井间电磁成像系统应用研究

井间电磁 (EM)成像系统的技术目标是实现井间电学特性的直接测量 ,并提供井间电阻率的二维及三维图像 .从 1 997年开始 ,胜利油田与美国EMI公司合作 ,开展了EM技术的应用与研究 ,主要是通过大型、系统的现场试验 ,在大井间距的条件下 ,进一步验证仪器的性能 ,进行油藏研究的适用性和可行性分析 ;以系统的现场实测数据为依据 ,加快成像处理方法和软件的开发 ;开展穿透金属套管井的EM试验 ,探讨金属套管条件下的电阻率成像方法。两年来 ,利用EMI提供的XBH2 0 0 0型测量系统 ,对胜利油田典型的低电阻率砂泥岩剖面 ,成功地进行了 3对井、1 0个井次的试验。试验证明了仪器性能的可靠 ,取得了测量重复性好、系统完整的井间EM数据 .并反演得到电阻率成像 ,在分析井间油气分布和油层开采动态方面 。

井间电磁成像的迭代反演算法

提出一种基于逐次逼近解法的选代反演算法，对并间地层电导率的构造进行成像．该方法用一阶Ｂｏｒｎ近似将积分方程线性化，得到对电导率分布的初始估计，在选代反演中用高阶Ｂｏｒｎ近似对井间地层电导率构造进行更精确的估计．应用该方法还可以对井间电子率分布进行二次成像，从而使成像分辨率更为准确．数值计算结果表明，这种迭代反演算法与基于Ｂｏｒｎ近似、二阶Ｂｏｒｎ近似和扩展Ｂｏｒｎ近似的反演算法相比提高了成像分辨率，且计算效率相当．

井间电磁成像测井的应用研究与现场试验

井间电磁成像测井是实现井间电阻率信息的直接测量 ,以提供反映井间构造、储层和油、气、水分布的二维乃至三维的电阻率图像。它不仅是传统测井技术的重大发展 ,而且也将引发油藏研究工作的革命性变化。自 1 997年起 ,胜利油田与美国 EMI公司开展此项技术应用方法的合作研究 ,主要是在 EMI公司多年研究形成的软、硬件技术的基础上 ,以油田地质应用为研究目的 ,进行现场工业性试验。其内容 :在大井间距条件下 ,进一步验证仪器性能 ;分析应用于油藏研究的可行性和适用性 ;以系统、完整的现场实测数据为依据 ,加快处理、解释方法和软件的开发 ;开展穿透金属套管的系统试验 ,探讨金属套管条件下的电阻率成像方法 ,促进井间电磁成像测井技术走向实用化。为此 ,利用 EMI公司提供的XBH2 0 0 0型仪器 ,分别在孤岛、埕东油田的 3对井中 ,成功地进行了 1 0个井次井间电磁成像工业性试验。试验是选择在对于井间电磁技术难度大的条件下进行的 :一是地层为典型的低电阻率剖面 ,地层背景电阻率仅为 1 .5～ 2Ω· m,地层对电磁能量的衰减作用很大 ;二是进行穿透一层和二层金属套管的系统试验。 3次试验达到了预期目的 ,不仅证明仪器性能的稳定和可靠 ,并首次在世界范围内取得井间距达 434m(裸眼井—裸眼井 )和 1 5 0 m(

基于井间电磁CT探测的岩溶空间分布特征

岩溶是桥梁桩基施工中的安全隐患之一,探明桥梁范围内岩溶的空间分布特征对桥梁安全尤其重要。岩溶勘查目前多以钻探与物探方法相结合,但特定的岩溶勘察需要根据具体情况选择合适的物探方法,常用的地质雷达等方法由于受限于各自的适用范围,往往不能精确地确定局部范围内溶洞的边界。井间电磁波CT探测技术主要依据电磁波在不同介质中传播时的吸收差异,重建井间介质吸收系数的分布图像,形象而直观地展现地质体内部结构,具有分辨率高,勘探距离小的特点,特别适合于探测桥墩等局部范围内的溶洞分布情况。以惠州S119线水西大桥主桥墩溶洞探测为例,介绍了电磁波法CT探测技术的原理、工作方法及应用效果,结果表明井间电磁波CT探测技术有较高的精度和可信度,可全面清晰地揭示场地岩溶的空间分布,为工程设计提供可靠的地质资料。

井间电磁波CT技术在建筑基底溶洞探测中的应用

详细介绍了井间电磁波CT技术测试的工作原理及野外工作方法,采用井间电磁波CT技术对一个高层建筑工程场地进行了溶洞探测,基于不同岩土介质对电磁波能量吸收值不同的原理,利用层析成像反演算法对现场获取的井间电磁波CT原始测试数据进行了解译,得到了溶洞沿不同测线的剖面分布和不同高程处的平面分布,并将其与现有钻孔地质资料进行了对比验证,验证结果表明:井间电磁波CT技术探测溶洞效果良好,可得到场地中溶洞的空间分布,从而为高层建筑桩基础的设计提供可靠的地质资料。

