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。     

考虑裂隙发育的碳酸盐岩地层孔隙压力预测新模型

利用深、浅侧向电阻率差值定量计算裂缝孔隙度,以有效应力原理为理论基础,结合碳酸盐岩声波试验,研究多因素协同作用机制下的地层波速的总体响应特征,分析孔隙度一定条件下声波波速与有效应力之间的关系,利用回归分析法建立一套适合碳酸盐岩地层的压力预测新模型。结果表明:利用深、浅电阻率差值可以判断地层裂缝的产状,并定量计算裂缝孔隙度和裂缝张开度;在孔隙度一定的条件下,纵、横波速随有效应力的增大而增大;在有效应力一定的条件下,纵、横波速随孔隙度的增大而减小;建立的模型比传统方法具有更好的可靠性和预测精度。     

考虑裂隙发育的碳酸盐岩地层孔隙压力预测新模型

利用深、浅侧向电阻率差值定量计算裂缝孔隙度,以有效应力原理为理论基础,结合碳酸盐岩声波试验,研究多因素协同作用机制下的地层波速的总体响应特征,分析孔隙度一定条件下声波波速与有效应力之间的关系,利用回归分析法建立一套适合碳酸盐岩地层的压力预测新模型。结果表明:利用深、浅电阻率差值可以判断地层裂缝的产状,并定量计算裂缝孔隙度和裂缝张开度;在孔隙度一定的条件下,纵、横波速随有效应力的增大而增大;在有效应力一定的条件下,纵、横波速随孔隙度的增大而减小;建立的模型比传统方法具有更好的可靠性和预测精度。     

利用Eaton法计算地层孔隙压力的不确定性分析

鉴于地层孔隙压力不确定性给钻井工程设计与施工带来的诸多困难,提出孔隙压力不确定度的概念,并对其不确定性进行定量表征。以目前应用最为广泛的Eaton法为例,推导了孔隙压力不确定度的理论计算模型,模型考虑了数据测量误差、压实趋势线方程、Eaton指数、上覆岩层压力以及静水压力等因素,并利用中国石化PG地区综合矿场数据进行了算例分析。结果表明,该方法给出了孔隙压力不确定度的范围、影响主因素以及相关因素对不确定度的影响规律,且计算结果与录井钻井液密度、试气实测结果相符,证明提出的孔隙压力不确定性评价方法可行,计算结果真实、可靠。     

地层压力分析的有效途径

地层压力的有效预测,对于研究油气运聚与成藏,以及储集层评价等方面至关重要．在地层压力分析的诸多方法中,以测井资料为主的分析方法得到了广泛应用．在详细讨论了构造、裂缝、流体性质对声波时差影响的基础上,提出地层压力分析的有效途径是综合地震、测井、基础地质等资料,首先进行构造分析、岩性分析、流体性质分析和裂缝分析,然后进行孔隙度反演并建立孔隙度与深度压实曲线,并进一步结合测试资料和构造变动史和古地温史研究,进行地层压力的分析和预测．     

伊朗Y油田孔隙型灰岩地层压力检测方法研究

灰岩地层纵波速度对地层压力变化敏感性较低,若采用传统针对砂泥岩地层的模型进行孔隙压力计算可能导致较大计算误差。伊朗Y油田上部地层主要为砂泥岩夹孔隙型灰岩地层,中下部为大段孔隙型灰岩地层。针对该油田孔隙型灰岩地层岩性、异常高压形成机制、地球物理响应特点,形成了一套孔隙型灰岩地层压力综合检测方法。对于中部具有泥岩夹层的灰岩地层,优选传统基于泥页岩沉积压实规律的计算方法;对于无法提取泥岩点的大段孔隙型灰岩地层,采用多元速度模型和有效应力定理进行检测。方法在Y油田20口井得到应用,检测精度达90%以上,为井身结构和钻井参数优化提供了重要地质参数。     

地层孔隙压力对井壁附近应力分布的影响

利用莫尔－库仑准则分析了地层孔隙压力对井壁附近应力分布的影响，模拟了井眼周围介质发生形变后地层孔隙压力的变化模式，计算了地层孔隙介质在弹，塑性条件下，井壁发生屈服的塑性半径，从定量的角度证实了孔隙压力是影响井壁失稳的主要因素。     

声波时差与岩石岩性参数关系的统计分析研究

物理量之间的关系可能是多元函数的关系。本文用统计分析的方法来研究有效压力P、孔隙度φ、岩石密度ρ_b、渗透率κ对声波时差的影响。在实验室测定18个砂岩样品所得的一系列数据进行统计分析,并对于每一个样品,拟合出声波时差和有效压力的关系式。从这些关系式,可以看出声波时差随有效压力的增大而指数衰减,并且所有的样品均很好地满足这种关系式。对于不同的样品,这些关系式里的系数不同。对所有的样品所测得的岩石岩性参数进行综合,得到了最佳多元函数拟合公式。这个最佳拟合经验关系式描述了有效压力、孔隙度、渗透率和岩石密度对声波时差的综合影响。     

表面声波法监测裂纹

研究了用表面声波监测裂纹的方法,利用表面声波通过物体表面时其反射信号的强度随着裂纹的发展而增强的原理,通过试验描述了表面波通过有缺陷小孔时两种反射信号随裂纹形成发展的变化过程,提出了通过观测反射信号的变化来监测是否有裂纹生成的方法。     

