相控线阵声波测井辐射器物理模拟实验波形分析

以声波波形的两个最基本的特征振幅和频率为研究对象,分析了相控线阵声波测井辐射器做发射器时在模型井内测量的全波列波形,并考察了相控线阵的相邻阵元间激励信号的延迟时间、阵元个数等因素对测井波形的影响.实验结果表明,随着相邻阵元间激励信号延迟时间的增加,相控线阵的辐射声束指向角不断变大,先后满足滑行纵波临界折射和滑行横波临界折射条件,使充液井孔中的滑行纵波、滑行横波和斯通利波分别得到加强.随着相邻阵元间激励延迟时间的增加,纵、横波的主频值发生漂移,当满足滑行纵(横)波临界折射条件时,纵(横)波波包的主频值最高,幅度值最大.随着相控线阵工作阵元个数的增加,在近似满足同相位叠加时,纵、横波振幅得到明显的加强.     

相控线阵声波测井辐射器物理模拟实验波形分析

以声波波形的两个最基本的特征振幅和频率为研究对象，分析了相控线阵声波测井辐射器做发射器时在模型井内测量的全波列波形，并考察了相控线阵的相邻阵元间激励信号的延迟时间、阵元个数等因素对测井波形的影响。实验结果表明，随着相邻阵元间激励信号延迟时间的增加，相控线阵的辐射声束指向角不断变大，先后满足滑行纵波临界折射和滑行横波临界折射条件，使充液井孔中的滑行纵波、滑行横波和斯通利波分别得到加强。随着相邻阵元间激励延迟时间的增加，纵、横渡的主频值发生漂移，当满足滑行纵（横）波临界折射条件时，纵（横）波波包的主频值最高，幅度值最大。随着相控线阵工作阵元个数的增加，在近似满足同相位叠加时，纵、横波振幅得到明显的加强。     

提高浅层横波数据采集信噪比的方法

为了取得信噪比较高的野外采集数据,根据浅层横波的激发与接收特点,通过对横波偏振特性分析、震源重量分析、激发面积(震源组合)分析,得出在野外采集时,利用横波偏振特性进行反向激发相减,可以提高浅层横波资料的信噪比;通过试验选取最佳的激发面积和选择合适的震源重量也能提高横波资料的信噪比.     

页岩层理与含水率对声波传播影响的实验研究

岩石声学特性研究是开展测井岩石力学及储层性质评价的基础工作,而页岩的声波特性受层理及水化程度影响尤为突出。为此,对层理性页岩在不同含水率条件下进行了超声波透射实验,以研究声波的传播速度及能量衰减特征。研究认为,层理倾角越大,纵、横波速度及纵横波速度比越低,而纵、横波衰减系数越高。另外,纵波速度随含水率的增加先减小后增大,纵波衰减系数反之;横波速度在含水率较低时有所减少,含水率较高时基本不变,而横波衰减系数与含水率的关系并不显著。对比分析归一化结果可知,层理倾角对纵、横波速度的影响皆大于含水率的影响。     

基于偶极横波资料的火山岩裂缝及油气识别

火山岩油气藏已成为重要的油气勘探目标和储量增长点。在火山岩的地层评价中,裂缝与油气识别一直是一个核心问题。针对地层矿物成分与岩性十分复杂、常规测井方法很难准确快速识别,应用声波能量衰减对于天然裂缝极为敏感特性,利用斯伦贝谢偶极横波资料可以计算纵、横波及斯通利波能量衰减的特性,实现对裂缝的有效识别。在岩性、物性等因素基本一致的条件下,利用纵、横波能量重叠、泊松比、波速比还可以较好地识别气层。克拉玛依火山岩地层的实际应用效果表明,偶极横波资料在火山岩地层评价中具有十分重要的作用,为火山岩地层裂缝与油气识别开辟了新的途径。     

横波震源的设计及激发效果

针对横波地震勘探方法是一项有前途、应用范围广的技术,浅层横波勘探的关键问题是震源问题,如何制造出适合野外工作特点的低噪声、大能量、易于操作、经济实用的横波震源是推广横波地震勘探技术的关键;结合横波地震勘探技术在伊敏煤田一露天矿横波地震勘探中的应用,对横波震源的特性进行了分析,对不同特性的横波震源在不同介质中的激发效果进行了试验分析,分析了影响激发效果的因素及采取的各种措施,得出如下结论:在野外采集时,注意提高资料的信噪比和分辨率非常重要,不能只靠数据处理来提高资料的分辨率,另外,要想取得好的激发效果,震源与地表耦合的好坏很重要.     

