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试述有限元基于有限元法水平井感应测井响应数值计算设计

收藏本文 2024-01-22 点赞:20557 浏览:85956 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:随着石油工业的进展,水平井和大斜度井钻井和测井技术也变得日臻改善,尽管如此,水平井测井解释的进展却相对滞后。水平井测井响应的环境影响复杂,不能利用基于几何因子的信号处理,必须通过三维正演数值模拟策略探讨响应特性,为正确油气解释评价提供论述依据。本论文采取有限元法详细地探讨了水平井中阵列感应测井仪器MIT的响应特性,其结果对MIT仪器在水平井中的运用推广具有重要的实际作用。首先详细地论述了三维有限元的基本论述,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论述;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,和传统的策略一样,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不足;提出了一种直接计算磁偶极子源产生三维磁场的策略,这是一种不同于传统策略选择背景电导率将总场分离为背景场和二次场的策略,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策略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探讨。计算浅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。最后探讨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。关键词:阵列感应测井论文水平井论文三维有限元法论文矢量有限元法论文

    摘要3-4

    ABSTRACT4-8

    第一章 绪论8-13

    1.1 探讨目的和作用8

    1.2 感应测井数值模拟策略的国内外探讨近况8-9

    1.3 阵列感应测井仪器进展近况9-10

    1.4 水平井测井解释的历史和探讨近况10-12

    1.5 本论文主要探讨内容12-13

    第二章 电磁场的有限元计算策略探讨13-35

    2.1 电磁场的基本方程和边界条件13-14

    2.1.1 麦克斯韦方程组13-14

    2.1.2 静电场和静磁场14

    2.1.3 本构联系14

    2.2 波动方程14-15

    2.3 边界条件15

    2.4 边值不足15-17

    2.5 矢量有限元17-21

    2.5.1 区域离散17

    2.5.2 单元插值17-19

    2.5.3 矢量有限元19-21

    2.6 电磁场计算公式推导21-26

    2.6.1 建立矢量波动方程21-22

    2.6.2 建立有限元方程组22-23

    2.6.3 关于磁场实部和虚部的讨论23-24

    2.6.4 单元矩阵的计算24-26

    2.7 有限元方程组的求解26-28

    2.8 电磁场有限元编程的探讨28-32

    2.8.1 磁偶极子源的处理28-30

    2.8.2 均匀地层中的计算结果浅析30-32

    2.9 COMSOL 有限元软件在阵列感应测井中的运用32-34

    2.9.1 阵列感应测井不足在 COMSOL 中的描述32-33

    2.9.2 COMSOL 有限元计算流程33

    2.9.3 COMSOL 有限元软件计算感应测井不足的步骤33-34

    小结34-35

    第三章 仪器偏心对水平井感应测井响应的影响浅析35-55

    3.1 阵列感应测井仪 MIT 介绍35-37

    3.2 水平井阵列感应测井仪器偏心的模型浅析37

    3.3 均匀地层中的计算结果浅析37-38

    3.4 两层阶跃模型的感应测井影响结果浅析38-49

    3.4.1 仪器的位置变化的影响38-39

    3.4.2 井径变化的影响39-41

    3.4.3 泥浆电导率变化的影响41-43

    3.4.4 上围岩电导率的影响43-45

    3.4.5 仪器偏心的影响45-49

    3.5 三层对称地层模型的感应测井影响结果浅析49-54

    3.5.1 仪器的位置变化的影响50-51

    3.5.2 上下围岩电导率的影响51-52

    3.5.3 目的层厚度变化的影响52-53

    3.5.4 仪器偏心的影响结果浅析53-54

    小结54-55

    第四章 泥浆侵入对水平井感应测井响应的影响浅析55-60

    4.1 水平井中泥浆侵入的模型浅析55

    4.2 侵入带的半径变化55-56

    4.3 侵入电导率变化56-58

    4.4 侵入不对称对感应测井的影响浅析58-59

    小结59-60

    结论60-62

    致谢62-63

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