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电磁波电阻率仪器电子电路系统设计与泥浆侵入响应研究

电磁波电阻率仪器电子电路系统设计与泥浆侵入响应研究

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作者：陈心亮齐鲁工业大学

学位级别：硕士

随钻电磁波电阻率测井技术在水平井和大斜度井钻探过程中发挥着“眼睛”的作用,解决了油田勘探开发成本高的问题,极大的推动了钻井技术的发展,同时也为储层解释评价提供新的技术手段。当今随钻电磁波电阻率测井仪器的关键技术包括三维... 详细信息

随钻电磁波电阻率测井技术在水平井和大斜度井钻探过程中发挥着“眼睛”的作用,解决了油田勘探开发成本高的问题,极大的推动了钻井技术的发展,同时也为储层解释评价提供新的技术手段。当今随钻电磁波电阻率测井仪器的关键技术包括三维全息天线结构、高精度高保真电路系统和信号数据处理方法。本文从电磁波电阻率仪器的响应理论基础出发,探索三维电磁波电阻率仪器的天线和源距与测量系统的关系,充分利用不同的天线与源距,组合出不同的分量实现地层界面探测,各向异性识别,地层评价与地质导向的能力。从三维电磁波电阻率仪器的主要功能出发,设计了随钻电磁波电阻率电路系统的总体框图。根据随钻电磁波电阻率仪器测量系统的功能需求,按照电路系统的总体框图,设计DDS信号发生电路、DSP系统及外围电路、发射板SPI接口电路、接收板SCI接口电路等。在发射驱动板电子电路设计中,采用了MCU控制技术和三通道功率放大方案,通过桥式推挽电源电路技术,实现了随钻电磁波电阻率仪器信号功率放大的特殊需求。在信号接收板电路设计中,采用了高速ADC采样技术,通过滤波放大和FPGA信号处理,实现了信号采集的高分辨率和高保真,确保了仪器的方位测量功能。根据泥浆侵入储层原理,由达西定律和质量守恒定律推演三相泥浆渗流基本方程,进而推导出泥浆侵入时的压力与三相饱和度微分方程。应用有限差分方法编写出泥浆侵入三相渗流的数值模拟程序;开发了自适应时间步长算法,解决了泥浆突涌时侵入算法的不适应性;开发了表皮效应算法,解决了泥浆颗粒进入地层影响绝对渗透率的问题。对数值模拟结果进行了系统的分析,研究了不同控制参数对泥浆侵入过程的影响。结果表明,随着孔隙度的增加,侵入的径向深度减小,侵入环带范围也减少。当储层压力保持恒定时,在不同的压力差条件下,较大的井眼压力会导致径向侵入深度的加深和侵入环带范围的增大。

关键词：随钻电磁波电阻率测井仪器天线结构电子电路设计泥浆侵入数值模拟三相流

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