充液井孔中偶极子源激发的模式和分波

给出了有效表示偶极子声源在井孔中激发的分波的数值方法.文中将支点看作对数,并分析了井孔特征函数即井孔位移势函数的多值性及其黎曼面结构.在理论分析的基础上结合实例,分析了快地层情况下对井孔声场有贡献且位于不同黎曼叶上的极点的分布规律.结果表明,（0,0）黎曼叶上的极点都是实极点,并形成具有频散特性的多个模式分支,其中最低阶的模式也称为弯曲波模式,数学分析表明弯曲波模式无截止频率,这与以往的观点有所不同.其他黎曼叶上的极点都是复极点,并在复波数平面上形成很多分支.就相关的极点和割线对井孔声场的贡献进行分析,数值计算结果表明无论是快地层还是慢地层情况,割线积分的结果都不能准确地表示纵横波等分波成分,只有结合相关极点的贡献才能较好地表示各分波,其中泊松比较大的慢地层情况下在（0,-1）黎曼叶上且靠近纵波垂直割线的复波数平面上存在虚部较小的极点,这些极点对声场中纵波分波的贡献较大.     

横向各向同性地层井孔中多值声场函数的单值化

为了认识井孔声波的传播规律,有效地从声波测井信号中提取地层纵波、横波和模式波信息,在模拟和分析声测井信号时,通常将轴向波数域的实轴积分转换成围道积分以及围道内极点留数之和.为实现这一运算过程,必须将多值的频率-轴向波数域井孔声场函数单值化.针对对称轴平行于井轴的横向各向同性地层,推导了井孔声场函数全部支点的表达式.我们发现,就井孔声场函数的支点个数及分布位置而言,可按各向异性系数ε,δ以及弹性系数c33,c44之间的大小关系,将横向各向同性地层分成两类.通过构造径向波数的黎曼面,分别针对这两类情况,给出了积分围道上及围道内满足辐射条件的井孔声场函数的单值定义.算例表明：对于参数满足δ〉ε＋c44/2c33的地层,在分波计算中如果依然选用各向同性情况下的积分围道以及声场函数单值定义,所得到的波场模拟结果就是错误的.     

随钻地震的钻头震源研究

对随钻地震技术中的钻头震源进行了理论研究,重点分析了钻头冲击井底岩石产生的张性波和体波．纵波主要沿着井轴传播;横波主要沿着垂直于井轴的平面传播．现场考察了各种波（包括次生波）在随钻地震剖面上的特征．这些由钻头产生的波具有不同的延迟时间,它是井口偏移距和钻头深度的函数,建立了时距曲线方程．研究这些波的类型可为随钻地震技术的野外井场施工提供一定的依据,对钻头产生波场解释是很有必要的．     

各向异性孔隙地层随钻声波测井理论模拟及应用

储层中普遍存在的各向异性和渗透性均会对弹性波传播产生影响。为满足油气资源勘探需求，对复杂储层中各向异性与渗透率的测量评价已逐渐从常规的电缆测井发展为随钻测井。本文建立了随钻声波测井模型，以Biot理论为基础研究了弹性波在横观各向同性孔隙地层中的传播机制，并对含有钻铤的充液井孔内各部分声场进行分析，导出了横观各向同性孔隙地层随钻声波测井的声场表达式。研究了随钻多极子声场模式波的频散特征。结合时间—慢度相关法分析了阵列波形中地层波和钻铤波的到时及慢度特征。计算结果表明随钻斯通利波和螺旋波速度频散曲线对地层各向异性和渗透率有不同程度的灵敏度，可用于实际资料的反演，并在此基础上处理了实钻井声波数据，对地层渗透率和各向异性进行了综合评价。本文的计算结果可作为复杂介质地层中随钻声波测井解释的理论基础。     

基于时域有限差分法的随钻声波测井仪隔声体隔声效果的数值模拟

随钻测井环境下,钻铤纵模式波会严重干扰地层纵波的测量,因此需要使用隔声体来减弱钻铤波对地层纵波测量的干扰.采用圆柱坐标系下的交错网格技术,自行开发了一种可用于设计随钻声波测井仪器隔声体的三维时域有限差分程序.利用该程序数值模拟采用不同结构的隔声体时,硬地层井眼中的随钻单极子声波测井响应,并对这几种不同结构的隔声体性能进行评价.结果表明:采用不同结构的隔声体,对钻铤纵模式波的时延量和隔声量存在很大差异;与其他结构隔声体相比,周期性交错排列的凹槽结构的隔声体在测量地层纵波速度时具有较好的效果.     

