随钻测井钻柱声波的频谱特性

分别采用传递矩阵法和有限差分法数值模拟了由多根钻杆和接箍组成的钻柱中的纵波的传输特性,得到了钻柱脉冲响应的频谱曲线。结果表明：可以根据钻柱具有的通带和阻带的传输特性来选择发射信号的频率,使声波信号通过钻柱传输或者被衰减掉;当钻柱较长时,传递矩阵法比有限差分法计算的结果更可靠。     

声波测井相控线阵辐射器幅度加权的优化设计

对声波测井相控线阵声波辐射器进行了幅度加权的优化设计.分别针对辐射声束主瓣和旁瓣的最小化条件建立了相控线阵幅度加权的优化目标函数,采用拉格朗日乘子算法对目标函数进行非线性规划,并确定了最优幅度加权因子.通过数值计算对比分析了均匀幅度加权和不同幅加权条件下相控线阵声波辐射器的指向性以及辐射声束角宽的差异.结果表明,优化设计可以很好地实现相控线阵辐射旁瓣的最小化和给定旁瓣级条件下声束主瓣角宽的最窄控制,并且可以根据声波测井的不同要求提供相控线阵辐射器幅度加权的优化参数.     

基于圆弧阵的多极子声波测井辐射器

设计了一种具有复合功能的环形结构的多极子声波测井辐射器。基本方法是由多个作弯曲振动的压电振子构成了圆弧阵辐射器，通过改变圆弧阵上压电振子的组合方式和振动相位，使该圆弧阵成为单极子源、偶极子源和四极子声源。在实验室的消声水池内对多极子声波测井辐射器的单极子、偶极子和四极子声源的频率特征和指向性等参数进行了测量。实验结果表明，在不同组合和激励条件下，圆弧阵具有声波测井的单极子、偶极子和四极子声源的辐射特征。采用该声波辐射器可以缩短多极子声波测井仪器的长度、简化多极子声波测井波形处理步骤和提高声波测井质量。     

向井外地层中扫描辐射声场的数值模拟

应用实轴积分方法研究了实现由充液井孔中的相控线阵声波辐射器向井外地层中扫描辐射声场的方法. 研究表明, 通过改变井孔中的相控线阵声波辐射器的阵元个数、相邻阵元间激励信号的延迟时间等参数可以控制辐射声束的角宽和入射于井壁的入射角. 当辐射器产生的声束以小于第一临界角的偏转角入射到井壁上后, 在井外地层中产生的纵波的偏转角近似满足平面波入射于平面界面时的折射定律. 当井孔中的相控线阵的辐射声束角宽较小, 且声束偏转角小于第一临界角时, 可以假设将相控线阵置于无井孔的均匀固体中, 利用固体中相控线阵的指向性函数直接计算井外声场的空间分布. 向井外地层中扫描辐射声场技术可以用于提高反射声波测井和井间声波勘探的空间分辨率和信噪比.     

井旁裂缝几何特性模拟实验研究

用实验模拟法研究了井旁地带多个平面裂缝和单个一般形状裂缝对纵波的反射 ,应用二维地震勘探中的绕射扫描偏移叠加技术对实验测量的反射波波形剖面进行了处理 ,获得了井旁介质结构的平面图像 ,确定了井旁裂缝的倾角、尺度和位置等几何特性。结果表明 ,运用绕射扫描偏移叠加技术对裂缝反射波的处理结果与实际实验中裂缝的布置结构一致。     

偏心情况下方位声波固井质量评价测井数值模拟研究

在水平井或大斜度井段，套管和测井仪器由于重力作用通常存在向下偏心的现象，这会对方位声波固井质量评价仪（AABT）的测量响应造成干扰，使其不能有效判别水泥窜槽方位。本文利用三维有限差分算法分别模拟了仪器偏心和套管偏心情况下方位声波固井质量评价仪的测量响应，分析了偏心距离与各方位接收波形幅度之间的关系，并在此基础上提出了一种水泥窜槽方位测量校正方法。数值模拟结果表明，仪器偏心对AABT测量响应影响很大，难以从首波幅度分布曲线中直接获取水泥窜槽的方位。基于仪器偏心时在自由套管条件下的响应特征，可以实现对仪器偏心效应的校正。从校正后的首波幅度分布曲线中，可以准确地获得水泥窜槽的方位。套管偏心对AABT测量响应影响很小，通常可以忽略。本文的工作为之后AABT实际资料的处理奠定了理论基础。     

基于方位声波固井质量检测仪的Ⅱ界面窜槽响应特性分析

Ⅱ界面（水泥-地层界面）窜槽探测是目前固井质量评价面临的技术难题之一。本文介绍了第二代方位声波固井质量检测仪（Azimuthally Acoustic Bond Tool 2.0，简称AABT2.0）的结构和原理，利用有限差分算法对不同Ⅱ界面窜槽情况进行了模拟，分析了该仪器在确定水泥窜槽的中心方位和角度范围的效果。数值模拟结果表明，通过分析相控圆弧阵声波接收站中不同方位阵元接收到的套管波首波幅度，可以获得窜槽的中心方位；与独立接收模式相比，基于相控圆弧阵声波接收站的扫描接收模式能够更为准确地获得窜槽的角度范围；通过对数归一化成像显示，可以直观地获得不同深度段的窜槽分布情况。本文的工作为之后AABT2.0实际资料的处理奠定了理论基础。