Biot理论的数值研究

本文用数值计算方法研究了流体饱和多孔介质中声传播的Biot理论。分别在80Hz、20kHz、500kHz频率下计算了多孔介质的孔隙度、渗透率、流体粘度和孔径大小对三种体声波波速和衰减的影响。计算结果表明,各种波的波速均随孔隙度有较大变化。渗透率、流体粘度和孔径的变化对声速几乎无影响。但当声波频率为80Hz时,除孔隙度的变化对声波的性质有影响外,其它参数对声速和声衰减几乎无影响。有些结果与实验室和现场测量结果相一致。     

相控线阵声波测井辐射器驱动信号源的设计与测试

介绍了相控线阵声波测井辐射器的工作原理，根据辐射器各个阵元的性能参数设计了两种供实验使用的激励信号源，即5通道Burst信号源和4通道脉冲信号源。Burst信号源输出电压峰值连续可调（6～30V），相邻通道之间的延迟时间可调（0～22μs），步长为1μs，输出频率可根据换能器的频带在10-250kHz选择。脉冲信号源输出电压幅度连续可调（50～150V），延迟时间为0～7vs可调，步长为0.25μs,脉冲宽度为1～4μs。利用这两种信号源可以对相控线阵声波辐射器进行相位和幅度加权控制。在实验室内对这两种信号源进行了性能测试，结果表明，两个信号源均能满足实验要求。     

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.     

平面脉冲声波在多孔介质中传播的频移

利用传递函数,得到了平面脉冲声波在传播过程中任意位置处频谱的计算方法,用这种方法可以评价脉冲声波的主频偏移程度。给出了多孔介质中脉冲快纵波主频偏移的数值计算实例。计算结果表明,在一个有限的频带内,介质的声衰减与频率近似成线性关系,脉冲声波的主频偏移与介质的衰减、场点距声源的距离呈正比。该结果有利于利用脉冲声波的主频偏移来评价介质的声衰减     

多极子阵列声波测井仪系统设计及现场测试

设计一种新型多极子阵列声波测井仪,该仪器是当前油田现场测井服务中的重要装备。仪器的整体结构由上电子短节、声系和下电子短节等3个相对独立的部分组成,声系由发射声系、隔声体和接收声系组成。发射声系包括单极换能器、交叉偶极换能器和四极换能器,阵列化的接收声系包括8组频率为0.5~30 kHz宽带接收换能器组,共32个接收换能器单元。主测控电子线路短节包括以DSP为核心的控制电路、数据采集电路、前置接收电路及井下低压供电电路等几部分。由发射逻辑控制器、供电电路、高压储能电路、驱动电路、高压激励电路和脉冲变压器构成高压脉冲激励源。通过分析测井资料实例,说明仪器测量的正确性;并表明了仪器具有好的一致性和重复性。     

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(azimuthally acoustic bond tool, AABT)的测量响应造成干扰,使其不能有效判别水泥窜槽方位。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。研究成果为之后AABT实际资料的处理奠定了理论基础。     

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。     

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.     

包含多孔媒质的柱状复合结构中轴对称声导波

利用Ｂｉｏｔ多孔媒质声学理论及多孔媒质界面边界条件，导出了包含多孔媒质的柱状复合结构中轴对称声导波的广义色散方程，考察了流体和多孔媒质界面状况及多孔媒质中慢纵波对轴对称声导波色散特性的影响．数值计算了包含多孔媒质的柱状复合结构中低阶轴对称声导波模式相速度与多孔媒质层的孔隙度和厚度之间的关系