用有限元法计算井中水平裂缝的反射斯通利波

用有限元法研究了当井中存在水平裂缝时的声波全波列,并对裂缝宽度对低频斯通利波的影响进行了数值分析,当井中存在水平裂缝时,在接收的声波全波列波形中,既有直达的斯通利波,也存在来自裂缝的反射斯通利波。数值计算结果与实验测量结果具有很好的一致性。计算结果表明,裂缝宽度越大,反射斯通利波的幅度也越大,百直达波幅度小。     

用有限元法计算井中水平裂缝的反射斯通利波

用有限元法研究了当井中存在水平裂缝时的声波全波列 ,并对裂缝宽度对低频斯通利波的影响进行了数值分析。当井中存在水平裂缝时 ,在接收的声波全波列波形中 ,既有直达的斯通利波 ,也存在来自裂缝的反射斯通利波。数值计算结果与实验测量结果具有很好的一致性。计算结果表明 ,裂缝宽度越大 ,反射斯通利波的幅度也越大 ,而直达波幅度变小     

孔隙含气压力对不同孔隙结构砂岩声学属性的影响

为研究孔隙含气压力对不同孔隙结构砂岩声学属性的影响,以大港油田3块不同孔隙结构砂岩为研究对象,利用自研的实验装置在多个含水饱和度点测量了砂岩纵波波形、幅度和速度随孔隙含气压力的变化。定义了1个声波幅度衰减变量I来表征首波幅度的衰减。结果表明:随着孔隙含气压力的增加,声波幅度下降,波形后移,中高孔渗砂岩在低含水饱和度下的声波波形甚至发生一定程度的畸变。变量I与含气压力呈线性负相关,且孔隙结构越好,含水饱和度越低,线性负相关关系越好,随着孔隙结构变差,含气压力降低,声波幅度的衰减减弱。砂岩的纵波速度随孔隙含气压力的增加而降低,在含气压力小于5 MPa时,纵波速度随含气压力的增加缓慢下降,含气压力大于5 MPa后,纵波速度随含气压力的增加而快速下降。岩心孔隙含气压力增大后,与声波幅度衰减相比,纵波速度变化不明显,纵波幅度的衰减对含气压力更敏感。砂岩孔隙含气压力增大所造成的声波衰减主要由黏滞性吸收衰减所引起,含气压力的增加对岩石体积模量和体积密度影响较小,纵波速度的变化主要是由有效应力减小造成岩石孔裂隙张开和颗粒接触刚度减小所引起。实验结果可为砂岩地层的含气性评价和孔隙含气压力预测提供借鉴。     

微裂缝对横波衰减影响的实验研究及其在致密砂岩裂缝评价中的应用

针对致密砂岩储层微裂缝评价问题,采用物理实验手段研究孔隙度不同的3组岩心样品在不同裂缝宽度条件下横波的衰减情况,分析微米级裂缝宽度对横波衰减的影响规律,并将其应用于致密砂岩储层裂缝张开度测井评价。根据实验研究结果,建立微裂缝等效宽度与裂缝横波衰减系数之间的关系式。结果表明:横波衰减系数随裂缝宽度的增加有规律地增大;另外,同等裂缝条件下孔隙度较小的岩心样品对应的裂缝横波衰减系数相对更大,且随裂缝宽度变化更快,说明横波衰减系数对微裂缝宽度变化更敏感;由裂缝横波衰减计算的微裂缝等效宽度与电成像解释成果图中显示的裂缝发育程度吻合较好,证实了方法的可行性和正确性。     

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.     

不同界面形式的粘接结构中纵波的反射与透射

鉴于处于不同界面形式的多层粘接结构中波传播问题的描述非常复杂,在将粘接薄层假定为具有松弛时间τ的黏弹性体的情况下,推导了平面纵波入射时板状粘接结构中含有无量纲参数ωτ的纵波和横波的反射与透射系数表达式.将该方法应用于铝-环氧树脂-聚苯乙烯结构并与已有结果进行比较,证实了利用对ωτ赋值表征界面状态的可行性;以钢-环氧树脂-钢粘接结构为例,研究了入射角度和频厚积的变化对声波反射与透射特性的影响.结果表明:当纵波垂直入射时,若粘接界面为完好或滑移连接,纵波的反射和透射系数曲线会产生周期性谐振;当倾斜入射时,在特定频厚积下,采用纵、横波的反射或透射系数法可有效辨别界面形式;为实验采用超声波检测粘接结构提供了理论依据.     

