随钻电测井新方法研究

随钻电测井是现代石油测井技术的重要发展方向之一；它不仅效率高，节约成本，而且易于测出原状地层的真实参数。但由于随钻电测井的信号传输问题一直未得到有效解决，信号传输带宽受到严重限制，随钻电测井也只能应用简单的电磁传播测井方法，信息量太少，测井解释困难。.本项目将直接面对以上技术挑战，通过对电测井理论、方法和信号传输技术的创新研究，突破随钻测井信号传输的技术瓶颈；并提出适用于随钻测井应用的宽带电测井新方法，为随钻电测井新技术走向工程应用奠定坚实的理论与技术基础。.本项目的研究内容包括：建立钻杆中信号的电缆传输、钻杆间信号的无线耦合传输，以及旋转- - 固定系统间信号无线耦合传输的理论模型；并在此基础上提出利用标准电缆在标准钻杆中传输宽带测井信号的新技术方案；提出钻杆间的最佳电磁耦合新结构与新技术；提出随钻测井条件下宽带电磁传播测井的新方法，包括宽带信号设计、线圈系结构、信号激励与接收技术等。

随钻测井已成为现代测井的主要发展方向。但随钻数据传输仍是技术瓶颈：基于泥浆脉冲的数据传输率仅有几个bit/s，远不能满足工程需求；另外，随钻条件下对测井信息量的要求越来越高。针对上述挑战，本项目通过对电测井理论方法和随钻传输技术的创新研究，突破了随钻信号传输的技术瓶颈；提出适用于随钻测井应用的宽带电测井新方法。超额完成了所有研究内容和论文、专利计划。具体研究成果包括：.1)建立了“钻杆中信号的电缆传输、钻杆间信号的无线耦合传输”的理论和数值模型，给出钻杆间电磁耦合结构和天馈间匹配结构的优化设计，使单根钻杆的传输损耗仅为0.3 dB左右，传输效率下降1.5dB的信号带宽达5MHz。.2)将混合阶的矢量叠层基函数和区域分解应用到测井响应的有限元求解中，以简化计算模型，较好地适应井中扫描测量的工作方式；提出了用于区域分解的新型二阶传输条件，加快了迭代收敛速度。 .3)提出通过线圈取向、布局和倾角的改变，使近场各极化分量在某些方向同向叠加，另一些方向反向对消，从而实现了周向具有较好的方位向分辨能力。.4)提出将线性调频连续波（LFMCW）作为发射信号的宽带测井新方法。通过数值仿真，证明了该方法能有效地抑制带内（相关）噪声，从而显著提高随钻测井的薄层分辨率。.5)提出了准TEM模激励、钻杆引导和中继放大相结合的随钻信号无线传输的新技术途径；提出了中继短节收发线圈系及其屏蔽结构的优化设计方案；数值模拟和实验都证明了新方法的合理性、稳健性和可行性。.本项目在IEEE Transactions、IEEE Letters等国际期刊和国内期刊、国际、国内会议上发表(含已录用)论文41篇，其中在IEEE Transactions、IEEE Letters等国际期刊上的论文21篇。