基于三维有限差分方法的页岩模型等效电特性研究

《基于三维有限差分方法的页岩模型等效电特性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：P58410710-2015124003硕士学位论文基于三维有限差分方法的页岩模型等效电特性研究董航导师姓名职称郭晨副教授申请学位类别工学硕士学科专业名称信息与通信工程论文提交日期2018年4月2日论文答辩日期2018年6月9日学位授予单位长安大学StudyontheEffectiveElectricalPropertiesofShaleModelsusing3DFiniteDifferenceMethodAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：HangDongSupervisor

2、：ChenGuoChang’anUniversity,Xi’an,China摘要充分了解存储非常规油气的母体页岩物理特性对提高页岩油页岩气的开采质量、开发效率以及降低开发成本具有重要意义，其中对页岩等效电学特性的研究工作是非常规油气勘探及测井解释的重要基础。本文针对页岩储层具有薄互层状结构、裂缝特征等主要特点，建立了理想化页岩物理模型，并利用加速后的三维有限差分方法(3D-FDM)分别对层状页岩模型、含极薄层结构页岩模型以及含椭球形裂缝结构页岩模型的等效电参数进行了计算，分析了每种模型中各电学参数及几何参数对其等效电参数及频散特性的影响，总

3、结了每种模型等效电特性在宽带频率范围内的变化规律。同时根据等效电路思想推导了两层介质模型的Debye频散解析公式，并将三维有限差分方法计算得到的结果与解析公式的结果进行对比验证。分析结果表明：页岩模型中有损耗介质是导致页岩出现频散特性的主要原因；页岩模型等效电特性与频率、介质电参数以及几何参数之间存在特定关系；极薄层结构的存在将会导致页岩模型的等效电特性在低频处出现非常大的介电增强效应；椭球形裂缝的存在将会导致页岩模型电特性表现出各向异性的特点，其结构及排列特征的变化将会对三个方向的等效电参数都产生一定的影响。对页岩模型等效电特性的研究成果

4、有望为宽带电磁测井方法及页岩油气参数反演提供有效的理论依据，具有重要理论价值及应用潜力。关键词：三维有限差分方法，页岩模型，等效电特性，极薄层，椭球形裂缝iiiAbstractFullyunderstandthephysicalpropertiesoftheparentshalethatstoreunconventionaloilandgasisofgreatsignificanceforimprovingthequalityofshaleoilandgasexploitation,developmentefficiencyandreduc

5、ingdevelopmentcost,itseffectiveelectricalpropertiesresearchisanimportantfoundationofunconventionaloilandgasexplorationandlogginginterpretation.Thisthesisestablishesidealizedshalephysicalmodelsforshalereservoirwiththin-layeredstructureandcrackcharacteristics.Anacceleratedth

6、ree-dimensionalfinitedifferencemethod(3D-FDM)isusedtocalculatetheeffectiveelectricalparametersofthelayeredshalemodel,theshalemodelcontainingextra-thinlayer,andtheshalemodelcontainingellipsoidalcracks.Theeffectsontheeffectiveelectricalparametersandfrequencydispersionoftheel

7、ectricalandgeometricalparametersofeachlayerareinvestigated,andthevariationofeffectiveelectricalpropertiesinbroadbandfrequencyrangearesummarizedforeachmodel.Inthemeantime,theDebyedispersionanalyticalformulaoftwo-layeredmodelisderivedusingtheideaofequivalentcircuit.Thenumeri

8、calresultsobtainedbythe3D-FDMarecomparedwiththeresultsofanalyticformulastoverifyeachother