[发明专利]一种基于电磁散射的井周界面探测方法

权利要求书

1.一种基于电磁散射的井周界面探测方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)建立地层模型及界面信息提取方式；

采用单发双收同轴天线结构，该天线结构由一个发射天线和两组接收天线组成，其中一组接收天线倾斜布置，每组接收天线均包括两个接收天线，该两个接收天线对称分布在发射天线两侧且到发射天线距离相等；求取两组接收天线信号差异强度，将其作为井周界面的识别标志；发射天线的发射频率选取400kHz，发射天线到倾斜接收天线的源距为1m，地层模型包括介质I和介质II，介质I电阻率为100Ω·m，介质II电阻率为10Ω·m；接收天线信号差异强度的求取方法如下：利用矢量电位法进行一维层状介质正演模拟算法研究，将线圈等效为磁偶极子源，界面在坐标原点处，其电磁场空间分布可看成由水平磁偶极子源和垂直磁偶极子源单独产生场的叠加；

式(1)中，F_i为第i层的矢量电位，为第i层中水平磁偶极子在垂直方向的分量，为第i层中垂直磁偶极子在垂直方向的分量，为第i层中水平磁偶极子在水平方向的分量，e_x、e_z均为单位向量；

根据感应电动势和矢量电位关系求得：

式(2)中，E为感应电动式，▽为哈密顿算符；

(2)优化天线参数；

根据步骤(1)中求取接收天线信号差异来探测界面的方法，研究不同因素对该方法探边能力的影响，所述因素包括发射频率、源距和倾角；分析不同因素下数值模拟结果，找到井周界面探测的最优参数；

频率的优化方法为：使用源距为1m的单发双收天线结构，天线结构与界面垂直，针对各向同性地层，探讨多频率下天线系统的探边特性；介质I、II的电阻率分别为100Ω·m和10Ω·m，供电频率分别选取200kHz、400kHz、800kHz和1MHz，采用步骤(1)的方法提取差异信号，分析不同频率条件下的探测特性，确定探边能力与发射频率的关系，从而找到最优的探测频率；

源距的优化方法为：使用单发双收天线结构源距分别选取0.5m、1m、1.2m和2m，天线结构与界面垂直，针对各向同性地层，探讨不同源距下天线系统的探边特性；介质I、II的电阻率分别为100Ω·m和10Ω·m，供电频率选用800kHz发射信号；采用步骤(1)的方法提取差异信号，分析不同源距条件下的探测特性，确定探边能力与源距的关系，从而找到最优的源距；

倾角的优化方法为：使用源距为1m的单发双收天线结构，天线结构与界面夹角变化，针对各向同性地层，探讨不同倾角下天线系统的探边特性；介质I、II的电阻率分别为100Ω·m和10Ω·m，供电频率选用800kHz发射信号，采用步骤(1)的方法提取差异信号，分析不同倾角条件下的探测特性，确定探边能力与倾角的关系，从而找到最优的倾角；

(3)根据步骤(2)中得到的井周界面探测的最优参数进行模拟，针对不同倾角和距离条件下的地层模型进行数值模拟，建立同轴天线和倾斜天线的交会图，横坐标为同轴天线信号差异强度，纵坐标为倾斜天线信号差异强度；根据交会数据落点位置，确定界面的相对位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于电磁散射的井周界面探测方法，其特征在于，步骤(3)中：连接不同倾角条件下同一深度点的差异信号数据点，将交会图分为若干区域，每一区域代表井周界面的不同位置。