介电常数探测器的数值模拟
发布时间：2021-03-18 21:52
介电测井是利用岩石介电常数区分不同岩层的一组测井方法的统称。由于石油和多数造岩矿物的介电常数与水的介电常数差别很大，所以岩层的介电常数在很大程度上取决于单位体积内水的含量。因此介电测井仪能准确测量地层水含量和岩石结构。本文首先根据介质的极化机制确定了介电测井仪的工作频率范围为几十MHz到1GHz；研究了此频段内电磁波在实际测井环境中的传播波形，进而确定了电磁波在地层中传播的改进平面波模型和球面波模型。并由麦克斯韦方程组推导出了不同模型中介电响应关于仪器参数和地层参数的表达式。其次，利用数值分析的方法讨论了介电响应在典型地层中关于频率、源距、间距的具体数值变化。根据仪器的制作的具体要求，进而确定了仪器的工作频率20MHz～300MHz和1GHz，且20MHz～300MHz时适用于球面波模型1GHz时适用于改进平面波模型；源距范围为45mm～120mm；间距选择为25mm。最后，直接对改进平面波模型进行反解计算和利用Lambert W函数的性质对球面波模型推导化简，得到了介电参数关于测井参数的解析表达式。进行编程计算，结果显示数值解的误差可控制在千分之一之内。
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
石与含水岩2-1电介质介岩石的介电常介电常数与频常数也有明频率的关系曲明显差别，这曲线
电测井选用1GHz工作频率的主要原因。同时也说明，在介电测井采用不同的工作频率时，必须考虑频散效应，否则会对解释结果带来不利的影响。图2-2 砂岩（ 15%）饱含淡水和盐水时' 与频率的关系曲线[3]1-含湿空气；2-饱和盐水；3-饱和盐水（矿化度=15kg/l）2.2 介电测井原理测井时，介电扫描成像测井仪的发射天线向地层中发射频率为 的电磁波，电磁波与岩层中的介质相互作用，电磁波能量发生衰减，速度发生变化。能量的变化对应于可测量的振幅变化 A；速度的变化对应于可测量的相移。振幅变化 A和相移 可在接收器处测量[2-5]。介电测井的数学模型如图2-3所示。一般地，在间距 L确定的情况下，幅值 A、相移 、介电常数 和电导率 这些参数构成复杂的非线性麦克斯韦方程组。传统上对该非线性方程组的求解常常采用线性迭代方法，计算速度较慢，而且还会出现多解性。在实际中，常常根据测量的实际情况做一定的简化，将求解复杂非线性方程组转化为求解形式简单的非线性方程，可以快速地由幅值 A、位相差 得到介电常数 和电导率 。在实际测量中
器处测量[2-5]。介电测井的数学模型如图2-3所示。一般地，在间距 L确定的情况下，幅值 A、相移 、介电常数 和电导率 这些参数构成复杂的非线性麦克斯韦方程组。传统上对该非线性方程组的求解常常采用线性迭代方法，计算速度较慢，而且还会出现多解性。在实际中，常常根据测量的实际情况做一定的简化，将求解复杂非线性方程组转化为求解形式简单的非线性方程，可以快速地由幅值 A、位相差 得到介电常数 和电导率 。在实际测量中，从发射天线发出频率为 （在20MHz—1GHz）的电磁波，在每个接收器中都记下这些波列的幅度和相位移，根据单独的测量结果，便可以确定波的传播时间 ptt和在接收器间隔上波的衰减系数
【参考文献】：
期刊论文
[1]倾斜各向异性地层随钻电磁波测井响应模拟[J]. 范宜仁,胡云云,李虎,孙庆涛. 测井技术. 2013(02)
[2]复杂地质层中电磁波测井响应特性的数值研究[J]. 刘国胜,杨海东,汤健超. 中南大学学报(自然科学版). 2013(02)
[3]井地电磁法勘探深度研究[J]. 李亭亭,王佳,朱凯光. 地球物理学进展. 2013(01)
[4]基于ANSYS软件的随钻电磁波测井正演模拟计算[J]. 丁晓林,林春丹,邵长金. 测井技术. 2012(05)
[5]横向各向同性地层中倾斜线圈系响应特征的数值模拟[J]. 张雷,陈浩,王秀明. 地球物理学报. 2012(10)
[6]随钻电磁波测井仪器线圈系参数设计方法研究[J]. 赵媛,顿月芹,袁建生. 测井技术. 2011(03)
[7]电磁波测井计算介电常数算法比较研究[J]. 柯式镇,代诗华,孙德杰,姬嘉奇. 测井技术. 2005(05)
