救援井电磁探测理论与方法研究

发布时间：2017-04-16 04:22

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【摘要】：近年来,井喷事故频发带来的环境污染问题日益严峻,快速、高效的事故井井喷控制方法受到了越来越多国内外学者的关注。救援井技术是解决井喷事故最有效的方法之一,其中救援井与事故井姿态及两者之间相对距离和方位的精确探测对救援井的成功实施起到了至关重要的作用。针对这一问题,本文重点研究了救援井井下电磁探测技术与事故井定位方法。本文首先研究了电流注入法和瞬变电磁法两种救援井探测方法,分别以麦克斯韦方程组为基础推导了救援井电磁探测参数与响应信号之间的关系。在此基础上,利用有限元软件分析了电流注入法的电极布局方式、电流大小、套管与电极间距、套管长度等参数对事故井套管上汇聚电流分布的影响,并分析了瞬变电磁法的发射和接收线圈位置、线圈匝数、电流大小等参数对接收线圈感应电动势的影响,为电极、线圈及探测装置的优化设计提供了理论基础。此外,本文建立了注入电流法和瞬变电磁法的救援井电磁探测定位模型,为获得救援井与事故井的距离和方位信息,研究了事故井与救援井定位理论反演解释方法。最后,在大量模拟试验的基础上,对比并分析了理论研究与模拟实验结果。其中,对方位和距离的刻度试验,证明本文提出的方法可以根据接收磁场信号的强度判断距离与方位信息。现场模拟试验验证了救援井探测方法和救援井探测装置的可行性,为后续大规模应用研究提供必要的准备。
【关键词】：救援井 电磁探测 定位 姿态测量
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE358;P631.3
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 研究背景与意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-14
• 1.2.1 静磁场探测技术9-11
• 1.2.2 电磁感应探测技术11-13
• 1.2.3 救援井测距定位技术的发展趋势13-14
• 1.3 论文主要内容14-16
• 第二章 救援井注入电流法探测模型研究16-34
• 2.1 电极注入电流法探测模型16-17
• 2.2 电极注入电流法探测正演方法17-25
• 2.2.1 电磁场基本计算方法18-19
• 2.2.2 无源区电势计算方法19-20
• 2.2.3 有源区电势计算方法20-21
• 2.2.4 边界条件及电流分布21-23
• 2.2.5 事故井施加电流模型23-25
• 2.3 不同参数对套管电流分布影响分析25-33
• 2.3.1 COMSOL MULTIPHYSICS有限元软件概述及模型建立25-28
• 2.3.2 接地电极布局方式对探测性能的影响28-30
• 2.3.3 正电极与地面间距对探测性能的影响30-31
• 2.3.4 电极与套管间距对探测性能的影响31-32
• 2.3.5 注入电流大小对探测性能的影响32
• 2.3.6 事故井套管长度对探测性能的影响32-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第三章 救援井瞬变电磁法探测模型研究34-42
• 3.1 瞬变电磁法探测模型及正演方法34-36
• 3.2 瞬变电磁法不同参数对探测性能影响分析36-40
• 3.2.1 模型建立36-37
• 3.2.2 线圈收发位置对探测性能的影响37-38
• 3.2.3 接收线圈匝数对探测性能的影响38
• 3.2.4 发射电流大小对探测性能的影响38-39
• 3.2.5 事故井套管对感应电动势的影响39-40
• 3.3 救援井电磁探测联合模型的建立40-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第四章 救援井电测探测定位方法研究42-50
• 4.1 距离探测理论模型42-46
• 4.1.1 距离正演方法42-44
• 4.1.2 距离反演方法44-46
• 4.2 方位探测理论模型46-49
• 4.2.1 捷联式方位计算方法46-47
• 4.2.2 空间几何方位计算方法47-49
• 4.3 本章小结49-50
• 第五章 试验技术研究50-59
• 5.1 注入电流试验方法50-53
• 5.1.1 汇聚电流现场试验分析50-51
• 5.1.2 距离和方位的测量51-53
• 5.2 救援井瞬变电磁法试验研究53-55
• 5.2.1 线圈室内模拟试验53-54
• 5.2.2 线圈室外模拟试验54-55
• 5.3 模拟井现场试验分析55-58
• 5.4 本章小结58-59
• 第六章 总结与展望59-62
• 6.1 完成的主要工作59
• 6.2 得出的主要结论59-60
• 6.3 创新点60
• 6.4 存在的问题及展望60-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-66
• 攻读硕士期间发表的论文及成果66-67

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本文编号：310007