砂岩储层水平井随钻电阻率EWR-phase4仪器侵入特性数值模拟
随着随钻测井技术的不断完善和应用领域的不断拓展,随钻测井资料的在各大油田中的应用越来越广泛.利用随钻测井技术,一方面可对大斜度井或水平井钻井提供实时监控以便及时控制井眼轨迹,提高油气层钻遇率;另一方面由于随钻测井资料更接近地层真实情况,为地层精细评价提供了有利条件.利用数值模拟方法研究随钻测井仪器的响应特征,对实时井眼轨迹控制、油气藏精细评价以及仪器的研发是非常有意义的.本文基于矢量有限元方法,结合电磁场理论,开发出一套适用于水平井随钻电磁波电阻率测井数值模拟方法并通过C++编程实现.主要研究内容包括非结构化四面体网格剖分技术、边界条件及激励源处理方法以及大型稀疏线性方程组的不完全分解预处理求解技术.并利用该有限元程序对水平井非对称侵入进行了数值模拟.采用非结构化四面体网格剖分技术对地质模型进行网格化,相比于结构化网格和六面体网格,其优越性表现在一是对复杂模型有更好适应性,二是能够获得更高的模拟精度.在对激励线圈进行处理时,本文利用等效原理将激励线圈等效为线电流并推导了有限元方程中对应积分的通用解析表达式.利用该等效模式克服了有限元分析中激励线圈处理的难点且易于编程实现.通过对三维地质模型网格剖分,并利用矢量基函数模拟四面体单元中电场的分布,最终获得的关于求解区域电场的有限元方程组未知数往往在十万个以上,且总刚度矩阵严重病态.利用常见的迭代方法如Gauss-Seidel迭代法、超松弛迭代法等对其进行迭代求解时很难达到要求的求解精度且收敛速度慢.为此本文在前人的基础上,进一步对各种预条件技术进行研究,并在CSR稀疏矩阵存储模式下实现了有填充的不完全分解.结合广义极小残差法,通过大量的数值试验对不完全分解参数进行优化,找到了较为合适的预条件矩阵构造参数,有效地提高了有限元方程组的求解速度和求解精度,可在500次迭代内达到1e-7的收敛精度.在前面数值模拟方法的研究基础上,本文以Halliburton的非补偿型随钻测井仪器EWR-phase4为例,研究了水平井受泥浆侵入时随钻电磁波测井的响应规律,包括对称侵入与非对称侵入两种情况.模拟结果与理论情况相符,为仪器的研发以及测井资料的解释评价提供了很好的理论依据.
- 作者：
- 杜心明
- 学位授予单位：
- 长江大学
- 专业名称：
- 地球探测与信息技术
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2014年
- 导师姓名：
- 汪忠浩
- 中图分类号：
- P618.13；P631.811
- 关键词：
- 矢量有限元；不完全分解；非结构化网格；水平井；泥浆侵入；测井响应
- edge-based finite element method； incomplete decomposition； unstructured grid； horizontal well； mud invasion； response of logging