任意线源井地电法三维有限元正演-研究

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1、中南大学硕士学位论文第一章绪论1．1引言第一章绪论弟一早三百V匕井地电法是高含水期油田剩余油分布预测分析的一种有效的技术手段，属于直流电传导类电法(Geo-electricmethod)，其地球物理学依据是利用油气藏与围岩电阻率、极化率的差异，特别是油田开采过程中储层剩余油饱和度变化引起的电阻率、极化率的明显变化，通过注采井和生产井的套管作为线源将大功率电流供入储层，剩余油会对储层中的电流分布将产生明显的畸变n3。该方法在地表测量地表电位分布，利用三维电阻率正演模拟和反演成像技术获取储层三维电阻率分布，研究

2、地下油水模型的变化对地面电场分布规律的影响，分析电场分布规律与油气藏的关系，划分电性异常界面并预测油气层延伸规律和方位。利用含油饱和度与电阻率的相关关系得到储层中剩余油饱和度和剩余储量的空间分布，实现高含水开发期剩余油分布的三维静态监测和注水开发油藏油水分布的四维动态监测。井地电法能够解决传统测井方法井体信息丰度大、井间信息丰度小的难题，为研究井孔以外油气田空间展布、油藏构造形态和油气富集区以及井间流体分布提供了重要的手段。油田滚动勘探中常采用的地震方法具有地震波阻抗对油气储层空隙度、渗透率和饱和度等参数不

3、太灵敏的缺陷，井地电法具有能够充分利用了地层电性较之P波速度受空隙度、渗透率、饱和度以及温度大得多，尤其是电阻率对油气储层的饱和度、空隙度以及渗透率等参数反应更为灵敏的优点。可见，井地电法对地震储层描述效果不佳是一种有效的补充方法。因此，井地电法是目前研究剩余油分布和注水推进前沿的现实而又有效的重要方法之一心1，具有理论研究和实践应用之价值。本文研究得到了国家自然科学基金项目(40804027)、湖南省自然基金重点项目(09JJ3084)、教育部博士点新教师基金资助项目(200805331082)以及湖南省

4、科技计划项目(2008TP4013—2)的支持。1．2研究现况和水平中南大学硕士学位论文第一章绪论1．2．1井地电法早期应用和研究现状井地电法最初由前苏联科学家(1958)【3】提出并用来圈定煤层水平边界且在油田应用方面取得成果。美国盐湖城犹他大学的Sill和Ward教授(1978)【4】用两个生产井的套管作为电极，在美国罗斯福温泉地热田地热层成功地确定了美国罗斯福温泉地热田地热层的分布范围和埋藏深度。何裕盛等(1978)【5】中对井地电法的数学物理理论和方法进行过较系统研究，该方法最早是用在金属矿床的充电

5、法(“mise-a-la-masse"method)，且在金属矿的勘探中取得了良好效果，该方法在水文、工程、环境、地质勘探亦有广泛应用。Rocroi等(1985)【6】等利用钻井钢套管作为垂直线源，使传统的电法勘探能够延伸到烃聚集的深部位置来寻找该物质，利用该方法在苏联某高含油区的两个岩性圈闭中发现了两个高丰度的死油区。针对直流电场源本身理论上就存在分辨率低，抗干扰能力差等不足，俄罗斯(Wilt，1998)[75】提出了井地电磁法，选择多频方波井下激发，地面径向测量电位梯度，根据目标深浅选择激发频率段，获得

6、电性断面和激电双频或三频相位，但资料处理和解释以定性解释为主。日本九州大学工程地球物理实验室的Ushij-ima等(1997，1999)【9，10】应用流体流动层析成像法(FFT，fluid-flowtomography)作为时间的函数，以油井金属套管为供电电极，向地下发射0．1Hz低频脉冲信号，地面连续观测，利用类似地震震源的位场理论的自然电位异常的三维反演方法，实现了对裂缝中流动流体的动态成像，成功监测了油田储层中注入的高温蒸汽的推进前沿和舌进方向。何裕盛(2001)[1l】在以往的研究基础上研究了地下

7、隐蔽动态导体(人工或自然形成)的充电法探测的理论和方法，特别是针对采油工程中的压裂导电液，地下污染导电水体和地下裂缝等地下动态导体进行了研究，且取得了良好应用效果。井地电法在国内油气勘探领域已有多次应用，研究应用表明油田注水监测能够很有效地确定水驱走向方位和距离(张金成，2000，2001；张天伦，1994，1997，1999；凌明友，2003)[12-t7]。张天伦(1995，1997)[16,18】、王志刚等(2005)【191、刘昱等(2006)【20】开展了室内水槽三维物理模拟试验，通过室内水槽中模

8、拟井中电源供电、套管供电以及没有套管电源供电，对井中直流电场分布规律做了研究，能够对油田注水开采和寻找剩余油分布生产起指导作用。戴前伟、陈德鹏等于2007年11月在大庆油田进行了双频激电井地电法探测剩余油分布的可行性试验，结果表明双频激电井地电法是可行的、有效的。文献【3．8，11】的研究均为定性解释，只有文献[9，10】开展了三维成像研究和四维动态监测。文献is，6，10]的研究均以金属套管为供电电极。早期井地