井下大功率多极子声波换能器激励源的设计

介绍了一种用于石油仪器的大功率多极子阵列声波换能器激励源的设计方案。该方案中，大规模复杂可编程器件执行DSP通过专用串行线路发送的命令，精确地控制多个激励源的激励时刻和激励宽度，实现了对声波辐射能量的最佳控制。对该方案进行了实验测试。测试结果表明，所设计的激励源能够保证控制电路系统在150℃环境温度下稳定工作，适于井下高温高压恶劣环境应用。     

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。     

相控线阵声波辐射器阵元个数对充液井孔中各种模式波的影响

利用有限元数值模拟研究了由点源组成的相控线阵声波测井辐射器对充液井孔中各种波动模式波的影响，重点分析了阵元个数对各种波动模式波响应幅度的影响。结果表明，随着阵元间延迟时间的增加，声束偏转角逐渐增加。控制声束偏转角分别满足相控线阵辐射声束在纵、横波临界角位置入射时，随相控线阵阵元个数增加，折射纵、横波响应幅度呈正比增加；在非临界角入射时，阵元个数的增加对折射纵、横波能量的增强效果不明显。当阵元个数不变时，随声束偏转角的增加，纵、横波声压值也开始逐渐增加，且在偏转角分别等于第一或第二临界角时达到最大；若偏转角再继续增加，声压值又会逐渐减弱。     

饱和流体多孔介质中的声传播

饱和流体多孔介质中声传播的Biot理论在地震勘探、声波测井资料解释中具有极大的应用价值。本文简要回顾了Biot理论、估计复合介质等效弹性模量的自洽理论、多孔介质界面波理论及支持这些理论的实验,并评价了多孔介质声学理论的研究、应用现状,强调了这种研究对资源的声波勘探的重要性。     

基于串行总线的井下多通道高速高精度数据采集系统的设计

设计了一种八通道高速高精度并行数据采集系统.该系统具有14位分辨率,4×105次/s最高转换速度.采用复杂可编程逻辑器件(CPLD)实现了数据采集速率和采集数据量的程控选择功能,并控制FIFO缓存波形数据.数字处理器(DSP)通过串行命令总线控制采集速率、采集深度并启动采集;通过串行高速数据总线读取采集数据并进行实时处理.整个电路控制灵活,指标先进,结构紧凑,适合高性能井下设备使用.井下测试结果表明,波形特征明显,信噪比高.     

基于串行总线的井下多通道高速高精度数据采集系统的设计

设计了一种八通道高速高精度并行数据采集系统.该系统具有14位分辨率,4×105次/s最高转换速度.采用复杂可编程逻辑器件(CPLD)实现了数据采集速率和采集数据量的程控选择功能,并控制FIFO缓存波形数据.数字处理器(DSP)通过串行命令总线控制采集速率、采集深度并启动采集;通过串行高速数据总线读取采集数据并进行实时处理.整个电路控制灵活,指标先进,结构紧凑,适合高性能井下设备使用.井下测试结果表明,波形特征明显,信噪比高.     

TI地层声学各向异性随钻评价方法的数值研究

采用三维有限差分方法模拟偶极子声源在含钻铤的各向异性地层井孔中激发的声场,研究地层各向异性对偶极模式波频散特征的影响,并提出从随钻四分量偶极子声波数据中提取地层快、慢横波慢度及其各向异性的方法。结果表明,偶极子声源在各种地层井孔中均可激发对横波慢度的方位各向异性敏感的偶极模式波:对于快速地层,F2模式的低频部分对地层横波慢度及其方位各向异性最为敏感;对于中速和慢速地层,弯曲波较高频率部分对地层横波慢度较为敏感。采用各向同性地层建模的方法可以较为准确地提取地层的快、慢横波慢度,提取结果的误差小于4%。     

声波测井高灵敏度宽带接收器研究

采用有限元法与实验测量相结合对可应用于声波测井的高灵敏度宽带接收器进行研究。通过ANSYS对接收器的优化分析表明,接收器的性能主要受陶瓷片长度和厚度的影响,减少陶瓷片长度有利于拓宽工作频带,增加陶瓷片厚度有利于提高接收灵敏度。优化后接收器的性能指标如下:接收器的工作频率为1~30 k Hz,频带内接收灵敏度平均值为-204.85 d B,灵敏度起伏量小于2.3 d B。在此基础上,加工制作接收器并进行实验测试,测试结果与计算结果基本吻合,证实了接收器具有高灵敏度、宽频带的特点。     

柱状多孔媒质结构中声导波

根据Ｂｉｏｔ多孔媒质声学理论及多孔媒质界面边界条件,导出了腔内为流体的柱状多孔媒质结构中任意周向波数声导波的广义散方程。数值计算了其中轴对称和非轴对称声导波的色散特性,考察了流体－多孔媒质界面特性及多媒体质中慢纵波对声导波色散特性的影响。结果表明,利用Ｂｉｏｔ多孔媒体质传播模型和多孔媒质界面边界条件,可以求得柱状多孔媒质结构中任意周向波数声导波的色散特性。