[8]电磁波测井的现状和发展趋势[J]. 刘四新,佟文琪. 地球物理学进展. 2004(02)
[9]多频电磁波测井物理模拟实验的方法技术[J]. 康国军,房德斌,赵淑芬. 吉林大学学报(地球科学版). 2002(04)
[10]多频电磁波测井数据的反演成像技术及应用[J]. 沈金松. 测井技术. 2002(03)
硕士论文
[1]电磁波测井的时域差分模拟研究[D]. 姚军.吉林大学 2008
[2]时域有限差分方法在高频电磁波测井中的应用[D]. 徐方友.中国石油大学 2007
本文编号：3088987
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
石与含水岩2-1电介质介岩石的介电常介电常数与频常数也有明频率的关系曲明显差别，这曲线
电测井选用1GHz工作频率的主要原因。同时也说明，在介电测井采用不同的工作频率时，必须考虑频散效应，否则会对解释结果带来不利的影响。图2-2 砂岩（ 15%）饱含淡水和盐水时' 与频率的关系曲线[3]1-含湿空气；2-饱和盐水；3-饱和盐水（矿化度=15kg/l）2.2 介电测井原理测井时，介电扫描成像测井仪的发射天线向地层中发射频率为 的电磁波，电磁波与岩层中的介质相互作用，电磁波能量发生衰减，速度发生变化。能量的变化对应于可测量的振幅变化 A；速度的变化对应于可测量的相移。振幅变化 A和相移 可在接收器处测量[2-5]。介电测井的数学模型如图2-3所示。一般地，在间距 L确定的情况下，幅值 A、相移 、介电常数 和电导率 这些参数构成复杂的非线性麦克斯韦方程组。传统上对该非线性方程组的求解常常采用线性迭代方法，计算速度较慢，而且还会出现多解性。在实际中，常常根据测量的实际情况做一定的简化，将求解复杂非线性方程组转化为求解形式简单的非线性方程，可以快速地由幅值 A、位相差 得到介电常数 和电导率 。在实际测量中
器处测量[2-5]。介电测井的数学模型如图2-3所示。一般地，在间距 L确定的情况下，幅值 A、相移 、介电常数 和电导率 这些参数构成复杂的非线性麦克斯韦方程组。传统上对该非线性方程组的求解常常采用线性迭代方法，计算速度较慢，而且还会出现多解性。在实际中，常常根据测量的实际情况做一定的简化，将求解复杂非线性方程组转化为求解形式简单的非线性方程，可以快速地由幅值 A、位相差 得到介电常数 和电导率 。在实际测量中，从发射天线发出频率为 （在20MHz—1GHz）的电磁波，在每个接收器中都记下这些波列的幅度和相位移，根据单独的测量结果，便可以确定波的传播时间 ptt和在接收器间隔上波的衰减系数
【参考文献】：
期刊论文
[1]倾斜各向异性地层随钻电磁波测井响应模拟[J]. 范宜仁,胡云云,李虎,孙庆涛. 测井技术. 2013(02)
[2]复杂地质层中电磁波测井响应特性的数值研究[J]. 刘国胜,杨海东,汤健超. 中南大学学报(自然科学版). 2013(02)
[3]井地电磁法勘探深度研究[J]. 李亭亭,王佳,朱凯光. 地球物理学进展. 2013(01)
[4]基于ANSYS软件的随钻电磁波测井正演模拟计算[J]. 丁晓林,林春丹,邵长金. 测井技术. 2012(05)
[5]横向各向同性地层中倾斜线圈系响应特征的数值模拟[J]. 张雷,陈浩,王秀明. 地球物理学报. 2012(10)
[6]随钻电磁波测井仪器线圈系参数设计方法研究[J]. 赵媛,顿月芹,袁建生. 测井技术. 2011(03)
[7]电磁波测井计算介电常数算法比较研究[J]. 柯式镇,代诗华,孙德杰,姬嘉奇. 测井技术. 2005(05)
[8]电磁波测井的现状和发展趋势[J]. 刘四新,佟文琪. 地球物理学进展. 2004(02)
[9]多频电磁波测井物理模拟实验的方法技术[J]. 康国军,房德斌,赵淑芬. 吉林大学学报(地球科学版). 2002(04)
[10]多频电磁波测井数据的反演成像技术及应用[J]. 沈金松. 测井技术. 2002(03)
硕士论文
[1]电磁波测井的时域差分模拟研究[D]. 姚军.吉林大学 2008
[2]时域有限差分方法在高频电磁波测井中的应用[D]. 徐方友.中国石油大学 2007
本文编号：3088987
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