利用岩屑波速随钻检测地层可钻性及优选钻头类型

研制了随钻测量钻井岩屑声波速度的便携式钻屑波速测试系统,并对岩屑波速进行了测试,建立了岩屑波速与可钻性级值的关系模型。利用该模型,可随钻标定地层的可钻性级值。对数百只钻头的使用资料进行了统计分析,建立了钻头类型与地层可钻性级值的对应关系。根据地层可钻性的随钻标定结果及变化趋势,利用钻头类型与地层可钻性级值的对应关系,即可优选出适合于待钻井段的钻头类型。在DW 1井上进行了钻头优选现场试验,证明该方法是有效的。     

岩石声波测量装置研究

通过研究声波在岩样内传播的波形规律,了解岩样受到外界压力后的结构特性.描述了以研华数据采集卡和SOC单片机为核心构造的岩石声波测量装置的研究.通过改变激励信号的频率、强度和波形,对岩样进行静态和单轴加载实验,确定了声波测量装置的最佳参数.在此基础上设计了一套便携式岩石声波测量装置,硬件系统主要由ARM处理器,LCD图形显示器,超声波单元等组成.软件系统由信号处理模块,显示模块,监控模块等构成.     

斜井岩屑运移临界环空流速力学模型

岩屑在大斜度井眼中主要以翻滚形式向井口方向运移,在低斜度井眼中主要以悬浮形式被钻井液举升至地面.通过岩屑受力分析建立两种运移机理作用下的岩屑运移临界流速计算力学模型,并提出保持倾斜井眼清洁的临界环空返速计算方法.将模型计算结果与现有试验数据进行了对比验证,结果表明:临界环空流速随井斜角变化趋势的模型预测结果与试验结果吻合较好,但由于模型计算和试验中判断形成岩屑床的准则不同,环空临界流速的模型计算值较试验值偏低;对实例井的井筒清洗分析结果与现场作业情况一致,验证了该模型的可靠性.     

声强干涉结构监测浅海温跃层深度起伏

浅海声场声强谱存在干涉结构,在声源和接收器固定的情况下,声强干涉谱与海洋环境参数存在对应关系.应用声强干涉结构信息监测浅海温跃层深度起伏,在温跃层初始深度已知的情况下(温盐深仪或声速仪测量得到),利用单水听器记录宽带信号干涉谱的时变结构反演得到浅海温跃层深度随时间变化.数值仿真验证了方法的有效性并应用于05黄海内波与锋面声传播起伏实验(AEYFI-05:Acoustics Experiment of Yellow Sea Oceanic Front and Internal Waves2005)数据.考虑传播路径的水平变化特性,引入绝热近似修正使得反演精度明显提高,温跃层深度起伏反演结果与温度链实测结果吻合良好.该方法可用在夏秋季环境下的强温跃层深度时变特征监测.     

U形管测量脉动气流压差的研究

通过求解Ｕ形管中的液术运动的微分方程,分析了压力脉动幅度,脉动频率,液柱长度,管径及液体黏度诸因素对液面的波幅的影响,结果表明,在一定条件下,Ｕ形管差压计可以用来测量内燃机进气脉动气流的平均压差。     

钻屑量与矿山压力及瓦斯压力关系现场实验研究

基于在重庆天府矿业有限责任公司三汇一矿2124综采工作面的现场实验,对该矿钻屑量与矿山压力、瓦斯压力的关系进行了研究.表明工作面经过钻孔卸压后的矿山压力分布规律:卸压区宽度约为5 m,5～11 m为塑性区,11～20 m为弹性区,20 m以后为原始应力区.在严格按照操作规程要求施钻的前提下,钻屑量在矿山应力峰值前呈线性增加,峰值后呈线性减少.结合长壁工作面矿山压力、瓦斯压力分布规律理论分析,推导出钻屑量与矿山压力、瓦斯压力之间存在正相关关系;在固定瓦斯压力时,钻屑量随着矿山压力正向变化;在相同矿山压力时,钻屑量随着瓦斯压力正向变化.     

桥梁动挠度计算速度积分方法

提出数值积分的方法,利用二次插值法把两个采样周期的速度值拟合成速度函数,对此速度函数在第一个采样周期内进行定积分,获得桥梁在此时间段内的振动位移．该方法实现了从磁电式速度传感器中导出桥梁的动挠度信号．试验结果表明,该积分方法具有较高的实时性和准确性．     

驻波法测量空气中声速实验的探讨

针对驻波法测量空气声速实验中存在的问题,通过理论推导,探讨了声波位移波动方程和声压波动方程之间的关系,使学生对超声波声场有了较为深刻的认识.     

钻屑解吸指标与瓦斯压力关系的应用

针对井下钻孔直接测定煤层瓦斯压力时由于封孔困难和受采掘卸压影响,有时很难测到煤层原始瓦斯压力,而且周期长的问题,通过在贺西煤矿井下快速测定的钻屑解吸指标,间接地反演求出了该矿煤层瓦斯压力;测定结果表明:煤壁瓦斯卸压带宽度约15~20m,当测压封孔深度和钻屑解吸指标测试深度小于此值时,实测和反演计算的压力为残存压力;大于此深度时,近似为原始压力;实测和反演计算压力结果一致。该结论可对贺西煤矿瓦斯治理具有一定的指导意义。     

负压诱导油水加速分离过程分析

为改善油水分离的效果，利用泵吸产生的负压将含油污水吸入曲板组成的流道内，使油滴在曲面的导流作用下进入分离空间并获得向上的运动速度。对此油水分离过程中油滴浮升的动力学模型进行了分析。结果表明，油滴在具有向上初始运动速度后，浮升速度会增加，并且油滴的粒径越大，加速分离的效果越明显。