1.一种时间域电磁张量测井方法,其特征在于:该方法包括:构建发射线圈系Tx和接收线圈系Rx,Tx和Rx分别由三个方向线圈正交组成,发射线圈系和接收线圈系组成一个井中探头;
设置测点,通过两两正交的发射线圈系Tx激发时间域电磁场,由位于发射线圈上方、距离为D的两两正交的接收线圈系Rx接收二次场信号;
同时接收三个分量方向的二次场信号,获得9个分量数据,且每个分量是与测量时间序列一一对应的一系列感应电位;
通过每次测量得到对应测点所在层位的随时间变化的电位序列或电阻率值,经时深转换后得到测点所在岩层由近到远的电位或电阻率变化。
2.根据权利要求1所述的时间域电磁张量测井方法,其特征在于:求取磁场强度各分量值及感应电位,方法如下:
设定地层坐标系(x,y,z)和仪器坐标系(x′,y′,z′),θ为仪器倾斜的方位角,β为仪器在测量过程中自转的角度以及仪器下降过程中转动角度,即仪器方位角;
探头中发射线圈三个方向的等效磁矩为Mx',My',Mz',探头三个方向的接收线圈接收的磁场强度Hx′,Hy′,Hz′与等效磁矩的关系为:式中,为并矢格林函数,为仪器坐标系到地层坐标系的转换矩阵, 为 的转置矩阵;采用传输线等效原理计算并矢格林函数 公式如下:式中, 为n区的磁流源在m区产生的磁场所对应的格林函数,矩阵中各元素为不同方向的分量, 为xy方向分量;kx、ky和kρ分别为三个方向电磁波的传播系数,i为虚数,ωP
为角频率,μn和μm分别为n区和m区的磁导率;z′和z分别表示场源和场点位置,Vi 和 分别为单位并联电流源激发的电压与电流, 和 分别为单位串联电压源激发的电压与电流,当P为e和h时,分别代表横电波、横磁波;δ为狄拉克函数;
求出频率域中探头的接收线圈接收的磁场强度,根据时间域和频率域电磁场之间的转换关系,将求出的频率域磁场转换为时间域磁场,进而得到感应电位。
3.根据权利要求2所述的时间域电磁张量测井方法,其特征在于:当发射线圈系Tx与接收线圈系Rx在同一地层时,m=n,z处的发射线圈系激发的电磁场被z′处的接收线圈系接收,得到电压与电流分别为:
式中,Sgn()为符号函数, 为地层座标系z方向上第n层的波数,i为虚数, 代表的是第n层地层厚度与集合反射系数间的相关函数, 为第n层地层的导纳, 为第n层地层P
的阻抗;C1、C2、C3、C4为矩阵系数;R为反射系数矩阵;
式中,dn为第n层地层厚度,zn代表第n层地层深度,下角标n为层数,下角标改变即层数变化;tn为第n层地层厚度因子; 和 分别表示第n层向下和向上的集合反射系数。
4.根据权利要求2所述的时间域电磁张量测井方法,其特征在于:当发射线圈系Tx与接收线圈系Rx不在同一地层时,z处的发射线圈系激发的电磁场被z′处的接收线圈系接收,得到电压与电流分别为:
式中, 代表第j层的电压传输系数;zn代表第n层地层深度,下角标n为层数,下角标改变即层数变化;tm为第m层地层厚度因子; 表示第m层向下的集合反射系数。
5.根据权利要求3或4所述的时间域电磁张量测井方法,其特征在于:第n层向下和向上的集合反射系数计算公式如下:
tn+1,tn‑1为第n+1、n‑1层地层厚度因子; 为第n+1层到第n层的反射系数; 为从第n层到第m层的反射系数,计算公式如下:式中, 为第m层地层的阻抗, 为第n层地层的阻抗。