双侧向测井是电阻率测井方法中使用最广泛的方法之一,可以有效的评价地层的孔隙度和含油气饱和度及其产能,为油气藏的描述和油田地质情况的研究以及油层岩性的确定提供参考资料。
针对当前石油勘探开发过程中水平井和斜井应用的实际需求,按照双侧向测井仪器模型和工作方式,文章利用三维有限元方法成功模拟双侧向测井仪器在斜井和水平井中的响应,得到测井仪器在地层中的响应曲线,进而获得地层的电阻率分布,为斜井和水平井相应的解释工作提供参照根据。本文的创新点是采用三维网格加密技术完善了程序模拟复杂地层的能力,应用高阶基函数并结合优化后的边界条件,提高了三维有限元素法的计算效率和精度;本文提出的新算法同传统的三维有限元素法相比,能够在相同精度情况下,可以将计算效率提高一个数量级。
在第一章绪论部分,描述了本文的研究背景和国内外研究现状,并且对有限元素法进行了简单描述并给出了本文的主要研究贡献。
在第二章中,介绍了双侧向测井仪器的仪器的结构和工作原理。
在第三章中详细论述了利用有限元法进行双侧向测井数值分析的过程,从双侧向测井中电场满足的微分方程式出发,给出泛函表达式和边界条件,经过离散化求解泛函的极值达到求解边值问题。文中详细给出了网格划分和边界处理方法,最后通过前线解法求刚度矩阵,得到深浅侧向监督电极上的电压从而求出深浅侧向的仪器响应。文章通过改进网格划分方法,实现了斜井水平井多地层和侵入偏心模型的构造,提高了程序处理复杂地层的能力;通过改进电极处理方法,成功模拟B电极对测量结果和电流线分布的影响,定量的给出B电极对测量结果的影响。
在第四章中,针对三维有限元方法中线性插值基函数影响仿真效率和精度的问题,采用高阶基函数,使得在相对稀疏的网格下就可以得到具有较高精度的仿真结果,不仅节省了计算时间,而且还提高了程序的仿真精度,并且通过改进深侧向边界的处理条件,改进了深侧向结果的精确度。
第五章针对测井工作所遇到的常见地层和环境条件,开展了一系列模拟计算,对影响双侧向测井仪器响应的参数进行了详细研究。分析仪器不同几何结构对结果的影响;斜井中,通过分析不同角度对仪器响应结果的影响,给出了特定地层中的斜井的围岩校正图板;在水平井中通过分析地层中侵入、围岩、目的层等对仪器响应结果的影响,并制作了特定地层中的井孔上下距离校正图板、侵入校正图板和围岩层厚校正图板。
最后给出了本论文的总结和工作展望。作为本课题研究成果,三维有限元双侧向测井仿真程序能够快速仿真计算测井曲线,可用于解释石油测井曲线。
