用三维时域有限差分法研究随钻声波测井仪器隔声体的设计

在柱坐标系中,利用三维时域有限差分方法研究了随钻声波测井仪器的隔声体设计.结果表明,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.一种由周期性交错排列的凹槽构成的隔声体,相比于由圆环形凹槽构成的隔声体,具有更好的隔声效果.     

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.     

随钻电磁波测井仪器偏心条件下响应模拟与分析

为模拟仪器偏心条件下随钻电磁波测井响应,为随钻仪器偏心校正提供理论基础,基于时域有限差分(FDTD)进行随钻电磁波仪器偏心条件下响应模拟与分析。采用柱坐标系非均匀网格与"阶梯近似"实现对井眼、线圈和仪器偏心的精细模拟,采用各向异性完全匹配层(UPML)实现对反射场的吸收,以减小模型计算规模,从而提高计算速度。通过与一维解析解和偏心条件下半解析解对比,验证了算法的正确性。采用哈里伯顿EWR-Phase4随钻电磁波测井仪,对不同钻井液电阻率、井眼尺寸、发射频率与不同线圈距条件下的仪器响应进行模拟。结果表明:相位差电阻率较幅度比电阻率更易受仪器偏心的影响;线圈距越大、井眼越大、发射频率越高,测井响应受仪器偏心影响越大;对常规砂泥岩地层,当发射频率为2 MHz,钻井液电阻率小于0.1Ω·m时,需要对中源距与深源距响应进行偏心校正。     

环境因素对随钻测井测量结果的影响

随钻测井是一种比较新的测井技术，分析和讨论坏境因素对随钻测井测量结果的影响有利于ＭＷＤ的进一步推广和使用，影响随钻测井测量结果的环境因素有井眼大小，钻井速度，侵入深度和地层钻开时间等。随钻测井和电缆测井中的自然伽玛、中子孔隙度及电阻率测井曲线实例对比分析表明，在多数情况下随钻测井比电缆测井能提供更精确的数据和信息，从而提高最终解释结果的符合率。     

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%。     

随钻与电缆脉冲中子孔隙度测井响应差异研究

由于地层模型和测量条件不同,随钻和电缆脉冲中子孔隙度测井响应存在差异,对其响应差异研究可为随钻 测井解释提供理论依据。利用蒙特卡罗方法建立不同地层模型,模拟不同测井环境条件下响应的差异。结果表明,在 随钻测井条件下,热中子计数比值随地层孔隙度增加按三次多项式趋势增加,电缆脉冲中子孔隙度测井响应也具有相 同的规律,但随钻和电缆脉冲中子孔隙度测井响应曲线存在交叉点;随钻测井条件下孔隙度相对灵敏度计算值大于电 缆测井,但随钻测井条件下的钻铤会降低热中子计数统计性,影响孔隙度测量精度;不同测井环境条件对由于其改变 引起的随钻和电缆测井响应差异影响随地层孔隙度增加而减小,岩性、泥质含量和井眼尺寸对随钻测井响应的影响都 大于电缆测井,井眼流体为淡水、油或盐水时对脉冲中子孔隙度响应影响可忽略,井眼流体为气时对电缆测井响应的 影响大于随钻测井。     

随钻双感应测井仪器刻度响应研究

介绍一种随钻双感应测井仪器,利用三维有限元方法模拟实际仪器结构对仪器响应的影响,针对该仪器设计刻度环和刻度水箱,并探讨最优刻度环参数和水箱刻度校正系数。结果表明:钻铤和反射层是导致仪器响应非线性变化的主要因素,磁环主要导致仪器响应幅值增大。通过刻度环或水箱刻度,仪器响应和真实地层电导率具有较宽的线性响应范围。模拟结果可为随钻双感应测井仪器设计和刻度提供理论参考。     

泥浆侵入对随钻电磁波电阻率测井响应的影响

泥浆侵入影响是随钻电磁波电阻率测井工程应用必须考虑的因素。基于COMSOL软件数值计算,分析常见6种侵入模型中四发双收随钻电磁波电阻率测井响应特征。结果表明:在低阻围岩模型中,侵入小于地层电导率或者侵入大于地层电导率而小于围岩电导率时,可以忽略侵入影响;侵入大于地层电导率和围岩电导率时,侵入对4条曲线影响最为明显;高阻围岩模型中,侵入对短源距影响明显,同一源距的高低频率曲线明显分离。6种侵入模型中均出现了"双轨"及"分辨率降低"的现象。通过空间涡流分布特性分析揭示了井中存在侵入时的随钻电磁波电阻率测井响应机理。研究结果为随钻电磁波电阻率测井解释以及井眼影响校正提供了理论依据。     

随钻测井钻柱声波的频谱特性

分别采用传递矩阵法和有限差分法数值模拟了由多根钻杆和接箍组成的钻柱中的纵波的传输特性,得到了钻柱脉冲响应的频谱曲线。结果表明：可以根据钻柱具有的通带和阻带的传输特性来选择发射信号的频率,使声波信号通过钻柱传输或者被衰减掉;当钻柱较长时,传递矩阵法比有限差分法计算的结果更可靠。     

