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1、中国石油大学(北京)本科生实验报告实验四 感应测井复合线圈设计实验一、实验目的1 、了解双线圈系和复合线圈系的 Doll几何因子的理论推导过程.2 、了解复合线圈系的设计方法.二、实验原理1、Doll几何因子理论概述假设单元环的电磁场之间不发生相互作用.假设电磁波瞬间便可通过地层.(1)线圈系周围的介质是由无数个单元环组成.(2)发射线圈引起的涡流分别在单元环中存在.(3)每个单元环都单独存在,且在接收线圈中产生有用信号 de (感应电动 势).(4)接收线圈中有用信号Vr (感应电动势)是所有单元环的有用信号 de 之和：Vr - % de = de全空间2 、g的计算:lm3v %、皿r
2、j 3 -3jk -0l ,m2 j,k留：Tj RknTj nRk-33T PTj Rk3 、横向微分几何因子的计算:4=0gr(r) = .g(r,z)dz =l ,m、 nTjnRkgrjk(r) j.k Ljkl ,mzj.knTj nRkLjk4 、横向积分几何因子的计算:rG,(r)= g,(r)dr =0l ,m、nTjnRk (;Grjk(r)j ,kLjkl ,mzj ,kn?j n RkLjk5、纵向微分几何因子的计算:-Hegz(z) = g(r,z)dr =0l ,mnTjnRk grjk(Z) j.k Ljkl ,mzj ,knTj nRkLjk6 、纵向积分几何因子
3、的计算:l,m nTj nRk-ZGz(z) = g(z)dzm rjnRk j,k Ljk Hrjk(r) j.k Ljk三、实验内容:(一)、0.8米双线圈系的DOLL几何因子图形绘制1、双线圈DOLL几何因子g源程序：function g=doll(r,z)L=0.8;r=0:0.05:3;z=-1:0.05:1;R,Z=meshgrid(r,z);g=0.5*L*R.A3./(R.A2+(0.5*L+Z).A2).A1.5.*(R.A2+(0.5*L-Z).A2).A1.5);mesh(R,Z,g);xlabel(r);ylabel(z);zlabel(g)title(0.8m双线圈系
4、doll几何因子,);0.8m双线圈系doll几何因子0.80.60.40.20132、双线圈系微分几何因子gr源程序：function gr=hxwfjhyz02(r,L)r=0:0.05:5;L=0.8yeta=r/L;k=1./sqrt(4*yeta.A2+1);for p=1:length(k)FKk=(thita)1./sqrt(1-k(p)A2*sin(thita)A2);Kk=quadl(FKk,0,pi/2);FEk=(thita)sqrt(1-k(p)A2*sin(thita)A2);Ek=quadl(FEk,0,pi/2);gr(p)=2*yeta(p)*k(p)*(1-k
5、(p)A2)*Kk+(2*k(p)A2-1)*Ek)/L;endplot(r,gr);title(双线圈系横向微分几何因子,);双线圈系横向微分几何因子0.9 C1111CCT,0.8-0.7-0.6-L0.510.4-0.3f0.20.1-0 E1111EEE100.511.522.533.544.553、双线圈系横向积分几何因子Gr源程序：function Gr=hxjfjhyz(r,l)r=0:0,1:5;l=0.8;yeta=r/l;k=1./sqrt(4*yeta.A2+1);for p=1:length(k)fkk=(thita)1./sqrt(1-k(p)A2*sin(thita
6、).A2);kk=quadl(fkk,0,pi/2);fek=(thita)sqrt(1-k(p)A2*sin(thita).A2);ek=quadl(fek,0,pi/2);Gr(p)=1-0.5*(1+k(p)A2)*ek/k(p)+0.5*(1-k(p)A2)*kk/k(p);endplot(r,Gr);xlabel(r);ylabel(Gr);title(双线圈系横向积分几何因子Gr)双线圈系横向积分几何因子Gr1 C1C1C1C1C0.9 -0.800.7 -0.6 .r G 0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1、0 C1C1C1C1C00.511.522.533.544.
