随钻电测井中的宽带信号传输方法及宽带测井方法研究

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随钻测井因为能探测原状地层,实时导向等优势,成为了现代测井的重要发展方向之一。随着随钻测井技术的发展,对随钻数据传输的要求越来越高,但是,传统的随钻数据传输方法因为传输速率的限制已经远不能满足现代随钻测井的要求,导致随钻数据传输成为了随钻测井技术发展的瓶颈。另外一方面,目前的油层普遍为薄层,对纵向分辨率也提出了更高的要求,但是传统的高分辨率测井仪器,如高分辨率阵列感应测井仪器,都无法适应随钻的条件。本文针对这两个问题,分别研究了宽带随钻信号传输方法和宽带测井响应。针对随钻信号传输速率低的问题,本文研究了由NovatekTM提出的基于钻杆内有线传输,钻杆间电磁耦合传输的随钻信号高速传输方法。首先,针对钻杆间的电磁耦合结构的对称性,采用了高效的数值模式匹配法(NMM)对该耦合结构进行了电磁建模,分析了耦合结构各个参数对耦合系数的影响,优化了钻杆间耦合结构的耦合性能,并设计加工了经过优化的耦合结构。另外,钻杆内传输线利用矩形传输线设计,设计出了50欧姆特性阻抗的矩形传输线,并计算了相关损耗。最后,通过单根钻杆随钻信号传输单元的模型进行了仿真和实验,验证了我们优化设计的随钻信号传输结构具有非常好的传输性能,并且仿真和实验结果吻合良好针对随钻测井对纵向分辨率要求的提高,提出来了线性调频连续波(LFMCW)作为宽带测井信号,并讨论了LFMCW在电磁波传播测井中的应用。采用了NMM和快速傅里叶变换(FFT)相结合的方法,对LFMCW在地层中的测井模型建立数值模型。基于线性调频(LFM)信号的频域形式,首先利用NMM算法计算了每个频率点下的接收线圈处的幅度和相位信息,然后利用IFFT变换到时域,得到接收线圈的时域信号。再利用匹配滤波器实现了接收信号的脉冲压缩,提高了峰值信噪比,并利用峰值点处的幅度和相位,得到两个接收线圈的幅度比和相位差,最后分别转换成视电导率,作为测井响应。从数值仿真结果显示,利用LFMCW作为测井信号的测井方法,较之单频信号的测井方法,能够有效的提高信噪比和纵向分辨率,特别是对于在传统的单频测井中无法抑制的相关噪声。
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