带钢套管的可控源电磁三维响应计算与分析
批准号:
41604086
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
汤文武
依托单位:
学科分类:
油气地球物理学
结题年份:
2019
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
肖昆、叶益信、吴姿颖、黄飘
中文摘要
近年来,井中电磁法勘探在油气工业中的应用备受关注,但完井时钢套管的带入使激发的电磁场信号产生强烈畸变,常规的可控源电磁正反演处理及解释技术是不适用的。目前,关于钢套管效应的研究是电磁法研究的热点问题。该项目就带钢套管的可控源电磁三维响应正演进行研究,可以从理论上分析钢套管对电磁响应的影响规律。具体的研究内容包括常规可控源电磁三维正演、三维模型下钢套管上电流密度分布的计算及带钢套管的可控源电磁三维正演。利用TetGen工具生成非结构化四面体网格,结合矢量有限元对可控源电磁双旋度方程进行离散求解,实现常规可控源电磁三维响应的计算;采用矩量法,将钢套管剖分为一系列单元,结合欧姆定律及基尔霍夫电流定律求解钢套管上电流密度的分布;进一步利用互惠原理可计算钢套管产生的二次电磁响应。该项目的研究可为井中电磁观测设计提供理论依据,为井中电磁数据资料解释打下基础,将进一步促进电磁法技术在油气工业中的应用。
英文摘要
In recent years, extensive concerns are attracted by the application of the borehole electromagnetic (EM) methods in the oil and gas industry. Nevertheless, the existing of steel casing after borehole completion will distort the EM signal significantly, making it inappropriate for the numerical modeling, processing and interpretation techniques of the regular controlled-source EM methods. Presently, it is one of the research highlights in EM regarding the casing effects. The project researches on the calculation of the 3D controlled-source EM responses with a steel-cased borehole. By doing this, the casing effects in 3D space can be analyzed. Detailed research aspects contains the 3D forward modeling of the controlled-source EM method, the calculation of the distribution of the current densities along the casing within a 3D model, and the 3D forward modeling with a steel casing. The TetGen tool is used to generate unstructured tetrahedral mesh. The vector finite element is utilized to solve the 3D curl-curl equation. Thus, the 3D controlled source EM response is obtained in this way. The steel casing is separated into a series of elements, and its current density distribution is solved by the joint application of Method of Moments, Ohm’s Law and Kirchhoff’ s Current Law. Furthermore, the secondary EM response generated by the steel casing is calculated by the application of reciprocity. The project could guide the design of borehole EM measurements, act as the basis for the geophysical interpretation of borehole EM data, and could accelerate the application of EM methods in oil and gas industry.
油气工业中,钻井在完井后往往用钢套管进行封闭。为了对井下的剩余油气进行动态监测,采用电磁方法理论上具有优势,但完井后的钢套管对电磁信号具有很强的衰减作用。为了对受钢套管影响的电磁响应进行资料解释,有必要直接对含套管的三维电磁响应进行模拟。鉴于钢套管的高导电性及其横向尺寸非常小,直接通过有限元网格剖分对其进行模拟难度非常大。该项目通过结合矩量法和有限单元法,首先将含垂直钢套管的均匀半空间的电磁响应通过矩量法计算出来,并将其作为一次场输入到基于有限元的三维电磁正演模拟算法中。对于垂直钢套管上的电流密度分布,分别提出了两个基本假设对其进行求解。方案1是基于电流密度只有垂直方向的分量,方案2是基于同时存在垂直方向和径向电流密度分量。通过模拟发现,对于计算钢套管上的二次电磁场响应而言,两种方案是等价的。对于基于有限单元法的三维电磁正演模拟,为了实现在个人PC上的模拟,考虑采用预条件的QMR方法对有限元方程进行求解。但低频时由于双旋度方程中的电导率项比重非常小,使得低频迭代求解时不满足电流密度的散度条件,导致迭代求解收敛慢甚至不收敛。为此,提出了适用于非结构化网格和矢量有限元正演算法的散度校正技术。通过理论模型计算表明,该散度校正技术能够加快迭代求解收敛过程,提高低频时的正演计算速度。通过对典型地电模型的正演模拟,并分析对比含钢套管和不含钢套管时的电磁响应,表明被激励的钢套管可以使得更强的电流密度注入地下目标体,使得在地面观测的来自地下目标体的异常响应有所提高。该项目将为含套管的三维电磁反演打下基础,有助于推动电磁方法在油气监测等方面的广泛应用。
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DOI:
--
发表时间:
2017
期刊:
地球物理学进展
影响因子:
--
作者:
[肖昆, 邹长春, 杨亚新, 尚景涛, 陆明俊]
通讯作者:
陆明俊
Gas hydrate saturations estimated from pore-and fracture-filling gas hydrate reservoirs in the Qilian Mountain permafrost, China.
中国祁连山多年冻土孔隙和裂缝充填型天然气水合物储层的天然气水合物饱和度估算
DOI:
10.1038/s41598-017-16531-x
发表时间:
2017-11-24
期刊:
Scientific reports
影响因子:
4.6
作者:
[Xiao K, Zou C, Lu Z, Deng J]
通讯作者:
Deng J
3-D Adaptive Finite-Element Modeling of Marine Controlled-Source Electromagnetics with Seafloor Topography Based on Secondary Potentials
基于二次势的海底地形海洋受控源电磁学 3-D 自适应有限元建模
DOI:
10.1007/s00024-018-1921-y
发表时间:
2018-06
期刊:
Pure and Applied Geophysics
影响因子:
2
作者:
[Yixin Ye, Yuguo Li, Gang Li, Wenwu Tang, Zhiyong Zhang]
通讯作者:
Zhiyong Zhang
DOI:
--
发表时间:
2017
期刊:
石油地球物理勘探
影响因子:
--
作者:
[肖昆, 邹长春, 邓居智, 卢振权, 张华]
通讯作者:
张华
DOI:
--
发表时间:
2018
期刊:
石油地球物理勘探
影响因子:
--
作者:
[汤文武, 柳建新, 叶益信, 张华]
通讯作者:
张华
共 7 条
Laplace算符预条件和散度校正联合的三维MT任意各向异性介质正演
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批准号:42464004
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:30.00万元
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批准年份:2024
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负责人:汤文武
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依托单位:
国内基金
海外基金