7、55r4、双线圈系纵向微分几何因子gz源程序：function gz=zxwfjhyz(z,L)L=0.8;z=-1.5:0.01:1.5;for p=1:length(z);if abs(z(p)=0.5*Lgz(p)=1./(2*L);else abs(z(p)-0.5*L;gz(p)=L./(8*z(p).A2);endendplot(z,gz);xlabel(z);ylabel(gz);title(双线圈系纵向微分几何因子,);双线圈系纵向微分几何因子0.7 ,0.6 .0.5、0.4 -z0.3 -0.2 -0.1 -0 11111-1.5-1-0.500.511.5z5、双线圈系纵
8、向积分几何因子 Gz源程序：function Gz=zxjfjhyz(z,L)L=0.8;z=0:0.01:3;for p=1:length(z);if abs(z(p)=0.5*LGz(p)=z(p)/L;else abs(z(p)-0.5*LGz(p)=1-L/(4*z(p);endendplot(z,Gz);xlabel(z);ylabel(Gz);title(双线圈系纵向积分几何因子,);双线圈系纵向积分几何因子1 .C.C(0.9.-0.8.0.7-0.6-G 0.50.4.一/0.3-0.2、0.1、一0 1：c00.511.522.53二卜标准六线圈系DOLUL何因子图形绘制标准
9、六线圈系25001、六线圈系横向微分几何因子gr源程序：function gr=sixhxwf(,)L=0.8,0.6,0.6;0.6,0.4,0.8;0.6,0.8,2; n=100,-25,-7; r=0:0.01:3; m=0; p=0; for j=1:3 for k=1:3Q=n(j)*n(k).*hxwfjhyz(r,L(j,k)/L(j,k); P=n(j)*n(k)/L(j,k); m=m+Q; p=p+P;end end grr=m./p; plot(r,gr); xlabel(r); ylabel(gr); title(六线圈系横向微分几何因子);六线圈系横向微分几何因子0
10、.7 0.6 0.5 0.4 r g 0.30.20.10-0.100.511.522.53r2、六线圈系横向积分几何因子Gr源程序：function Gr=sixhxjf(r,L,n)n=100,-25,-7;L=0.8,0.6,0.6;0.6,0.4,0.8;0.6,0.8,2;r=0:0.01:3;for j=1:3for k=1:3Q=Q+n(j)*n(k).*hxjfjhyz(r,L(j,k)/L(j,k);P=P+n(j)*n(k)/L(j,k);endendGr=Q/P;plot(r,Gr);xlabel(r);ylabel(Gr);title(六线圈系横向积分几何因子);3、六
11、线圈系纵向微分几何因子gz源程序：function gz=sixzxwf(,);z=-3:0.05:3;n=100,-25,-7;L=0.8,0.6,0.6;0.6,0.4,0.8;0.6,0.8,2;z1=0,0.1,0.7;-m=0;p=0;if abs(z)=2.5deta=100;elsedeta=500;endfor j=1:3for k=1:3Q=n(j)*n(k).*zxwfjhyz(z-z1(j,k),L(j,k)/L(j,k);P=n(j)*n(k)/L(j,k);m=m+Q;P=P+P；endendgz=m./p;plot(z,gz);六线圈系纵向微分几何因子4、六线圈系纵
12、向积分几何因子Gz源程序：function gzz=sixzj(z,L)z=-3:0.05:3;n=100,-25,-7;L=0.8,0.6,0.6;0.6,0.4,0.8;0.6,0.8,2;z1=0,0.1,0.7;-0.1,0,0.6;-0.7,-0.6,0;m=0;p=0;for j=1:3for k=1:3Q=n(j)*n(k)*Hzz(z,z1(j,k),L(j,k)/L(j,k);P=n(j)*n(k)/L(j,k);m=m+Q;p=p+P;endendgzz=m./p;plot(z,gzz);axis(0,3,0,1)六线圈系纵向积分几何因子(四)、(过聚焦)改变匝数六线圈系的
13、Doll几何因子图形绘制.n(1),n(2),n(3) 为补偿线圈对,主线圈对,聚焦线圈对的匝数n=-25,100, -100(三)、(过补偿)改变匝数六线圈系的Doll几何因子图形绘制n(1),n(2),n(3)为补偿线圈对,主线圈对,聚焦线圈对的匝数n=-100, 100,-7六线屡臂向钱分几句区子, 1.5大级菱号向残分口年5子六线鹿州向在分几何m子方2六景芟虱定隙与,1无三子二 IIII六线圈纵向微分几何因子gz六线圈纵向积分几何因子Gz1.5 0.60.4 -z g0.20-0.2 -2021G 0.50,-0.5 :012345zz四、实验分析1、双线圈系DOLL几何因子g随r和z
14、的变化图形类似于半个火山,在火山 口附近是g的最大值的轨迹；2、由实验结果分析比照双线圈系和六线圈系横向几何因子,可看出复合线圈系能够提升径向探测深度,并降低井眼影响；3、复合线圈戏中设置补偿线圈对可以减少井眼影响,增加探测深度,但是 当线圈匝数过大,会造成径向探测深度降低,出现“过补偿 ；4、复合线圈系中设置聚焦线圈对可以提升分层水平,减小围岩的影响,同样,当线圈匝数过大时,线圈系会出现“过聚焦现象；5、改变线圈距的大小,发现增大线圈距在提升径向分辨率的同时降低了纵 向分层水平6、综合以上各种因素,复合线圈系的设计可归结为：(1).确定主线圈距a.考虑分辨率,一般主线圈距小于1.5mb.要求
15、井眼影响小,使 Grm- 0.如标准井径r=0.25m,那么r=0.25m在gr曲线上的位置不应超过gr最大值的2/3 .匝数：决定信号的大小,常在100匝以上.可选:L=0.833-1m, 一般常用1m为根底设计.(2),设置补偿线圈,在主线圈内侧,绕向于主线圈相反,匝数明显少于主线 .(3),设置聚焦线圈,在主线圈外侧,绕向与主线圈相反,匝数少于主线圈.(4),线圈系结构对称(视电导率曲线对称)(5),有用信号损失不要过大(线圈匝数)(6),复合线圈系互感系数最小：即使总的互感系数趋于零：7、总结出感应测井仪的探测特性(1)双线圈系的探测特性：探测深度浅,分辨率低.(2)复合线圈系的探测特性：a,主线圈距L=0.8m,记录点在L中点.b,井径小于0,3m, Gl0;无井眼的影响,c,当Gr=0,5时,r=1,3m ,即探测半径约为1,3m,d,当目的层厚度为1,5m时,Gz0.8 ,且Gz出现一段平直线,说明地层厚度为1.5m时,围岩影响占20%