基于积分方程法的电法测井响应数值计算研究

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随着电法测井技术的日益发展,传统的感应测井技术已经远远不能满足石油工程的需求。随钻测井技术由于具有测量准确、实时测井、边钻边测和实现地质导向等特点逐渐成为当前最热的研究方向之一。本文开发了基于体面积分方程法的随钻电磁波测井响应数值计算程序,通过对复杂地层环境进行精细建模,对测井仪器在不同地层参数下的测井响应进行数值仿真,为测井数据分析和仪器设计建立理论基础。主要内容包括以下三方面:首先,在理论上系统地介绍了用于介质导体复合目标电磁特性分析的体面积分方程法的基本原理、数值实现和几个关键技术。根据等效原理,建立了体面混合积分方程;分别采用RWG基函数和SWG基函数展开导体表面电流和介质体内的等效电流;使用Galerkin法离散积分方程;通过加减奇异项来处理积分方程的奇异性;然后选用GMRES法对线性方程组进行迭代求解。其次,介绍了多层自适应交叉近似方法的数学原理、数值实现和误差分析,并以此来进行体面积分方程快速求解;然后研究了基于多层自适应交叉技术的预条件技术来加快线性方程组迭代求解速度。接着,阐述了电磁波测井的基本原理和理论基础;然后研究了把发射线圈分别近似成磁偶极子和实际线圈在均匀背景介质中产生的电场和磁场的区别以及对测井响应产生的影响:对感应测井仪器来说,线圈的半径与线圈距和仪器发射的电磁波波长相比可以忽略不计,此时可以把线圈等效为磁偶极子,但对于频率为2MHz的随钻测井仪器来说,线圈是缠绕在金属钻铤上,并且线圈的半径与线圈距相比不能忽略不计,如果再把线圈等效成磁偶极子会带来较大的误差;紧接着研究了如何把体面积分方程法用于电法测井响应数值计算中。最后,分别研究了不同截断、不同电导率、侵入带、倾斜地层、线圈半径、钻铤是否存在等对测井响应的影响,研究了大对比度测井模型,并总结响应规律。
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