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。     

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。     

模型桩多波检测的对比研究

文章给出了瞬态激振力下完整桩与浅部缺陷桩的纵波、扭转波及横波实测的桩顶速度响应与数值模拟结果;分析多波检测曲线的特征,结果表明扭转波和纵波桩底反射波相位特征一致,但横波桩底反射波会同时出现同相位和反相位;根据纵波、扭转波及横波在桩土系统传播的定解问题,利用有限差分方法分别求解了3种波的桩顶速度响应,计算结果表明扭转波对浅部缺陷反射更为敏感,但是横波测试的横向尺寸效应受激振力作用时间和桩径比(桩长与桩身直径的比值)的影响要比纵波和扭转波明显。     

不规则井眼的斯通利波反射数值模拟

讨论了不规则井眼内低频斯通利波反射.利用简化的一维模型研究低频斯通利波的物理性质.用质量平衡边界和传播矩阵表示井眼不规则度与斯通利波的相互关系.模拟结果表明,井径变化比岩性变化产生更强的斯通利波反射.这对实际测井资料解释有重要意义,即斯通利波解释裂缝时,应注意井径变化的影响.将合成模拟的波形与实测波形比较,可以识别裂缝的存在.     

油气层爆燃压裂裂缝动态延伸模型

基于油气层爆燃压裂造缝加载模型,建立地层破裂和止裂压力、爆燃气体渗滤、裂缝延伸长度和宽度以及爆燃气体的质量守恒与能量守恒计算模型,并耦合求解,分析爆燃压裂过程中井筒压力、裂缝几何形态变化。结果表明:火药爆燃后,井筒中的压力、温度迅速上升,达到地层破裂压力时起裂,裂缝开始延伸;在火药爆燃、气体渗滤作用下,爆燃气体的压力先增加后减小,最后降至地层初始压力;在爆燃加载条件相同的情况下,随裂缝条数的增加峰值压力和裂缝长度均减小;裂缝延伸过程中裂缝宽度先增大后减小,裂缝条数越少,裂缝宽度最大值和最终值越大。     

斯通利波在测井应用中的研究进展和现状

斯通利波是一种沿井壁传播的声波,当声波脉冲与井壁和井内流体的界面相遇时就会产生斯通利波。近十几年来,由于长源距和偶极子阵列声波仪在测井中的广泛应用和全波形阵列声波测井资料中各组分波的处理分析方法的进步,可将斯通利波分离出来单独研究并应用于测井资料分析。斯通利波技术是评价裂缝及其渗透性的有效方法。     

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。     

在强磁场中传播的磁声波的特性研究

阐明了磁声波的生成原理,对磁声波的传播特性、衰减机理以及磁声波的反射和透射做了深入系统的探讨和分析.研究表明,磁声波的传播速度、反射率和透射率和通常的纵波不同,不仅和媒质的性质有关,而且是所施加的静磁场磁感应强度的函数;磁声波的衰减主要是由于Joule耗散所引起的.研究成果对促进磁声波在材料领域的应用是大有裨益的.     

粗糙裂缝对井眼声波传播的影响

由于天然裂缝并非光滑裂缝,在通过声、电成像对裂缝进行识别过程中,如果将裂缝视为光滑裂缝,将会产生误差。斯通利波反射系数对裂缝宽度具有较高的灵敏度,常用斯通利波识别裂缝。分别采用物理实验和数值模拟的方法来研究粗糙裂缝对声波响应的影响,在实验方面,进行了模型井裂缝粗糙度实验,得到了粗糙裂缝的裂缝宽度和衰减系数之间的关系。对水平裂缝井眼模型进行数值模拟,研究正弦形状的粗糙裂缝对斯通利波的影响。采用迂曲度对裂缝表面的粗糙程度进行描述。实验结果显示随着裂缝表面刻槽的增加,斯通利波的衰减系数也会增加。模拟结果显示粗糙裂缝的宽度越小,和同样宽度的光滑的裂缝衰减系数之间的差距越大。通过拟合建立了斯通利波衰减系数与裂缝宽度、迂曲度的关系式。     

