. Prospect. 34 649 (in Chinese 汪宏年, 楊善德, 王艷 1999 石油地球物理勘探 34 649 24 Yao D H, Wang H N, Yang S W, Yang H L 2010 Chin. J. Geophys. 53 3026 (in Chinese 姚東華, 汪宏年, 楊守 文, 楊海亮

18、 2010 地球物理學(xué)報 53 3026 25 Xu Z F, Wu X P 2010 Chin. J. Geophys. 53 1931 (in Chinese 徐志鋒, 吳小平 2010 地球物理學(xué)報 53 1931 26 Hue Y K, Teixeira F L 2006 IEEE Trans. Antenn. Propag. 54 1058 27 Zhang L, Chen H, Wang X M 2012 Chin. J. Geophys. 55 3493 (in Chinese 張雷, 陳浩, 王秀明 2012 地球物理 學(xué)報 55 3493 28 Li H, Liu D J, Ma Z H, Gao X S 2012 Procedia Eng. 29 2122 29 Liu G S, Teixeira F