流体-流体模型裸眼井的声场理论分析与数值计算

对流体-流体模型的裸眼井中可能存在的声场进行理论分析与数值计算,得出井内全波是由滑行p波、简正波和漏模式波组成的.证实了简正波的存在,澄清有关流-固模型慢地层情况下不存在简正波的结论,得出广义上的慢地层概念及发现漏模式存在的范围和规律.     

反铁磁平板波导的频率特性

本文揭示了反铁磁平板波导中可传播非表面波的ＴＥ慢波．研究了反铁磁介质以及反铁磁波导的传播特性，分析了波导参数对泄漏波损耗因子α（ω）的影响，结果表明在一定的频率范围内反铁磁波导具有滤波和ＴＥ、ＴＭ模式分离功能．     

井孔声场计算中的黎曼叶选择

针对耗散介质地层模型和双相介质地层模型,给出频率-波数域井孔声场函数Φ1(r,ω,k）在k实轴上满足辐射条件的单值定义,确定在积分围道上和围道内Φ1(r,ω,k)所在的黎曼叶．同时,澄清了首波分析中的一些概念．     

复信号分析在反射波初至时刻判断中的应用

节理产状应力波反演时,关键问题在根据测试振动信号判断出节理面反射纵波初至时刻.借助Hilbert变换可实现信号的复信号分析,人工合成振动信号的复信号分析说明了瞬时振幅、瞬时频率二者在反射波识别方面均有很好的效果,用节理岩体模拟实验测得的信号分析表明,即使面波干扰严重,瞬时频率还是能有效判断节理反射纵波初至时刻.     

弯曲波-纵波彩虹捕获效应及其模式转换

弹性波彩虹捕获效应是指不同频率成分的弹性波在结构的不同位置停止向前传播并发生能量聚集的现象,而弹性波模式转换是指弹性波在传播的过程中其极化方向发生改变的现象。利用彩虹捕获效应实现弹性波模式转换是弹性波操控领域一个新的方向。为了实现弯曲波和纵波之间的双向模式转换,提出了一种梯度结构梁。通过传递矩阵法解析求解了子胞的能带结构,利用有限元法验证了其正确性。根据子胞的能带结构,从波数演化角度解释了弯曲波-纵波彩虹捕获效应及其模式转换的产生机理。通过有限元仿真,验证了弯曲波-纵波彩虹捕获效应以及彩虹捕获效应发生时弯曲波和纵波的双向模式转换。     

具有水平对称轴的横向各向同性线性粘弹性介质波场特征

根据具有水平对称轴的横向各向同性（HT1）线性粘弹性介质特征，推导出了本构关系式。使用平面均匀简谐波的方法，得到了Christoffel方程，利用此方程推导出纵波及快、慢横波的慢度和复速度方程。在此基础上，对粘弹性各向异性砂岩和页岩进行了模拟，得到相速度、衰减系数和品质因子随频率、方位和入射角的变化规律。模拟结果显示，3种波的品质因子和相速度在大于10Hz的地震频带内随频率的变化基本保持不变；而在低频带，品质因子趋于无穷大，介质基本上接近弹性。纵波的衰减系数在地震频带内基本上呈线性变化，而横波的衰减系数在地震频带内除低频外基本保持稳定。     

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%。     

氘-氘和氘-氚随钻中子孔隙度测井探测特性对比

为考察在随钻中子孔隙度测井中用氘-氘(D-D)脉冲源替代氘氚(D-T)源的可行性,利用蒙特卡罗模拟方法,对比分析使用两种脉冲源时测井仪器的热中子空间分布、零源距区域、地层孔隙度灵敏度以及探测深度等探测特性.研究结果表明,D-D与D-T源相比,虽然在水平或大斜度井段对地层界面的分辨能力稍低一点,但是两者的零源距区的上限值、近源距和探测深度都大致相等,且D-D源对地层孔隙度的灵敏度更高、使用时更安全,在随钻脉冲中子孔隙度测井中可以得到更好的使用.     

