论文部分内容阅读
油井内多相流动电磁成像测井是基于油气与水的导电和介电特性差异提出的一种成像测量方法,通过在井下激发一定形式的电磁场对流体流动截面进行扫描测量,成像显示流体分布及流动状况,其研制和开发不仅是观测科学和计算机技术发展的必然,也是提高垂直井、大斜度井和水平井生产动态监测水平所必需。电极阵列优化设计是电磁成像测井技术研究的重要内容之一,对传感器的研制和开发、促进电磁成像测井向实用化发展具有重要的现实意义。 论文研究首先针对油井内进行流动成像测量的客观条件,从电磁场理论入手,分析油井内多相流体中电磁波的传播特性,剖析各相流体导电和介电特性差异的物理机理,并讨论其影响因素,在此基础上建立传感器物理模型和数学模型,应用有限元方法进行探测场仿真研究,考察油井中流体介质典型分布对应的模拟信号响应特征及变化规律,同时计算敏感场分布,分析“软场效应”的影响。 其次,对传感器的敏感电极阵列设计进行分析,包括电极形状、电极数目以及交流激励信号频率的选取,将改进后传感器与原传感器在探测场和敏感场两方面进行对比,以主发射电极对应面积内小角度电流密度矢量的比例构建传感器性能优化目标函数,考察传感器“聚焦”和“屏蔽”性能。在正演模拟仿真平台上,采用正交试验设计方法,结合方差分析等实验数据处理手段,对敏感电极阵列的电性参数和结构参数进行优化设计,给出最佳参数组合方案。 最后,建立静态物理模型实验系统,考察不同流型下传感器的测量响应,检验了数值模拟的正确性以及敏感电极阵列设计的合理性。 研究结果表明,计算机仿真能够模拟电磁成像测井响应,可以作为传感器优化设计的得力工具;正交试验设计通过数值试验来寻求最优解,是进行电磁敏感阵列优化设计的有效方法;以主电极对应面积内小角度电流密度矢量的比例作为传感器性能优化的目标,设计结果提高了传感器的探测性能。