井间电磁测量数据的模拟与处理解释

用有限元法模拟了偶极子源在二维介质中的频率域井间电磁响应。针对测量区域的层状地层分布特征,沿构造走向(y-轴方向)作Fourier变换,将全三维电磁场问题转化为一系列二维问题在波数域求解,极大地减小了计算量,使实际测量数据的处理解释成为可能。针对波数域中波数取值对模拟结果的影响,采用三次样条插值加密波数域数据,用高斯积分实现Fourier逆变换将波数域解变换为空间域电磁场。采用具有一定面积的伪δ函数表示源电流分布,避开了源点的奇异性,使数值解精度得以提高。通过对中国东部某油田2口井的实测井间电磁数据的模拟与处理解释,验证了该算法的有效性,为井间电磁数据的反演解释奠定了基础。

围岩对井间电磁测井的影响

本文以电磁场理论为基础,基于非均质套管井井间低频电磁场,建立包括井眼泥浆、套管、水泥环、围岩、目的地层等的非均质套管井井间模型,采用有限元方法分析围岩对井间电磁测井的影响。结果表明,在低频电磁场情况下,目的层厚度越薄,围岩的影响越大;围岩电阻率越低,电动势变化越大。该数值模拟分析结果可为井间电磁测井中围岩校正提供一定的理论参考。

井间电磁波CT技术及其在岩溶勘察中的应用

井间电磁波层析成像技术是将医学CT应用于地球物理学中的一项新技术,它主要依据电磁波在不同介质中传播时的吸收差异,重建井间介质吸收系数的分布图像,形象及直观地展现研究区域的地质结构。本文详细地研究了井间电磁波层析成像技术的基本原理,对具有高低吸收电磁异常体的理论模型,根据一定的观测系统对电磁波的场强进行了数值模拟,并采用SIRT反演技术对吸收异常体的图像进行了重建;同时将该方法应用于广西某地拟建桥址的岩溶勘查之中,取得了良好的应用效果。

横向同性地层中井间电磁响应的三维频域耦合势正演模拟研究

本文针对电导率横向同性地层中三轴发射-接收线圈系的井间电磁响应,开展三维正演算法及模拟研究.首先将发射线圈简化为三轴正交磁偶极子源.为克服低频电磁产生的数值迭代收敛缓慢问题,利用低感应数预处理方法将频域Maxwell方程组转化为基于矢势与标势的Helmholtz方程.采用非等间距的Yee氏交错网格、电导率的体积加权平均技术以及积分形式的有限差分格式实现对控制方程的离散化.借助于不完全LU分解预处理的稳定双共轭梯度法计算井间电磁响应的数值解,并通过与有限元软件COMSOL的数值结果对比验证本文模型与算法的有效性.数值计算结果表明:在横向同性地层的垂直井模型中,测井响应横向分量xx和yy能反映出地层电导率各向异性信息,但横向探测能力较差.轴向分量zz虽只反映地层水平电阻率信息,但具有较好的横向探测能力,且对地层中异常体非常敏感,而交叉分量xz、zx则具备较强的层边界识别能力.

井间电磁油气储层监测技术的发展和应用

井间电磁探测方法(Cross-hole Electromagnetic Method,CHEM)是近20年发展起来的一项新的储层监测和评价技术,它可以提供井间储层电阻率分布信息,进而实现流体空间分布的描述。该技术可用于识别由于储层非均质性等造成的死油区、监测储层的宏观波及系数、优化设计加密井位和提升油藏数值模拟的有效性。通过对近年国际学术会议及相关学术期刊关于井间电磁探测技术文献的追踪分析,介绍了井间电磁探测技术的基本原理、响应数值模拟、采集设计与处理解释技术和目前在油气储层监测中的应用状况及存在的问题,指出了井间电磁探测技术未来的发展与研究方向,以供国内电磁勘探业界及相关研究人员参考。

井间电磁成像测井仪收发同步技术研究

井间电磁成像测井仪中接收信号与发射信号的相位差与地层电导率密切相关,研究接收与发射信号的精确同步技术能为准确测量其相位差、准确解算地层电导率以及精确分析地层剩余油储量提供支持。提出一种基于GPS的收发同步方法。在地面系统和井下系统实现4个实时时钟,以GPS接收机提供的基准时间对地面系统进行精确授时;精确测量地面系统和井下仪器的传输时延,地面控制系统根据传输时延对井下系统精确授时,实现井下系统时钟与GPS提供的基准时间同步,达到了接收机与发射机的时间同步。初步实验结果表明,使用RS-485总线进行通讯其同步时间误差小于400ns(信号频率为1kHz时,相位误差为0.144°)。

井间电磁成像方法的最新进展

系统地介绍了国内外井间电磁成像技术的研究现状 ,包括成像系统的灵敏度分析和适用范围 ,成像方法的分辨率 ,野外现场研究和仪器装备研究 ,金属套管的影响。重点介绍了现有的井间电磁成像正反演方法及其优缺点。指出井间电磁成像的研究方向将围绕仪器研制、金属套管的影响及成像方法等方面进行 ,最终将采用多分量井间电磁系统探测井间地层的各项异性特征 。

