电频谱测井实验系统研究

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1、中图分类号：P631.8单位代码：11414学号：2014315012题目电频谱测井实验系统研究学科专业地质资源与地质工程研究方向地球物理测井博士生姜明指导教师柯式镇二○一七年五月ResearchonresistivityspectrumloggingexperimentalsystemDissertationsubmittedtoChinaUniversityofPetroleum，Beijinginpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegree

2、ofDoctorofEngineering(OrDoctorofNaturalScience)ByJiangMing（GeologicalResourcesandGeologicalEngineering）DissertationSupervisorProf.KeShizhenMay，2017博士学位论文独创性声明郑重声明：本博士学位论文是作者个人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他个人和集体已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得中

3、国石油大学或者其它单位的学位或证书所使用过的材料。对本研究做出贡献的个人和集体，均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。作者和导师完全意识到本声明产生的法律后果并承担相应责任。作者签名：日期：导师签名：日期：博士学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解中国石油大学（北京）学位论文版权使用的有关规定，使用方式包括但不限于：学校有权保留并向有关部门和机构送交学位论文的复印件和电子版；允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和

4、汇编学位论文；可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索。本学位论文作者如需公开出版学位论文的部分或全部内容，必须征得导师书面同意，且须以中国石油大学（北京）为第一署名单位。作者签名：日期：导师签名：日期：-I-摘要摘要电频谱测井是对传统电测井方法的创新与发展，借鉴了侧向测井的电流聚焦测量模式，综合了多种不同频率的电测井技术而成，是一种测量地层的复电阻率频散的频谱式测井技术。通过采用多种频率测量地层矢量响应，并通过电频散模型拟合获得多种电学参数，包括复电阻率频散信息，电阻率与介电信息

5、。相比传统电测井方法，对低阻油藏，水淹层等复杂油藏有更好的识别度。目前，电频谱测井仪器方法验证样机在“十二五”期间下井测试成功，取了第一手的电频谱测井资料，验证了电频谱测井方法的可行性。为了更加深入研究电频谱测井资料应用以及工业样机的研制与推广，有必要研究并在实验室搭建一套电频谱测井实验系统。文中针对电频谱测井实验系统仪器响应数值模拟，硬件软件平台研制，以及系统集成测试进行了系统研究，主要完成了以下工作：建立了三维电频谱测井响应计算有限元模型，设计了电频谱测井实验系统电极系，模拟计算了仪器的径向

6、探测深度，纵向分辨率以及三层介质中仪器的多频响应。并以此为指导，对实验系统的地层模型几何尺寸进行了优选。基于模拟乘法器实现了任意频率激励信号的幅度调制功能，结合混频接收机技术，真正实现了1-500kHz内的扫频测量，从硬件上提高了电频谱模型反演的可靠性。同时提出一种抗干扰性强的检波方法，该方法基于SA(SimulatedAnnealing，模拟退火)波形拟合，相比常见的DPSD(DigitalPhase-sensitiveDetector，数字相敏检波器)方法可以更好地抑制频谱泄漏以及随机噪声对

7、检波结果的影响。研制该系统为未来实验系统硬件与软件平台升级以及工业样机研制提供了试验调试平台。在实验室集成了电频谱测井实验系统，并利用刻度电路对仪器进行多频聚焦平衡调节，测试了仪器挂接刻度电路时的响应。最后挂接实验电极系，测试仪器在实验地层模型中的响应，测试结果表明，电频谱测井曲线的实部与虚部均有明显的频散特征，实部曲线具有较强的分层能力，其半幅点对应的地层厚度约为0.2m，符合数值模拟计算结果。虚部测量结果信噪比随测量频率的增大明显提高，可以较好地反应被测介质的虚部频散信息。经过系统研究与测试

8、表明，电频谱测井实验系统方案真实可行。关键词：复电阻率频谱测井；实验系统；扫频测量；测井曲线-II-ABSTRACTResearchonresistivityspectrumloggingexperimentalsystemABSTRACTComplexresistivityspectrumlogging(CRSlogging)istheinnovationanddevelopmentofthetraditionalelectricalloggingmethod.Basedonthecurren