驻波能量探究

以固体中传播的横波为例 ,从能量的角度论证了相邻波节、波腹间的总能量守恒 ,任一波节、波腹间、一对“对应”位置间的总能量守恒 ;从能量密度的角度论证了在整个弹性介质中无数“对应”位置间流出和流入的能量净值是不随时间变化的 ,从而得出驻波不存在能量的定向传播。并讨论了驻波在相邻波节与波腹之间能量的转化过程。     

弹性波速度与碳酸盐岩白云岩化程度的考察和研究

根据Ｂｅｒｒｙｍａｎ散射模型及弹性波理论，计算了纵、横波速度与复合介质密度、白云石（或方解石）含量的关系。并且对１７０余块碳酸盐岩样品的纵波速度与方解石、白云石含量及泥质含量的关系进行了实验考察。研究认为，孔隙度是影响纵波速度的最主要的因素；泥质含量比孔隙度对纵、横波速度的影响小．但泥质含量要比方解石或白云石对纵、横波的影响大得多，理论考察和实验研究的结果一致。     

弹性波速度与碳酸盐岩白云岩化程度的考察和研究

根据Ｂｅｒｒｙｍａｎ散射模型及弹性理论，计算了纵，横波速度与复合介质密度，白云石含量的关系，并且对１７０余块碳酸盐岩样品的纵波速度与方解石，白云石含量及泥质含量的关系进行了实验考察。研究认为，孔隙度是影响纵速度的最主要的因素；泥质含量比孔隙度对纵，横波速度的影响小，但泥质含量要比方解石或白云石对纵，横波的影响大得多，理论考察和实验研究的结果一致。     

滑行畸变波的理论探讨

本文认为,在第二临界角下,固体表面附近存在的应是滑行畸变波,而不是横波。滑行畸变波有负指数滑行畸变波和正指数滑行畸变波。两种滑行畸变波必须并存,单独一种不能存在。滑行畸变波系由第二临界角下离开固体表面稍远的、沿平行表面方向传播的横波声来转化而来,此横波声束并不受边界条件的制约。两种滑行畸变波的声速相同,其值略小于横波声速。总之,在第二临界角下,入射纵波会转化出固体中的横波声束、负指数滑行畸变波和正指数滑行畸变波。在传播中,滑行畸变波被相应的横波声束抛落在后。但此横波声束不断向固体表面扩散,在固体表面附近转化出新生的滑行畸变波。所以,实测所得的声速应该等于或非常接近横渡声速。这种分析对于井下情况也能近似适用。     

横波未能沿井壁滑行的理论解释

声波测井中,在第二临界角下获得的沿井壁滑行的滑行波不是横波,而是类瑞利波。横波属于畸变波,是畸变波的特例,由各向同性均匀固体介质中的畸变波所需满足的条件,可知沿该固体以真空为界的表面滑行传播的畸变波位移振幅,要依负指数函数关系随深度而减弱。依此滑行畸变波的位移表达式和该固体表面处的边界条件,可以分析出横波作为畸变波的特例,不能存在于该固体表面附近,不能沿该固体表面滑行。由于这个论断可以近似地适用于裸眼井中井壁附近的情况,从而能够得出横波未能沿井壁滑行的理论解释。横波声速与类瑞利波声速在数值上的差别是明显的,不容忽视,不宜混淆。     

TI地层井孔中正交偶极子声波测井的物理模拟

采用缩小尺寸的模型井和自制的声波测井模拟试验系统模拟研究正交偶极子声源在井轴与TI介质的对称轴呈不同夹角的模型井中声传播的特征,采用慢度时间相关法、频散分析方法及各向异性分析方法对测量得到的四分量偶极子波形进行分析,并与数值模拟结果进行对比。结果表明:正交偶极子声源在TI介质井孔中激发的弯曲波的速度随井轴与介质对称轴夹角的变化趋势与对应的横波体波速度的变化趋势相一致,且略小于对应的横波体波速度;从试验数据中提取的快、慢弯曲波的频散曲线互相平行,与固有各向异性地层井孔中的快、慢弯曲波频散曲线互相平行的理论相一致;通过HTI井孔中的正交偶极子模拟测量试验验证了地层横波各向异性测量及快横波面测量的可靠性。     

纵波和转换波联合AVO反演方法研究

目前纵、横波振幅随偏移距变化（AVO）的联合反演。包括弹性参数反演、梯度反演、阻抗反演和模量反演时都假设速度比值为常数2。实际速度比值偏离2越大，抽取同一反射点纵波和转换波数据的误差越大，反演误差也越大。为此提出了一种基于方向加速度最优化方法的对上、下层纵、横波平均速度比值和上层纵、横波速度比值同时扫描的AVO联合反演方法。实践证明。利用该方法不但可以获得比常速度比值更精确的反演结果，而且可以得到较准确的速度平均比值和上、下层的速度比值。     

