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阵列感应测井是目前最广泛的电阻率测井方法之一,井眼影响校正是测量数据信号处理重要的环节,井眼影响校正数据库的正确计算是有效井眼校正的前提。由于数学模型和实际仪器有差别,数值计算不能准确模拟短子阵列的井眼影响,必须通过物理模拟装置测量修正。本文应用有限元程序自动生成系统FEPG软件工具开发出物理模拟装置的阵列感应测井响应数值计算软件,为下一步物理装置的设计与实现提供了计算工具和理论基础。研究内容主要分为以下四个方面。
首先介绍了感应测井双线圈测井原理、阵列感应测井三线圈系测量原理及其8个子阵列的响应特性,给出了阵列感应MIT的基本结构和性能参数,为物理模拟装置的设计提供了理论基础。
其次研究了阵列感应测井电磁场问题的FEPG有限元生成软件描述方法。建立阵列感应测井模拟装置的几何模型,从Maxwell方程出发推导出磁场和电场在三维直角坐标系下的有限元偏微分方程的弱解形式。编写FEPG有限元计算程序。将BFT文件描述的时间变化转化为测井问题中位置变化,解决了测井仪器的运动问题。
然后设计物理模拟装置参数。根据阵列感应测井几何因子响应特点设计了水罐物理模拟装置的半径和高度。不考虑趋肤效应影响时,半径和高度分别为14m和15m;当地层电导率为1S/m时,可缩小为2m和6m。用有限元程序数值计算确定了水罐中泥浆和地层电导率均为1S/m时,物理模拟装置的半径、高度和水泥的层厚分别为2m、6m和0.3m。结果表明基于几何因子设计的参数是可行的。
最后在完成有限元数值计算程序正确性验证的基础上,详细分析阵列感应测井在不同井眼参数和环境参数的响应特性。结果表明:由于水罐的半径和高度有限,当模拟不同井眼影响时,不同子阵列受环境影响不一样,在修正井眼影响数据库时必须详细计算环境影响误差以便得到正确的井眼影响校正数据库。
本文开发出的阵列感应测井模拟装置响应有限元数值计算软件,不但能计算井眼影响正演数据库,而且可用于感应测井仪器的刻度,为下一步模拟装置工程实现提供了有效的数值模拟工具。