CN-FDTD分析隨鉆電磁波電阻率測(cè)井的電磁響應(yīng).pdf

1、隨著世界石油工業(yè)的不斷發(fā)展，隨鉆電磁波電阻率測(cè)井在油氣勘探中得到廣泛應(yīng)用。時(shí)域有限差分方法是目前用于模擬隨鉆電磁波電阻率測(cè)井過程的重要數(shù)值方法，但任何一個(gè)方法都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。傳統(tǒng)的時(shí)域有限差分方法時(shí)間步長(zhǎng)的選取受限于Courant-Friedrich-Levy(CFL)穩(wěn)定性條件，即其時(shí)間步長(zhǎng)的選取與空間步長(zhǎng)相關(guān)，當(dāng)對(duì)精細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬時(shí)，傳統(tǒng)的時(shí)域有限差分方法往往是十分耗時(shí)的。本文采用基于Crank-Nicolson差分格式的柱坐標(biāo)系

2、時(shí)域有限差分方法(CN-FDTD)，克服了穩(wěn)定性條件限制，結(jié)合CUDA平臺(tái)，進(jìn)一步加速Crank-Nicolson時(shí)域有限差分方法的計(jì)算速度。應(yīng)用此高速平臺(tái)分析研究了正弦源產(chǎn)生的電磁波在地層中傳播的瞬態(tài)特性和隨鉆電磁波電阻率測(cè)井儀在各向同性地層中的電磁響應(yīng)。
　　 首先，在分析隨鉆電磁波電阻率測(cè)井原理和鉆井模型的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出圓柱坐標(biāo)系下的CN-FDTD遞推公式，分析了CN-FDTD遞推過程中激勵(lì)源的設(shè)置和吸收邊界問題。編程實(shí)現(xiàn)

3、了基于通用圖形處理器的CN-FDTD計(jì)算程序，為研究隨鉆電磁波電阻率測(cè)井的電磁響應(yīng)搭建了高速計(jì)算平臺(tái)。
　　 其次，本文通過研究正弦源產(chǎn)生的電磁波在不同電導(dǎo)率地層中的瞬態(tài)傳播特性，觀察到電磁波在電導(dǎo)率不為零的地層中傳播時(shí)存在損耗，且距離越遠(yuǎn)，損耗越嚴(yán)重，因此，隨鉆電磁波電阻率測(cè)井應(yīng)該研究電磁波在地層中的近場(chǎng)特性。通過觀察不同頻率的正弦波在地層中的傳播情況，發(fā)現(xiàn)發(fā)射頻率越高，電磁波受趨膚效應(yīng)的影響越大，在地層中的衰減越快。

4、　　 最后，重點(diǎn)研究了CN-FDTD方法在隨鉆電磁波電阻率測(cè)井響應(yīng)分析中的應(yīng)用。通過比較CN-FDTD與FDTD方法在多層地層中的計(jì)算速度和內(nèi)存占用比，可以看出，雖然CN-FDTD要占用更多的內(nèi)存，但其計(jì)算結(jié)果與FDTD相當(dāng)吻合，計(jì)算速度可以達(dá)到傳統(tǒng)FDTD的6倍左右。研究分析了不同儲(chǔ)集層厚度和不同侵入帶深度對(duì)幅度比曲線和相位差曲線的影響。數(shù)值模擬表明，相位差曲線可分辨出更薄的地層，儲(chǔ)集層厚度越薄，其電導(dǎo)率越容易受上下兩層地層的影響。