圆柱网格上的电磁建模及其在钢套管井中的应用

在存在钢套管钻孔的情况下模拟直流电阻率、频域电磁法和时域电磁法，在一系列应用中都备受关注，包括测井、监测水力压裂或碳捕集与封存等地下注入。在一些勘探中，井套管已被用作近地表环境或岩土工程应用的“扩展电极”。井通常用钢套管，钢具有高电导率和显著的磁导率。当建模域中存在钢套管井时，所引入的巨大物性反差以及尺度上的巨大差异，使得进行电磁正演模拟具有挑战性。以此为背景，我们提出了一种在圆柱对称和包含方位角离散化的三维圆柱网格上建模电磁问题的有限体积方法。相关的软件实现包含了对具有可变电导率和磁导率的模型进行直流电阻率、时域电磁法和频域电磁法建模的能力。在任何模拟中都可以便捷地获取电场、磁场、通量和电荷，以便对其进行可视化和分析。我们通过重新探讨若干关于钢套管井中直流电阻率和电磁学的基础性论文的示例，展示了能够探索电磁场和通量行为的价值。该软件实现是开源的，并作为 SimPEG 地球物理模拟与参数估计软件生态系统的一部分。