Математическое моделирование в геоэлектрике. Часть I. Слоистые модели среды. Юдин В.М - 129 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

129
101
11 01 01 1
01
01
11 1
01
()
(,) ( ) ( ) ,
()
()
(,) .
()
n
n
nn n
n
UK r
Ur I r K r U
Ir
Kr
Ur U U
Kr
λ
λλλ
λ
λ
λ
λ
−−
=+=
==

При записи решений задачи в согласии с формулами (3.1.1.4
1
)- (3.1.1.6
1
)
непрерывность потенциала на границах слоев (условие сопряжения
0U

=

в
(3.1.1.3)) будет выполняться автоматически. Действительно,
11, 1 2, 1 1
1 1,1 1 1 12,1 1 1 1
(,) (, ,,) (, ,,) 0 1 ,
(,) (,,,) (,,,) 1 0 .
k
k
kkkkkkkkkkkkkk
rr
kkkkkkkkkkkkkk
rr
Ur U q r rr Uq r rr U U U
Ur Uq rrr Uq rrr U U U
λλ λ
λλ λ
−−
=
+++++++++
=
=+=+=
=+ =+=


Для вычисления потенциалов на границах пластов нужно потребовать
выполнения второго условия сопряжения в задаче (3.1.1.3):
/0Ur
σ


∂∂=
, что
приведет к системе уравнений с трехдиагональной матрицей коэффициентов.
Решения этой системы можно воспользоваться стандартными подпрограммами,
реализующими алгоритм прогонки.
Замечание
.
Функции
вида
1,k
q
и
2,k
q
представляют самостоятельный
интерес при численным решении задач скважинной
геоэлектрики методом Ритца и методом Галеркина
(методом конечных элементов). Например, в методе
Галеркина на сетке по переменной r в качестве
базисных можно взять следующие функции
()
j
r
ϕ
(рис.3.4.)
,
1
0,
,(),
12, 1
():
,
()
1
1,
.
0
1
rr
j
rrrqr
j
jj
r
j
rrr
qr
j
j
j
rr
j
ϕ
<
≤<
=
≤<
+
+
Рис.3.4.
3.1.3. Частный случай. Двухслойная среда
Рассмотрим решение задачи для двухслойной среды, соответствующей не
обсаженной скважине, расположенной в однородной проводящей вмещающей
среде
.
Решение этой задачи имеется в книге [Кауфман,1997].
Параметры модели:
Слой 1. Скважина: радиус а, сопротивление
ρ
1
.
Слой 2. Вмещающая среда: сопротивление
ρ
2
.
Алгоритм 1. Удовлетворение условиям сопряжения задачи (3.1.1.3)
приводит к системе уравнений относительно коэффициентов С
1
, D
2
                                          U1 − K 0 (λ r1 )
                                    U1(r1, λ ) =            I 0 (λ r1) + K0 (λ r1 ) = U1,
                                               I0 (λ r1 )
                                                    K (λ r )
                        U n (rn−1, λ ) = U n−1 0 n−1 = U n−1.
                                                    K 0 (λ rn−1)
При записи решений задачи в согласии с формулами (3.1.1.41)- (3.1.1.61)
непрерывность потенциала на границах слоев (условие сопряжения U  = 0 в
(3.1.1.3)) будет выполняться автоматически. Действительно,
U k (r , λ ) = U k −1 q1,k (λ , rk −1, rk , rk ) + U k q2,k (λ , rk −1, rk , rk ) = U k −1 ⋅ 0 + U k ⋅1 = U k ,
            r = rk

U k +1(r , λ )            = U k q1,k +1(λ , rk , rk +1, rk +1) + U k +1 q2,k +1 (λ , rk , rk +1, rk +1 ) = U k ⋅1+ U k +1 ⋅ 0 = U k .
                 r = rk

Для вычисления потенциалов на границах пластов нужно потребовать
выполнения второго условия сопряжения в задаче (3.1.1.3): σ∂U / ∂r  = 0 , что
приведет к системе уравнений с трехдиагональной матрицей коэффициентов.
Решения этой системы можно воспользоваться стандартными подпрограммами,
реализующими алгоритм прогонки.
     Замечание. Функции вида q1,k и q2,k представляют самостоятельный
                        интерес при численным решении задач скважинной
                        геоэлектрики методом Ритца и методом Галеркина
                        (методом конечных элементов). Например, в методе
                        Галеркина на сетке по переменной r в качестве
                        базисных можно взять следующие функции ϕ j (r )
                        (рис.3.4.)
                                                      r