塔南凝灰质火山碎屑岩储层岩石物理试验研究

在模拟地层温度、压力条件下,试验观测塔南白垩系南屯组、铜钵庙组的凝灰质砾岩、凝灰质岩屑砂岩储层的纵、横波速度,考察岩性、矿物含量、胶结方式和接触类型、密度、孔隙度、泥质含量、含水饱和度对火山碎屑岩声波速度的影响。在试验考查的范围内,发现:①致密凝灰质砾岩的声速明显高于储油物性较好的凝灰质砾岩和凝灰质岩屑砂岩的声速;②纵、横波速度随岩浆岩岩屑含量的增加而增大,随石英、长石含量的增大而减小;③相同孔隙度条件下,孔隙式胶结、线性接触岩石的纵、横波速度最大,基底式胶结、不接触-点接触岩石的纵、横波速度最小,纵波速度较横波速度对胶结类型、接触方式更敏感一些;④纵、横波速度随密度增大而增大,凝灰质岩屑砂岩的声波速度与密度存在较好的幂函数关系,纵横波速度随孔隙度、泥质含量增大而减小,凝灰质岩屑砂岩的声速与孔隙度和泥质含量有很好的负线性函数关系,但泥质(主要为凝灰质)的影响仅为孔隙度影响的1/5～1/10,可以忽略不计;⑤随着含水饱和度增加,纵波速度对流体变化比横波速度更为敏感,且声速变化幅度与孔隙度存在正相关关系。     

裂缝参数对煤层气水平井产气流速的影响

针对储层与井身的不同距离,建立不同流动速度的线性-非线性渗流的Darcy-Brinkman流场数学模型,采用数值模拟的方法分析了裂缝半长、裂缝条数、裂缝宽度对煤层气流速的影响规律.研究结果表明:随着裂缝半长、条数、宽度的增加,压裂面积增大,增大了井身与裂隙的接触面积,增加了气体排泄的面积,同时储层压强差梯度增大,促使更多的流体流进井口内,从而使煤层气的流速增加.对于相同地质条件的煤层气藏,裂缝半长、条数、宽度并不是越大越好,通过正交试验得出裂缝参数对压裂井产能影响的重要性依次为裂缝条数、裂缝半长、裂缝宽度.因此合理改变裂缝参数有利于提高煤层气流速,控制压降速率和增大压降范围.     

平面声波在平行分界面上反射和折射的理论计算

建立了平面声波在平行界面上反射和折射的理论模型,推导了该理论模型下的反射系数表达式,对反射系数随入射角的变化规律作了分析和探讨.对在第一临界角和第二临界角附近的反射系数大小的讨论,有助于研究声波全波列中的滑行纵波、滑行横波和伪瑞利波的幅度特征.     

平面声波在平行分界面上反射和折射的理论计算

建立了平面声波在平行界面上反射和折射的理论模型，推导了该理论模型下的反射系数表达式，对反射系数随入射角的变化规律作了分析和探讨。对在第一临界角和第二临界角附近的反射系数大小的讨论，有助于研究声波全波列中的滑行纵波、滑行横波和伪瑞利波的幅度特征。     

岩石含水饱和度,频率,流体类型对声波振幅影响规律的探讨

本实验以不同类型的砂岩为试样,在常温常压下用超声参数测定仪测量了饱和度、频率和流体类型对多孔隙岩石中声波衰减的影响,得到以下结论:(1)在干燥岩石中,纵波衰减比横波高;在被流体完全或部分饱和的岩石中,纵、横波的衰减均高于在干燥岩石中的衰减,横波的衰减的增加量比纵波大,并以复杂的方式依赖于饱和度。(2)在饱和盐水的岩石中,声波振幅随频率的增高而呈指数衰减。在低频段,声波有较大的衰减变化率;在某一特征频率(600kHz左右)之后,振幅与频率基本无关。(3)对同一块样品,饱和不同类型的流体,声波的振幅随流体的粘度增大而减小。