固体媒质中异质球形散射体的声散射特性

复合材料的物理性能和基材中填充物的复合状态有着密切的关系。应用声散射方法研究复合材料复合状态是材料评价的常用方法之一。在许多情况下，基材中的填充物呈现球状，因此对基材中球形填充物的散射研究是人们十分重视的研究课题。然而以前的研究中，大多数讨论了纵波或横波入射时单一球形固体、流体或真空腔体的散射特性，对同一基材中不同性质材料球形散射体的散射谱特性及影响散射谱的因素较少涉及。而后对复合材料的评价很有意义。首先介绍了固体中异质球形散射体的声散射理论模型，然后数值计算了同一基材中不同材料和散射体对入射平面声纵波的散射谱特性。结果表明，散射体的归一化散射截面谱同基材和散射体的声速在速度状态图上的相对位置有直接的关系；散射截面随频率的变化规律在低频区的特性主要反映了散射横波的性质，而在高频区则反映了散射纵波的特性。     

黏度和矿化度对岩石速度各向异性影响的实验研究

利用不同黏度(煤油和真空泵油)、不同矿化度(蒸馏水、50mg/L和150mg/L的NaCl溶液)的流体对页岩和具有明显层理的砂岩进行饱和,在实验室超声频率下研究样品不同方向纵、横波速度以及各向异性参数ε、γ随压力的变化规律.结果表明:(1) 随着黏度的增加,岩石纵、横波速度增大,各向异性参数ε、γ减小;(2) 随着矿化度的增加,岩石纵、横波速度增大,各向异性参数ε、γ的变化在实验误差范围内可以忽略不计.     

纵、横波速度和密度重构算法在苏里格地区的应用

以苏里格气田为例,在分析目前广泛应用的重构算法假设基础上,应用了不依赖速度比假设的纵、横波速度和密度重构算法,通过采用不同角度的弹性阻抗数据交会分析来预测可能的流体分布或岩性分布.岩性变化或流体变化势必引起岩层纵、横波速度和密度的变化,因此可以通过其速度和密度变化研究流体或岩性分布.结果表明,改进算法的各种参数可以重建,但需要最大角度超过30°,而多角度的弹性阻抗反演为单纯利用纵波信息重构岩层的纵、横波速度(阻抗)和密度提供了可能.     

随钻测井环境中地层横波速度测量的数值研究

由于慢地层横波速度测量困难,数值考察了多极子声源在裸眼井和随钻测井环境中激发的声场波形.随钻测井环境中,偶极子和四极子声源都能在快地层井孔中激发出携带地层横波信息的地层振型.研究表明在慢地层,偶极子声源激发的钻铤振型严重干扰地层横波波速的测量,低频四极子声源在慢地层井眼中则不会激发出钻铤振型.     

纵波和转换波联合AVO反演方法研究

目前纵、横波振幅随偏移距变化(AVO)的联合反演,包括弹性参数反演、梯度反演、阻抗反演和模量反演时都假设速度比值为常数2.实际速度比值偏离2越大,抽取同一反射点纵波和转换波数据的误差越大,反演误差也越大.为此提出了一种基于方向加速度最优化方法的对上、下层纵、横波平均速度比值和上层纵、横波速度比值同时扫描的AVO联合反演方法.实践证明,利用该方法不但可以获得比常速度比值更精确的反演结果,而且可以得到较准确的速度平均比值和上、下层的速度比值.     

气举输沙工作特性的实验研究

以BHM采矿工具中的核心部件气举为研究对象,设计了小型气举输沙装置.选择河沙模拟井下矿层,并引入水射流喷嘴研究气举底部吸口与沙床表层距离H对气举工作特性的影响规律.结果表明:水射流喷嘴布置方式和H对气举工作特性会产生显著影响,通过合理调整这些参数,可以实现最大排沙量的有效控制.另外,对气举提沙的临界情况进行分析发现,在定浸入率下,提升液体对应临界气量值Qgl相同,均为16.5m3/h;提升固体对应临界气量值Qgs随水射流喷嘴个数N’增加而单调递减,但随H(H>0)单调增加.本研究结论对工程应用具有较强的指导意义.     

横波速度测井的实验研究

报道了利用偶极声源在充油钢管中激发和接收横波信号的初步实验结果,表明有可能抑制钢管的纵波信号,使横波信号成为首液信号,可直接测定横波在钢管中的传播速度,为设计横波声速测井仪提供了基础资料。