基于磁声效应的电阻率测井新方法研究项目摘要

当今世界能源短缺，研究探测复杂油气藏的电磁测井技术，对于化石能源的勘探至关重要。本项目提出一种新原理的测井方法――磁声电阻率成像测井方法。.新方法涉及电气工程学科、声学和资源探测的前沿交叉，需要研究磁场（磁体产生的静磁场和脉冲电源产生的脉冲磁场）、感应电场和声场三个物理量之间相互作用的关系，以及相应正逆问题分析。具体而言，包括研究井周磁声成像测井的激励检测理论，通过数值模拟与物理模型井实验两种方法考察不同电导率对比度对磁声成像信号的影响规律，找出有助于高质量磁声成像的最佳脉冲激励参数及其它有利条件，开发出与之相适应电导率图像重建方法――洛伦兹力密度散度替代法和电流密度替代法，形成具有中国自主知识产权的新型高分辨率井周磁声电阻率成像方法，为实际井下仪器的设计研究提供一个有力的分析工具和平台。

当今世界能源短缺，研究探测复杂油气藏的电磁测井技术，对于化石能源的勘探至关重要。本项目将医学领域2005年出现的感应式磁声成像方法应用于地球物理领域，提出了一种原创的电磁勘探成像测井方法——磁声电阻率测井方法。新方法涉及电气工程学科、声学和资源探测的前沿交叉。本项目重点研究了井中磁场感应电场和声场三个物理量之间相互作用的关系，以及相应正逆问题分析。本项目采用理论分析、数值模拟和实验手段探索了磁声电阻率测井的可行性，具体而言，包括研究井周磁声成像测井的激励检测理论，开发了与之相适应电导率图像重建方法――洛伦兹力密度散度替代法和电流密度替代法，形成具有中国自主知识产权的新型高分辨率井周磁声电阻率成像方法，为实际井下仪器的设计研究提供一个有力的分析工具和平台。与传统电成像测井和声成像测井相比，新原理的成像测井方法综合了二者的技术优势，可有效提高成像分辨力。 项目完成了预期研究目标。进一步，中国科学院电工研究所相关课题组在科技部863探索导向类项目“阵列磁声电阻率成像测井技术”支持下，在自然科学基金项目形成的实验平台的基础上，研究开发了由永磁磁体、脉冲功率驱动系统、超声波检测系统、图像重建软件构成的新原理成像测井系统第一代原理样机，下一步将继续在国家其他项目支持下，完善与企业的合作，为实际井下仪器的设计提供重要的参考，预测该成像测井技术将在石油勘探、地下水寻找等资源探测领域发挥重要作用。 2100433B

物质的磁效应具有基础研究的意义，它提供了物质结构、物质内部各种相互作用以及由此引起的各种物理性能相互联系的丰富信息。例如磁光效应可用来探测磁性物质内磁性电子的跃迁及其能级；磁电效应则反映传导电子与导致宏观磁性的电子之间的相互作用。磁效应在技术应用中已经或正在获得重要应用，为各种需要提供了性能优良的新器件、新材料和新手段。 如磁-力效应与磁声效应分别用于制造电声换能器及延迟线；磁光效应被用于观察磁化强度的分布，研制磁光器件及磁光存储器件；顺磁盐或核磁的绝热退磁为获得超低温的有效手段；磁电阻效应则用于检测磁场而制成新型磁头及磁泡检测器。在工程技术上有特殊应用的恒弹性材料及低膨胀系数材料则基于磁-力效应及磁热效应,均与磁致伸缩效应有关。

海底管道屈曲变形极易造成管道破裂和加速管道腐蚀老化。前期研究表明：管道内磁场与管道走向密切相关，平面应力会显著改变钢板磁导率及其周围的磁场分布。针对屈曲钢管特殊的几何形状和应力分布规律，本项目提出一种基于磁机械效应的海底管道屈曲变形内检测方法，以实现高分辨力、低成本、短周期检测。本项目综合采用解析法、有限元法、多尺度分析法、实验研究等手段开展以下研究：（1）分析屈曲变形管道的应力分布，研究建立地磁场和复合应力作用下管道管材磁机械效应模型；（2）研究建立双轴应力状态下考虑磁机械效应的钢管磁屏蔽模型，获得屈曲管道内磁场分布规律；（3）研究利用管道内磁场及其导出变量表征管道屈曲变形的方法；（4）最终给出屈曲变形内检测的具体实施步骤和系统集成方案。本项目的开展将为利用管道内磁场进行海底管道屈曲变形检测提供理论依据和技术基础，对于及时维护海底管道和确保其长期安全运行具有重要意义。

所谓声磁系统，是指利用音叉原理产生的共振现象，实现几乎零误报的操作。当发射信号（交变磁场）频率与声磁标签振荡频率一致时，声磁标签类似于音叉会引起共振，产生共振信号（交变磁场） ; 当接收器检测到连续4-8次（可调）的共振信号（每1/50秒一次）后，接收系统就会发出报警。 声磁系统的特性是防盗检测率高、几乎零误报、不受金属锡箔纸屏蔽、抗干扰性好、保护的出口宽(单套系统最宽可保护4米)。