1、中国石油大学北京本科生实验报告感应测井实验报告中国石油大学（北京）本科生实验报告实验四 感应测井复合线圈设计实验1、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： 2、g的计算： 3、横向
2、微分几何因子的计算： 4、横向积分几何因子的计算：5、纵向微分几何因子的计算： 6、纵向积分几何因子的计算：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.3./(R.2+(0.5*L+Z).2).1.5.*(R.2+(0.5*L-Z).2).1.5);mesh(R,Z,g);xlabel(r);ylabel(z);zlabel(g)title(0.8m双线圈系doll几何因子);2、双线圈
3、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.2+1);for p=1:length(k) FKk=(thita)1./sqrt(1-k(p)2*sin(thita).2); Kk=quadl(FKk,0,pi/2); FEk=(thita)sqrt(1-k(p)2*sin(thita).2); Ek=quadl(FEk,0,pi/2); gr(p)=2*yeta(p)*k(p)*(1-k(p)2)*Kk+(2*k(p)2-1)*Ek)/L;endplot(r,gr);tit
4、le(双线圈系横向微分几何因子);3、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.2+1);for p=1:length(k) fkk=(thita)1./sqrt(1-k(p)2*sin(thita).2); kk=quadl(fkk,0,pi/2); fek=(thita)sqrt(1-k(p)2*sin(thita).2); ek=quadl(fek,0,pi/2); Gr(p)=1-0.5*(1+k(p)2)*ek/k(p)+0.5*(1-k(p)2)*kk/k
5、(p);endplot(r,Gr);xlabel(r);ylabel(Gr);title(双线圈系横向积分几何因子Gr)4、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*L gz(p)=1./(2*L);else abs(z(p)-0.5*L; gz(p)=L./(8*z(p).2);end endplot(z,gz);xlabel(z);ylabel(gz);title(双线圈系纵向微分几何因子);5、双线圈系纵向积分几何因子Gz源程序：fu
6、nction Gz=zxjfjhyz(z,L)L=0.8;z=0:0.01:3;for p=1:length(z);if abs(z(p)=0.5*L Gz(p)=z(p)/L;else abs(z(p)-0.5*L Gz(p)=1-L/(4*z(p); endend plot(z,Gz);xlabel(z);ylabel(Gz);title(双线圈系纵向积分几何因子);(二)、标准六线圈系DOLL几何因子图形绘制标准六线圈系1、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,-
7、25,-7;r=0:0.01:3;m=0;p=0;for j=1:3 for k=1:3 Q=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; endendgrr=m./p;plot(r,gr);xlabel(r);ylabel(gr);title(六线圈系横向微分几何因子);2、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=1:3
8、 for k=1:3 Q=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)=2.5 deta=100;else deta=50
9、0;endfor j=1:3 for k=1:3 Q=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=1:3
10、 for k=1:3 Q=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（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（四）、（过聚焦）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=-25,100, -100四、实
11、验分析1、双线圈系DOLL几何因子g随r和z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、由实验结果分析对比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高径向探测深度，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高分层能力，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高径向分辨率的同时降低了纵向分层能力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
12、分辨率，一般主线圈距小于1.5mb.要求井眼影响小，使Gm0.如标准井径r=0.25m，则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为基础设计。(2).设置补偿线圈，在主线圈内侧 ,绕向于主线圈相反,匝数明显少于主线圈.(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，Gr0；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，Gz 0.8，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%。
