与常规油气藏相比,页岩储层具有高度不均匀、孔隙度低、渗透率极低的特点,使得页岩气勘探开发变得极为困难,风险极高。一般油气开发技术显然无法适应其有效开采。在常规油气资源产量和储量逐年减少的背景下,对页岩气藏进行有效的储层改造研究,实现页岩气经济开采是目前亟待解决的问题。依据课题来源项目“国家科技重大专项——《岑巩区块海相高演化勘查评价应用试验》”要求,参考油井低频振荡增产机理,在电磁学等基本理论的研究基础上提出了一种可扫频的井下电磁换能器结构设计方案,旨在改善页岩储层,促进页岩气的开采增产。为了实现该设计方案,本文做了如下研究:首先,基于电磁场的基本理论,得出T-T0-Ω方法的三维电磁涡流场的数学模型。根据Galerkin有限元方法得到磁场的离散方程,结合电路方程得到电磁场的场路耦合数学模型。其次研究分析了两同轴通电螺线管间的电磁关系,对换能器物理模型进行参数优化,分析了最优取值点,为电磁换能器电磁场的仿真提供了确定参数的几何模型。在保证计算精度的前提下,对电磁换能器模型进行了假设和简化,在COMSOL Multiphysics软件中建立了用于电磁场、固体力学场以及温度场求解的有限元物理模型。接下来对换能器的工作特性进行多场有限元仿真,具体内容包括换能器求解模型的建立、材料的选取、电磁特性分析、活塞振子运动特性分析、损耗计算及温度计算等。为电磁换能器样机的制造以及后续实验做了相应的理论准备。最后设计并制造了电磁换能器样机,实现了换能器的硬件在环实验。实验时,换能器可在0～40Hz内扫频工作。通过实验证明了电磁换能器模型设计的科学性,实验结果表明电磁换能器可以稳定、可靠的工作。本文提出的电磁换能器结构为页岩储集层的改善以及页岩气的开采增产提供了一种新的途径。