楊少波 郭濤 曹婷 李星根

摘 要：本文應(yīng)用COMSOL Multiphysics有限元軟件對(duì)儲(chǔ)層的電各向異性進(jìn)行分析，得到理想地層環(huán)境下的水平電阻率和垂直電阻率參數(shù)，以便更好的來分析儲(chǔ)層特性。

關(guān)鍵詞：COMSOL；有限元法

1 引言

對(duì)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)來說，巖石含烴飽和度是一個(gè)重要的指標(biāo)，巖石電阻率是推斷巖石含烴飽和度的一個(gè)重要物理量，巖石電阻率參數(shù)一直被作為劃分油水界面及評(píng)價(jià)儲(chǔ)層的含油性及含油程度的重要指標(biāo)。巖石電阻率與地層“四性”（巖性、物性、水性和含油氣性）緊密相關(guān)，是油氣解釋評(píng)價(jià)的重要參數(shù)。通過巖石電阻率測(cè)試，可以對(duì)測(cè)井曲線進(jìn)行標(biāo)定，利用含油飽和度與電阻率關(guān)系確定儲(chǔ)層飽和度，通過飽和原油樣品的電阻率測(cè)定確定含油飽和度等。因此，利用電阻率測(cè)量?jī)x器測(cè)量、求準(zhǔn)地層真電阻率，是估算地層原始含油（氣）飽和度、識(shí)別油氣層、進(jìn)行儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的重要研究?jī)?nèi)容之一。

2 COMSOL軟件介紹

COMSOL Multiphysics是一款大型的高級(jí)數(shù)值仿真軟件。廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)研究以及工程計(jì)算，被當(dāng)今世界科學(xué)家稱為第一款真正的任意多物理場(chǎng)直接耦合分析軟件。模擬科學(xué)和工程領(lǐng)域的各種物理過程，COMSOL以高效的計(jì)算性能和杰出的多場(chǎng)雙向直接耦合分析能力實(shí)現(xiàn)了高度精確的數(shù)值仿真。COMSOL是多場(chǎng)耦合計(jì)算領(lǐng)域的偉大創(chuàng)舉，它基于完善的理論基礎(chǔ)，整合豐富的算法，兼具功能性、靈活性和實(shí)用性于一體，并且可以通過附加專業(yè)的求解模塊進(jìn)行極為方便的應(yīng)用拓展。

COMSOL是以有限元法為基礎(chǔ)，通過求解偏微分方程（單場(chǎng)）或偏微分方程組（多場(chǎng)）來實(shí)現(xiàn)真實(shí)物理現(xiàn)象的仿真，用數(shù)學(xué)方法求解真實(shí)世界的物理現(xiàn)象。目前已經(jīng)在聲學(xué)、生物科學(xué)、化學(xué)反應(yīng)、彌散、電磁學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)、燃料電池、地球科學(xué)、熱傳導(dǎo)、微系統(tǒng)、微波工程、光學(xué)、光子學(xué)、多孔介質(zhì)、量子力學(xué)、射頻、半導(dǎo)體、結(jié)構(gòu)力學(xué)、傳動(dòng)現(xiàn)象、波的傳播等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本課題主要應(yīng)用其電磁模塊作為研究輔助工具。

3 模型建立及網(wǎng)格剖分

根據(jù)實(shí)際情況，建立了一個(gè)20（cm）*20（cm）*15（cm）的地層環(huán)境，在模型的水平和垂直方位各安裝了2個(gè)對(duì)稱的電極，一個(gè)發(fā)射，一個(gè)接收。從而來研究地層的電各向異性。網(wǎng)格剖分對(duì)于有限元方法來說，是重要的一步。網(wǎng)格剖分的合理性，直接影響數(shù)據(jù)是否精確。對(duì)于網(wǎng)格剖分，COMSOL有很多方法，根據(jù)模型的特點(diǎn)，經(jīng)過多次試驗(yàn)，先進(jìn)性映射，再進(jìn)行掃略，可達(dá)到最好效果，如圖1所示。圖2是計(jì)算完成后的電流線分布圖。

4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)論

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出水平、垂直電阻率的對(duì)比圖，如圖3所示?？傻贸鲆韵陆Y(jié)論：通過COMSOL的仿真，在理想地層環(huán)境下，地層各向異性的存在造成水平電阻率大于垂直電阻率。通過此采集系統(tǒng)得到地層電阻率，對(duì)儲(chǔ)層的評(píng)價(jià)，進(jìn)一步估算地層原始含油（氣）飽和度，識(shí)別油氣層都有一定的研究?jī)r(jià)值。

[參考文獻(xiàn)]

[1]張建華，劉振華，仵杰.電法測(cè)井原理與應(yīng)用[M].西安：西北大學(xué)出版社，2002.11.

[2]COMSOL Multiphysics.漢化手冊(cè)AC/DC模塊用戶指南[OL].http：// www.cntech.com.cn/ebook/index.html.