井筒套管对井间电磁成像测井信号传输的影响

通过模拟柱状三层介质中电磁波传播特性,得到了井筒套管对井间传输的电磁信号的影响。将发射天线看作位于无限长圆柱形井筒套管中央的垂直磁偶极子,井筒套管内外是分布均匀的柱状三层介质,把电磁场用磁赫兹矢量位表示,推导了各个区域的电磁场积分表达式,利用数值积分计算了不同情况下的电磁场分布,分析了井筒套管电导率(材料)、厚度及测井工作频率对井间电磁成像测井信号的影响。

井间电磁波CT法在工程中的应用

主要阐述了通过在某公路大桥桥梁桩基附近施工钻孔,然后在钻孔中进行井间电磁波CT法勘察,并且结合钻孔取样资料,验证井间电磁波CT技术探测结果这一工程应用实例,最终证明井间电磁波CT技术在桥梁桩基岩溶探测中是一种切实有效的物探勘察方法。

井间电磁场时域有限差分数值模拟

为进一步了解井间地下介质结构及其电性特征,本文用时域有限差分方法(FDTD),实现了井间电磁场响应的数值模拟.激发源是探测深度相对磁偶极子更大一些的电偶极子,首先选择一个位于井轴上的垂直电偶极子作为场源,并假设参与计算的介质相对于发射井井轴是轴向对称的,这样可将研究区域作为二维问题处理.推导了二维井间电磁波传播时域差分公式.该方法适用于任何方向入射的电偶极子源,尤其善于解决频域差分方法所难以描述的宽频脉冲.给出了井间金属圆柱和矿体圆柱数值模拟2个例子,结果表明,时域有限差分方法能有效的模拟井间地下介质中电磁波的传播,揭示电磁波传播规律.该方法速度快、精度高、结果稳定,适合用于井间电磁场反演成像的正演响应计算.

井间电磁波数值模拟及成像技术

系统地介绍了井间电磁波数值模拟与成像方法的研究现状。正演方面主要讨论了有限差分、有限元和积分方程法,分析了各种方法的优缺点、适用范围,并指出了未来发展趋势;反演方面主要讨论了线性反演和非线性反演,根据井间电磁波成像的性质,对时间域和频率域线性反演方法分别做了详细论述,并给出了未来发展趋势。

井间电磁场的一维反演

开发了一种快速高效的井间电磁场一维反演方法 .通过矩阵求逆计算纵向成层地层中的Green函数并同时得到雅可比矩阵的元素 ,加快了计算速度 .反演时采用正则化最小二乘法求解超定方程 ,由于发射 -接收的组合数目大大超过待反演的地层参数的数目 ,因而反演结果精度高 .数值计算举例表明 ,无论是低电导率对比地层还是高电导率对比地层 ,反演结果均与模型完全吻合 .井间电磁场一维反演可以对实测数据进行预处理 。

井间电磁波技术在居民区地下洞穴调查中的应用

井间电磁波技术具有分辨力高、施工方便,相对其它电磁法受地面电磁干扰较小的特点。针对矿区居民区房屋出现裂缝的环境地质问题,文中给出了利用井间电磁波技术开展地下洞穴调查中的应用案例。分别介绍了井间电磁波技术的基本原理、野外方法技术、数据处理、CT剖面特征及地质分析,最终结合工程钻孔取芯结果,基本查清了该区的洞穴发育分布情况。对该区地基稳定性进行了合理的评价,为后期房屋地质灾害治理提供了必要的依据。

油田开发中后期井间电磁成像技术研究

根据分层介质中波的传播规律,由均匀介质中的三维张量格林函数得到频率域中柱状分层介质的张量格林函数表达式,经过傅立叶变换,可以得到空间域的格林函数,它是一个关于波数的奇异积分。通过改造积分路径,利用广义函数束方法对频率域格林函数进行采样,用复指数项将积分核近似,实现了积分的快速准确求取。通过积分方程方法,对水井和油井间在径向上有4个分层的模型进行了计算,反演结果和原模型结果吻合很好。将水平层状介质和柱状分层介质进行耦合,有效地实现了正韵律性地层的二维井间电磁成像。

井间电磁测井响应建模与仿真

根据电磁场基本理论,假设井下非均匀介质为关于发射井轴对称的柱状分层介质,推导了发射线圈通以交变电流时,井间磁偶极电磁测井模型的频域电磁场响应一般表达式。为井间电磁测井的正演计算和反演解释提供了理论依据。分析了井眼泥浆电导率和套管磁导率参数对井间电磁测井响应的影响,仿真结果表明,井眼中泥浆电导率的变化对电磁测井响应的影响极小,因此,井间电磁测井数据处理时没有必要进行泥浆影响校正。不同磁导率金属套管的电磁测井响应分析表明,井间电磁测井中,采用非磁性或弱磁性套管要优于一般的铁磁性套管。讨论了井间电磁测井对地层电导率变化的灵敏程度,计算结果表明,井间电磁测井响应可以灵敏地识别地层电阻率变化,证明了过套管电磁测井技术用于油气资源勘探的可行性和有效性。