水平井多探头随钻方位伽马测井混合快速数值模拟

针对目前的快速算法仅考虑井轨迹与地层平行,其他方法计算速度有限、难以用于反演或没有考虑地层特征的问题,利用蒙特卡洛方法模拟并建立斜交与平行时方位伽马测井响应之间的函数关系,据此建立仪器与地层斜交时的混合快速正演算法;应用该算法模拟并总结了井轨迹钻入和钻出储层时的多探头方位伽马测井响应特征:水平井轨迹钻入低放射性储层(如砂岩等常规储层)时,上、下方伽马曲线整体呈正"Z"字形特征;钻入高放射性储层(如页岩气等储层)时,两条曲线整体呈反"Z"字形特征;钻出低放射性储层时,两条曲线整体呈倒梯形特征;钻出高放射性储层时,两条曲线整体呈正梯形特征。该算法和模拟结果可为多探头随钻方位伽马测井在页岩气、薄层等非常规储层的实时地质导向工作提供参考。     

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。     

随钻测量中连续波动信息解调技术研究与实现

为了解决随钻测量系统连续波动信息传输问题,设计了一种连续波动信号2DPSK解调方案.分析了随钻测量系统传输特性并建立了数学模型.根据随钻测量系统信息传递特性,对一系列连续信号调制技术进行了分析比较,得出2DPSK信号更加适用于井下连续波动信息的调制.对井下噪声干扰类型与来源进行分析,确定了利用数字滤波器算法实现连续波动信息解调系统的去噪.根据以上分析,提出了MWD的2DPSK解调系统的硬件实现方案,并利用FPGA对连续波动信息实现了解调.解调结果表明,在白噪声信道下,解调系统可以准确恢复出发送端的调制数据,具有一定的适用性.      

拉索应力波传播速度与能量衰减特性试验研究

通过在单根钢丝、无张力索及张拉索上进行不同声源的声发射试验,分别获得了应力波在不同传播介质中的首波波速、能量衰减规律及频谱变化情况.结果表明:单根钢丝上的首波波速接近圆杆一阶纵波理论值,拉索中的首波波速则略小于钢丝;索中能量衰减,受张拉力影响,张紧的拉索能量衰减要远小于无张力索,实桥拉索可采用0.447这一实测能量衰减因子进行断丝源的能量反演.     

一种在三轴压力室内测试土样剪切波速的新装置

为了研究土的剪切波速与其三轴剪切试验力学指标之间的关系，依据扭剪振动原理，开发出一种测试三轴压力室内土样剪切波速的传感器，该传感器工作频率达5kHz，比现有同类装置低至1／10左右；体积小、发射能量大，能够测试软粘土和饱和松散砂土试样的剪切波速；测试波形无偏振，它容易与目前各种形式的静、动三轴剪切仪配套，形成剪切波速与剪切三轴联合试验装置，剪切波速测试装置对土样无扰动，测试过程快捷，测试信号稳定，测试波形中无纵波干扰，很容易识别出剪切波的初至时间。     

横波液速的卷积反投影估计

声波测井记录中有关横波速度的估计是目前需要解决的一个难题,原因在于伴随着横波存在着强伪瑞利波(Pseudo-Rayleigh Wave),为了有效地抑制干扰波,突出横波的强度,必须估计测井信号的非色散谱。本文详细讨论了利用CT技术中卷积反投影重建技术估计多道测井记录的非色散谱的算法,并由此进一步得到横波波速的估计。计算机模拟结果表明该算法是有效的,在估计精度上优于传统的相似处理技术。     

岩石加载过程声波波速变化规律实验研究

通过对花岗岩、片麻岩、大理岩和砂岩进行加载,探寻岩石波速随应力变化的响应特征.实验结果表明:花岗岩和片麻岩在线弹性加载阶段,波速-应力呈线性上升;波速达到峰值之后,波速-应力为二次函数非线性变化,再继续加载则岩样发生破坏.大理岩及砂岩在整个加载过程中波速基本保持恒定.依据成岩类型将波速变化分为两种类型:Ⅰ型,波速线性增加—峰值波速—缓慢下降—突然下降(破坏);Ⅱ型,波速不变—突然下降(破坏).在循环荷载作用下,岩石在线弹性加载阶段,波速呈线性上升;当增加到一定载荷,波速突然下降,岩样发生破坏.以上研究表明,在线弹性加载阶段,波速增加主要是密度变化引起的,裂纹萌生、扩展、贯通直接影响波速随应力的...     

基于ANSYS的随钻声波测井隔声体强度分析

利用ANSYS对周期性非轴对称凹槽结构随钻声波测井隔声体上最大等效应力进行了数值计算。建立了凹槽参数与最大等效应力之间关系。数值计算结果表明:凹槽深度、过渡弧半径以及凹槽圆心角大小对随钻声波测井隔声体上最大等效应力影响较大。相关研究结果对设计随钻声波测井隔声体有重要参考价值。     

基于近似流体替代的快速无迭代横波速度预测方法

 横波速度对于储层表征、流体识别具有重要意义。实际测井数据中横波速度信息缺乏,因而横波速度预测已成为岩石物理研究的重要内容。经验回归公式法横波速度预测都是建立在水饱和岩石的基础之上,油气饱和储层横波速度预测需要先对流体进行替代。利用无需横波速度的流体替代方法预测油气储层饱含水时的纵波速度,克服了传统流体替代方法需要横波速度的局限。再借助水饱和岩石纵波速度-横波速度回归关系式实现储层完全饱含水时的横波速度预测。进而通过密度校正,获得储层含油气时的横波速度,建立了一种快速无迭代的横波速度预测方法。将该方法成功地应用于实际测井资料的横波速度预测,预测结果表明,预测精度相对未进行流体替代的预测结果,有较大的提高,说明快速无迭代横波速度预测方法是行之有效的。