电阻率成象测井有限元分析.pdfVIP

维普资讯 · 70 · 第 21卷 第 3期 大庆石油地质与开发 P．G．O．D．D． 2002年6月 文章编号：1000—3754 (2002)03-0070-02 电阻率成象测井有 限元分析 木 陈 爱 新 (北京航空航天大学 ，北京 100083) 摘要：电阻率成象测井是石油测井中必威体育精装版一代的测井方法。对测井仪器响应的精确模拟，可 以为此类 仪器的优化设计和资料解释提供依据。针对 电阻率成象仪的激励条件比较复杂以及井下地层的非均质 性，选用适于处理复杂条件 问题的三维有限元方法对仪器产生的位场进行分析；基于电阻率成象仪器 的测量原理，给出了利用有限元分析得到视 电阻率的方法；通过对水平、倾斜等典型地层模型的数值 模拟测量，得出相应的电阻率井壁成象结果，从而直观地反映井壁地层特征。 关 键 词：非均匀介质；数值模拟；有限元方法；成象测井；测井仪器 中图分类号：P631．8 l9 文献标识码：A 电法测井仪器从出现到现在 ，经历了比较大的变 极上的恒定电位，在24个钮扣电极上电位相等；， 化，由最早的点源激励、居 中测量逐渐变为 “聚焦 ” (i)——第 i个钮扣电极上的电流；R ()——第 i 的激励方式和贴井壁测量。为了增加地层信息和减小 个钮扣电极上采集的视 电阻率信号。 环境影响，产生了新一代的测井仪器一 成象测井仪 通过仪器的移动测量，可以得到周向和垂向的测 器。这种仪器基于倾角测井，通过增加采样 电极 ，以 量数据阵列，以这两个方向为坐标轴标定测量点的位 阵列测量的方式获得更多的地层信息。由于该仪器是 置，以灰度值的高低或色彩的变化表示测量值的大 以紧贴井壁的方式进行测量，即使井外介质有可能以 小 ，就可以得到相应地层电阻率的井壁成象结果，从 轴对称形式分布，位场分布也不会具有轴对称性，所 而直观地反映井下地层情况 。 以采用三维有限元方法对电阻率成象仪进行分析。 2 有限元分析 l 仪器结构和测量原理 因为钮扣 电极和金属极板发出的都是稳定 电流， 电阻率成象仪 由金属芯棒、绝缘棒 、推靠臂和极 所以在除去仪器所 占区域的其它区域 内，位函数 板组成 ，金属芯棒和绝缘棒位于井轴上，共有 4个推 满足拉普拉斯方程 靠臂，每个臂上有一个主极板和一个折页极板，测量 V( V )=0 (2) 时极板贴在井壁上。每个金属极板上有两排钮扣电极 其中， 为地层 电导率， 在泥浆 、泥饼、围 (每排 12相)，两排 电极交叉错开，钮扣 电极之间以 岩、侵人带和原状地层等区域 内有不同的取值。在这 及电极与极板之间由绝缘环分隔…。 些区域的交界面上，应该满足交界面条件 在测井过程中，借助于液压推靠系统，使极板紧 r 1 2 贴井壁，钮扣电极阵列向地层发射电流，金属极板也 发射相同极性的电流，对钮扣电极的电流起着屏蔽和 )一 ( ) 聚焦的作用，因为极板上电位恒定，钮扣 电极上的电 其中，n为交界面的单位法线向量。在求解区域 流大小就可以反映井壁附近地层的电阻率 。地层电阻 的外边界上，定义参考零 电位；在 内边界上，因为没 率变化，电极上的电流也跟着变化。将各个电极上的 有 电流流出，应满足绝缘条件 电流转化为视电阻率的公式为