充液井孔内电脉冲仪声场的有限元模拟

利用有限元软件ANSYS对充液井孔内电脉冲仪声场的分布进行了数值模拟，计算出了井壁上不同位置以及孔眼内邻近地层处的声波波形，利用声波信号的幅度(声压幅度)，绘出了充液井孔内电脉冲仪的声场分布图，研究了电脉冲仪放电位置与射孔孔眼内邻近地层处的声波幅度间的关系。结果表明，沿井轴方向和井径方向上的声压幅度随着距离的增加而指数减小；当声源沿井轴上下移动时，离孔眼位置的垂直距离越大，孔眼内邻近地层处的声压幅度越小。这为提高电脉冲仪处理油井的效果提供了参考依据。     

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.     

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.     

复频声场的研究

讨论了存在着两种、三种频率的声波时,媒质中声场的均匀性,给出了可反应声场均匀性的平均声压及声压均方差表达式。可根据平均声压及声压均方差,选择合适的参数,使得声场的均匀性满足实际应用要求。     

用二维谱技术研究相控线阵声波辐射器在充液井孔中产生的声场

采用二维谱技术对充液井孔中的相控线阵声波辐射器的辐射特性及其产生的声场进行了数值研究. 结果表明， 在频率波数域中可以清楚地把在时间空间域中难以分开的模式分辨开来. 相控线阵声波辐射器的阵元个数、阵元高度以及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辐射声束的偏转角. 增大井孔中的相控线阵声波辐射器的相邻阵元间的激励信号的延迟时间，可以使相控线阵辐射的声束入射于井壁上的指向角不断变大，先后满足滑行纵波临界折射和滑行横波临界折射条件，从而使充液井孔中的滑行纵波和滑行横波分别得到加强. 在井孔中采用相控阵声波辐射器可以提高声波勘探的空间分辨率和信噪比.     

敷设吸声尖劈的声纳平台水下声学特性试验研究

基于模型试验开展了敷设吸声尖劈的声纳平台水下声学特性研究,讨论了尖劈不同敷设方式下声纳平台的声场分布,分析了声波入射角度对声纳平台声场的影响.分析了声纳平台0%,36%,60%和100%敷设吸声尖劈,声波在0°方向和90°方向入射声纳平台的情况,以及尖劈不同敷设方式、声波不同入射角度时声纳平台的声场分布.研究表明:声纳平台内部各点声压不尽相同;随尖劈敷设密度的增加,声纳平台自噪声在降低,各水听器声压的差异在逐渐加大;吸声尖劈可改变声纳平台的声场,降低声纳平台的自噪声,但存在"声泄漏"现象;声波入射方向对声纳平台声场也有一定影响,但位置不同、声波频率不同,其影响也各有差异.     

强驻波声场中脉动速度特性

利用激光多普勒测速仪对管内空气强驻波声场中脉动速度特性进行了测量.实验结果表明:强声场对流场有很强的调制作用,使流场产生了与声波同频率的周期性脉动,且脉动幅度随着声场强度的增加而增大.管内声场强度不大时,实验值与理论值吻合较好;声场强度超过160dB后,出现了声湍流现象,实验测量值与理论计算值之间存在明显的偏差.当管内压力波幅处声场强度达到164 dB时,距离反射板130 mm位置处(sin kx=0.67)湍流脉动速度均方根值为3.50 m/s,达到了该位置处脉动速度幅值的45%,表明强驻波场声湍流脉动非常剧烈.     

地球物理综合测井技术在云桂线富宁隧道勘察中的应用

富宁隧道是云桂线重点复杂隧道之一.勘察采用孔内综合测井技术,对孔中三侧向电阻率、自然伽玛、声波速度、自然电位、井液电阻率、井温、井径等进行了测试,为判定孔内地层岩性、岩体完整程度、围岩级别、异常带、放射性、地温等提供了依据,提高了该隧道勘察精度.     

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。     

完井方式对酸蚀蚓孔扩展的影响

在碳酸盐岩油藏酸化中,裸眼完井和射孔完井对酸蚀溶解形态特征的影响不同。酸液在裸眼完井的井筒中与
岩石接触面积远大于射孔完井,酸液受地层非均质性的影响选择性地进入地层,这与射孔完井时酸液针对性地进入地
层不同,有必要对不同完井方式的酸蚀溶解形态进行研究。通过一种达西–孔隙双重尺度模型,创新性地利用正态分
布函数生成模拟区域初始孔隙度值,研究了射孔完井对酸蚀溶解形态的影响,并分析了孔眼沿程滤失的影响。结果表
明：由于射孔在孔眼区产生局部高导流能力的通道,酸液通过孔眼进入地层,溶解形态与裸眼完井不同,且射孔越短蚓
孔分支越多,射孔越长蚓孔分支越少;同一注入速度下,孔眼沿程无滤失的突破体积最小,裸眼完井的突破体积最大;
完井方式和滤失对蚓孔形成的最优注入速度没有影响;当注入速度较小时,由于反应前缘与残酸前缘距离很小,在酸
液临近突破时压力骤然下降,当注入速度较大时,由于反应前缘较宽,压降比较平缓。     

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．     

全波列测井分析在油气储层评价中的应用

声波全波列测井记录了井内首波和后续流体波的速度、幅度、频率、波形包络等与地层性质密切相关的信息,尤其是井眼斯通利波信息能指示地层裂缝或渗透带发育。基于对井眼声波传播模式和数字信息提取技术的研究,利用 C++ Builder 开发了可用于全波列分波处理及全波列测井综合分析的软件,并在新疆塔里木盆地某碳酸盐岩型油田的油气储层评价中取得了良好的效果。     

