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为深入认识随钻方位电磁波测井测量原理、响应特征及其影响因素，基于随钻电磁波测井资料进行随钻地质导向与储层评价，提高大斜度井/水平井钻井成功率，为新型随钻电磁波仪器研发提供有益指导，针对复杂介质随钻方位电磁波测井仪器结构，系统开展了数值模拟方法研究与仪器响应特征分析，建立了随钻电磁波测井资料处理、地层界面反演与各向异性电阻率反演方法，以期为复杂地质条件下大斜度井/水平井钻井、随钻地质导向与储层评价提供理论指导与技术支持。论文第二章，系统分析了大斜度井/水平井中随钻测井环境，传统随钻电磁波测井仪器、随钻方位电磁波测井仪器测量原理，构建了复杂介质随钻电磁波测井地质模型与数学模型，系统推导了各向同性/异性多层平行介质、多层同轴介质随钻方位电磁波测井响应解析解，综合利用高斯积分与汉克尔变换进行贝塞尔函数快速积分，实现了随钻方位电磁波测井响应快速模拟。论文第三章，系统推导了柱坐标系时域有限差分(FDTD)差分格式，采用非均匀网格剖分与局部加密技术，实现了钻铤、仪器、井眼的精细剖分，采用各向异性完全匹配层(UPML)吸收边界减小了模型尺寸，利用介电常数加速策略，加快了程序计算速度；通过坐标变换，将倾斜各向异性地层电导率张量变换到与仪器轴重合的柱坐标系下，推导了各向异性地层柱坐标系FDTD差分格式，实现了倾斜各向异性地层随钻方位电磁波测井响应模拟；通过对各向同性/异性地层、仪器偏心等模型仿真与分析表明：建立的数值模拟算法正确、稳定；采用介电常数加速策略，各向异性地层随钻电磁波模拟时间可缩减80%；盐水泥浆中，当泥浆电阻率小于0.1Ωm，电阻率对比度大于100时，应考虑进行偏心校正。论文第四章，将交替隐式时域有限差分方法引入到随钻方位电磁波测井响应数值模拟，系统推导了交替方向隐式时域有限差分(ADI-FDTD)与直接分步隐式时域有限差分(SS-FDTD)差分格式，证明了两种方法的无条件收敛性，并对比了ADI-FDTD与SS-FDTD计算精度与收敛速度。数值模拟结果表明：交替隐式时域有限差分克服了FDTD时间迭代限制，无条件收敛，对比具有一阶收敛速度的SS-FDTD方法，ADI-FDTD速度略慢，但具有二阶收敛精度，在不影响计算精度的前提下，时间步长较传统FDTD可放大10倍。论文第五章，对三大公司主流随钻方位电磁波测井仪器信号处理方法进行了系统研究与对比，并分析了层厚、仪器与地层相对倾角、地层电阻率对比度等对传统随钻电磁波测井仪器、随钻方位电磁波测井响应影响，通过对比分析表明：随钻方位电磁波测井仪器通过与仪器轴倾斜或正交线圈设置，其响应可以更明确地反映仪器与地层的位置关系，对数坐标下方位电磁波信号(相位差、幅度比或电位)衰减幅度与仪器距界面距离(DTB)呈很好的线性关系，方位信号成像图可以清晰地判断地层界面的方位、倾向、仪器与界面的位置关系等信息。论文第六章，总结了随钻测井井眼尺寸与仪器位置确定方法，研究了仪器与地层界面相对倾角确定方法，制作了不同条件下随钻电磁波测井响应井眼、介电常数校正图版，引入了等效围岩理论，建立了地层围岩电阻率校正算法，系统分析随钻地质导向流程，并利用随钻电磁波、随钻方位电磁波资料进行了地层界面反演。通过实际资料处理表明：在利用随钻电磁波进行地质导向与储层评价时，应首先进行环境校正；由于传统电磁波难以反映仪器与界面相对位置关系，反演时应结合地质、地震资料，并采用人机交互的方式，增强反演的稳定性；结合传统电磁波资料，利用方位电磁波克服了反演的多解性，有效求取了地层电阻率与仪器到界面距离(DTB)。论文第七章，总结了地层电阻率各向异性的产生原因，研究了不同电阻率各向异性系数、仪器发射频率条件下随钻电磁波响应，并建立了基于图版法与解析解反演的地层各向异性电阻率逐点与逐层反演算法，通过理论分析与实际资料处理表明：地层倾角越大、水平电阻率越小、发射频率越高，电阻率各向异性对视电阻率影响越大，且相位电阻率比衰减电阻率更加敏感，当发射频率较高、地层倾角较大时，随钻电磁波视电阻率甚至会远远超过地层垂直电阻率，逐点与逐层方法反演结果具有很好的一致性，且重构曲线与实测曲线能很好地吻合，算法稳定、可靠，但薄层、地层电阻率对比度较大时，图版法反演电阻率会出现失真。