基于电磁-热-声效应的天然气水合物随钻探测与模拟方法技术

一种基于电磁‑热‑声效应的天然气水合物随钻探测与模拟方法，涉及一种针对深海底层天然气水合物的随钻探测方法，特别涉及一种基于电磁脉冲激励，诱发水合物相变，产生电磁‑热‑声信号的天然气水合物探测和模拟方法。在钻铤上方、测井短节中安放两组线圈，当通入瞬态脉冲电流时，在周围含有海水的孔隙介质中激发涡电流，使孔隙介质瞬间受热产生相变和热膨胀，诱发电磁‑热‑声信号。借助麦克斯韦方程和克拉珀龙方程建立了电磁‑热‑声信号的波动方程，发明专利技术了一种水合物相变诱发电磁‑热‑声信号的数值模拟方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种针对深海底层天然气水合物、基于电磁-热-声效应的随钻探测方法，特别涉及一种基于电磁脉冲激励，声信号检测的天然气水合物随钻探测与模拟方法。
技术介绍
天然气水合物，又叫可燃冰，具有能量密度高、分布广、规模大、埋藏浅、成藏条件优越等特点，作为一种储量丰富的清洁能源，已经成为未来最具开发潜力的原油替代能源之一。经过多年的研究和发展，国内外学者对天然气水合物的相变机制、分布规律和探测方法已开展了许多有益的探索，积累了丰富的经验。但是由于各地的天然气水合物成藏环境和地质条件不尽相同，因此对水合物勘探和测井的方法也不尽相同。其中当前应用的勘探方法主要有：地震反射法、地球化学法、地热法、自生沉积矿物法等；而测井方法主要有：电阻率测井、声波时差法测井、自然电位法测井等。随钻电磁波电阻率测井是当前随钻导向测井中采用的主要方法，它利用油层高电阻率和地层水、泥浆的低电阻率之间的差异，通过探测高电阻率的方位分布，获取油藏在钻进过程中的方向信息，从而动态调整钻头的钻进方向。实验发现天然气水合物的电阻率大约为5kΩ/mkΩ·m(I型可燃冰)与油气层相当，使传统的随钻电磁波电阻率测井很难区分可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电磁‑热‑声效应的天然气水合物随钻探测与模拟方法，其特征在于利用安装于随钻测井短节上的线圈激发瞬态电磁脉冲，瞬态电磁脉冲在具有一定电导率的地层中激发涡电流，瞬态涡电流在井眼周围的地层中产生瞬态的热效应；天然气水合物组成的孔隙介质在瞬态热效应的作用下，产生瞬态的热膨胀和相变；其中瞬态相变产生的气态物质能大大增强天然气水合物孔隙介质的瞬态体积膨胀率。

【技术特征摘要】
1.一种基于电磁-热-声效应的天然气水合物随钻探测与模拟方法，其特征在于利用安装于随钻测井短节上的线圈激发瞬态电磁脉冲，瞬态电磁脉冲在具有一定电导率的地层中激发涡电流，瞬态涡电流在井眼周围的地层中产生瞬态的热效应；天然气水合物组成的孔隙介质在瞬态热效应的作用下，产生瞬态的热膨胀和相变；其中瞬态相变产生的气态物质能大大增强天然气水合物孔隙介质的瞬态体积膨胀率。2.根据权利要求1所述的基于电磁-热-声效应的天然气水合物随钻探测与模拟方法，其特征在于瞬态相变引起的体积膨胀和热膨胀两种作用共同激发出可测的声信号，并向四周传播；声信号频率与电磁脉冲的主频一致；该特定频率的声信号可用于探测含天然气水合物的孔隙介质。3.根据权利要求1或2所述的基于电磁-热-声效应的天然气水合物随钻探测与模拟方法，其特征在于利用BIOT方程和克拉伯龙方程联立可求得天然气水合物电磁-热-声信号的波动方程；其中，扩张波满足的数学物理方程为：其中，λ和μ是孔隙介质中固态物质的拉梅常数，u是固态物质的位移矢量，分为三个方向的分量ux,uy,uz,U是液态物质的位移矢量，分为三个方向的分量Ux,Uy,Uz,p0是静压强，ρ是液态物质的密度，cs是液体中的声速，Cp是液态物质的比热容，Rb为波尔兹曼常数，T为温度，H是外加瞬态窄脉冲在孔隙介质...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭亮，姜文聪，鄢志丹，朱赫，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37