页岩水化对岩石应力分布关系的影响

页岩气钻井井壁不稳定是钻井过程中的一个重要难题,含水量的多少直接影响岩石应力分布.根据现场数据得到含水量随时间和距井眼轴线距离的变化规律.通过力学与化学耦合的总吸附水量模型表征含水量和应力分布关系,并且考虑地层的各向异性.将假设地层为各向同性时的水化应力和地层为各向异性时的应力耦合.通过计算机编程分别得到径向应力、切向应力和垂向应力随井周角和距井眼轴线距离之间的三维关系图.结果表明,页岩径向应力,切向应力和垂向应力随距井眼轴线距离的增加而减小,说明在井壁处水化膨胀造成应力值很高,随距离井眼轴线距离的增加钻井液入侵减小,从而水化膨胀应力逐渐减小.切向应力和垂向应力随井周角变化明显,是由于地应力非均匀性造成的,页岩的水化增加了地层的不稳定性.     

基于源电荷模式的改进型地闪先导在有耗大地情况下电场分布特征

基于源电荷先导模式建立了适用于有耗大地情况下先导电场的计算模型,并利用人工引雷观测数据对模型进行了验证。运用新模型通过对有耗大地情况下地闪先导电场影响因素的模拟分析,结果表明当先导通道电荷密度分别呈线性、均匀和指数分布形式时,其模拟的地闪先导电场幅值都随着先导通道高度的增大而趋于稳定,对先导电场起有效作用的是先导通道贴近地面的一定高度内电荷分布且与离通道的距离有关;先导电荷的传播速度对先导电场波形的半峰值宽度有显著影响,而大地相对介电常数同时影响着先导电场波形的幅值和半峰值宽度,且随着相对介电常数值的增大影响逐渐减小,当相对介电常数为20时与理想情况仅仅相差5%。     

声波测井中共振弹性波的位相差分析

本文在文献[2]的基础上,进一步详细分析了裸眼井中点声源激发的弹性波的两种共振模式。分析表明:共振纵波与共振横波的振幅属同一数量级。同时论证了共振纵波与共振横波到达井轴上同一点的位相差等于零。本文的这两个结果为在实际声波测井工作中区别共振纵波与共振横波及进一步提取横波信息提供了依据。     

电场中不均匀导电媒质的电荷分布及其应用

利用高斯定理和电荷守恒原理,求得电场中不均匀导电媒质的电荷分布规律,发现电荷分布与电场强度大小和方向及媒质的不均匀性有关,与初始条件无关,而且稳定电场和似稳电场中电荷分布是相同的。应用所得理论结果,对裸眼井井壁的面电荷分布和地层冲洗带内的体电荷分布情况作了初步的探讨。     

分支井连接段有限元建模与分析

分支井作为一种能够更加有效地开采油气藏的钻井技术,在国内外已经得到普遍推广。然而在应用该技术的实践中也遇到了一些新的难题,井壁稳定性就是其中之一。在前人研究的基础上,采用有限元方法建立分支井连接段的三维模型,综合考虑各向异性地应力,流体对岩石骨架的影响和方位角、倾角变化等,得出连接段附近的应力–应变和渗流场分布规律。并根据摩尔–库仑准则,利用有限元后处理程序图形化了井壁稳定的预测情况。分析结果表明：当支井方位角为90◦,即与最大水平主应力平行时连接段井壁最稳定;井眼直径和连接段位置深度对井壁稳定性影响较小;后期生产压差过大也会增大裸眼完井井壁失稳的可能性。     

用积分平均方法求解压电圆柱壳内波的轴向传播

对压电圆柱壳体内波的轴向传播进行了研究。应用积分平均方法得到了一组位移和电势耦合的拟二维动力学方程,并且求解了这组方程。发现当波沿着圆柱壳体轴向传播时,物质的径向运动、轴向运动和电势的变化相互耦合,伴有频散现象;但是扭转运动可以独立表示,并且同电场无关,无频散现象。在得到频散关系的基础上,通过数值计算模拟出压电圆柱壳体在受到端部轴向应力脉冲激励后壳体内的轴向应力和电势分布图。还讨论了压电圆柱壳体半径比对波传播的影响。     

岩屑声波法地层压力监测技术研究与应用

提出了通过岩屑提取地层信息、为钻井井壁稳定性计算提供必要参数的方法，即通过测量地面岩屑的声波时差，反演得到地层岩石的声波时差，利用岩石的声学性质与力学参数的关系得到地层岩石的力学参数，结合地应力参数，得到井壁周围岩石的应力分布，计算地层的孔隙压力、坍塌压力和破裂压力。对于预探井，在没有测井资料的情况下，利用该方法可以有效地进行地层压力监测。在两口预探井中进行了随钻监测地层压力的现场试验，证明该方法是有效的。虽然该方法在声波测量过程中还有一定的局限性，对最终计算结果的精确度会产生一定影响，但与单纯的地震资料相比，其精确度已大大提高。     

套管井不同胶结状况下声波测井响应及其时频特征

利用自制的模型井,在实验室内研究了套管井第一界面不同类型的水泥胶结窜槽的声波测井响应特征,基于Choi Williams内核的Wigner Ville分布,对该声波测井响应进行了时频分析。结果表明,发射和接收探头同时处于胶结良好区域或者发射和接收探头之间存在夹角小于180°的周向窜槽时,时频分布图中具有3个幅度不等的能量峰,能量分布范围比较宽;当发射和接收探头之间存在夹角大于180°的窜槽时,时频分布图中仅有2个能量峰。发射和接收探头之间未胶结区域越不规则,其能量峰越不容易区分。当发射和接收探头同时处于自由套管内时,仅有1个幅度较高的单一能量峰,并且其能量分布范围(对频率)减小。