13～18岁青少年脑电α波的发展特点

以192名13－18岁青少年为研究对象,采用脑电波超慢涨落分析技术（ET）,对其12导联脑电图（EEG）进行了记录和分析,重点探讨了α波 (8-13Hz）的发展特点。结果表明：1）随年龄的增长,13－18岁青少年α波不同频率成分的变化幅度不大;2）平均频率f^-的年龄变化不明显,基本保持在10Hz左右,但女性的高于男性;3）青少年α波的优势成分不随年龄变化而变化,13－18岁的主导成分均为10Hz的α波;4）不同频率的α波在各脑区的分布均存在显著差异（P＜0．05）,α波的f^-的分布特点为从额叶到枕叶逐渐增大;5）不同频率脑电的α波的比率R的分布表现出不同的左右不对称性,α波的f^-表现出明显的左脑优势。     

随钻方位电阻率测井仪器响应数值模拟

利用目标导向自适应有限元建立数值模拟模型,计算和分析天线源距、发射频率、地层倾角及围岩电导率等参数变化对随钻方位电阻率测井仪器响应的影响。数值计算结果表明:不同发射频率与天线源距对仪器探测深度影响较大,围岩电导率会影响仪器对地层边界探测的敏感性,地层倾角越大,仪器测量到的地质导向信号幅值衰减越快;利用随钻地质导向信号的极值、极性以及井周电阻率成像,可以快速准确地判断储层边界以及裂缝边缘和走向,为实时钻井地质导向提供依据。     

计及次近邻作用二维单原子正方晶格振动的色散关系

基于晶格动力学理论推导了计及次近邻原子作用下二维单原子正方晶格振动的色散关系,得到第一布里渊区中3种特殊对称方向的色散关系表达式,每一对称方向仅有两支声学波．分析讨论次近邻原子间作用对色散关系的影响,结果表明：在缺乏次近邻原子作用下Г-X方向横波频率为零,X-M方向高频声学波是无色散的,Г-M方向纵波与横波简并;随着次近邻原子间作用的增强,Px和X-M方向声子频率增大,Г-M方向纵波频率也增大,并且当4γ2〉γ1时纵波频率出现极大值,而其横波频率不变,但是11点和M点声子频率始终不变并分别简并．     

基于柱坐标系复频移完全匹配层的随钻套管井声场有限差分模拟

将柱坐标系复频移不分裂完全匹配层(CFS-NPML)吸收边界条件应用于随钻套管井声场有限差分模拟中,分析不同环隙位置和胶结质量条件下各模式波的传播特征.结果表明:与NPML吸收边界条件相比,CFS-NPML吸收边界条件具有更好的吸收效果和更高的计算稳定性;当环隙位置不同时,套管波在随钻条件下的变化规律与电缆条件下的变化...     

向套管井外地层中定向辐射声场的数值计算

针对过套管探测地层构造的工程需要,用实轴积分法研究套管井不同胶结状况下相控线阵声源在套管井外地层中激发的纵波声场.结果表明:在套管井胶结差时透射到地层中的能量减小,但在套管井任意胶结状况下,通过改变井孔中相控线阵相邻阵元间激励信号的延迟时间均可以控制井外地层中辐射声束的角宽和偏转方向,使声波沿着预先没定好的方向辐射;与单个点声源激发的声场相比,在声束主瓣角偏转方向,地层的纵波幅度得到了明显增强,这可从根本上增加来自套管井外地层声阻抗不连续界面的反射波能量,提高信噪比和探测能力;利用相控线阵声源向井外地层中定向扫描辐射声场的技术可提高对套管井外复杂地质构造的识别能力.     

各向异性介质转换波速度分析方法

地层存在各向异性时,将使地震波速度和时距曲线变得很复杂.在现有理论基础上,较系统地分析了地层各向异性系数与速度及时距曲线之间的关系,并进一步研究了各向异性介质纵波,特别是P-SV转换波的速度分析方法.该方法不仅可求得各向异性介质的地震波速度,而且可求得地层各向异性参数.经理论模型试处理证明了该方法的正确性.     

固井后获得低声速地层信号的理论探索

在裸眼井中,不论地层声速高低,大都可以获得地层信号,这是由于地层声速一般高于泥浆声速,从而可能在地层中产生滑行波的缘故。但固井后的情况和裸眼井不同,有些地层的横波声速低于套管横波声速,因而不可能在地层中产生滑行横波和Rayleigh波。声测资料[1]证实,并非对所有地层都能获得Rayleigh波信号。如果个别地层的纵波声速也低于套管横渡声速,那就也不能获得地层纵波信号。本文试图从理论上探索,寻求措施,以便在固井后仍然能够获得低声速地层的地层信号。