刻槽对随钻声波测井仪声学性能的影响
发布时间：2021-02-11 15:55
近年来,随钻测井技术发展迅猛,广泛应用于深海和陆地油气勘探,但是随钻声波测井面临特殊的困难。其中之一就是单极声源会激发出沿着钻铤传播的钻铤波。由于钻铤波和地层折射纵波到时相近,且钻铤波的幅值远大于地层折射纵波的幅值,这就导致钻铤波掩盖了地层折射纵波,无法获取地层的纵波信息。为了能够削弱钻铤波对地层信息测量的影响,目前随钻测井仪器大多采用在钻铤外表面刻槽的方式降低钻铤波的干扰。本文利用有限元软件Abaqus计算随钻声波测井声场,研究钻铤表面刻槽对随钻声波测井全波波形的影响。首先,使用实轴积分法和有限元法分别进行理论模拟和数值模拟,计算了膨胀点声源下电缆声波测井声场的全波波形。通过对两种结果的对比,验证了有限元软件在计算井孔声场问题时的正确性。随后,以置于井孔的未刻槽钻铤为对象,利用有限元软件建模计算发射器位于钻铤表面时随钻声波测井的响应波形,并采用时间慢度相关法处理全波阵列,对随钻全波中的波群进行了详细分析。结果表明,钻铤波幅度大、延时长,掩盖了地层纵波信号,必须想办法削弱钻铤波。论文的重点在于利用有限元软件分析刻槽后随钻声波测井声场。首先计算了外刻槽情况下的随钻声波测井声场。在钻铤外表...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电缆声波测井理论模型
图 2-2 随钻声波测井模型的基础上推导随钻测井声场的解析表达声波测井中钻铤占据了井孔的大部分空各层依次为钻铤内流体、钻铤、钻铤外流移的势函数可以写为： 0 , , , ( ) cos I Iz n n fnr k A I r n 移势函数写为： 0, , , co C C C Cz n n p n n pn k A I r B K r 0, , , sin C C C Cz n n s n n sn k C I r D K r 0, , , co C C C Cz n n s n n sn k E I r F K r 流体中的位移势函数写为：
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文- 27 -图3-1 电缆声波测井有限元计算模型为了验证有限元软件 Abaqus 模拟声场问题的正确性，同样计算了电缆声波测井声场的全波波形。有限元计算模型如图 3-1 所示，参数如表 3-1 所示。有限元计算参数与上章实轴积分法计算参数保持一致。表 3.1 理想充液井孔的模型参数半径(m) 杨氏模量(GPa) 泊松比 体积模量(GPa)井内流体 0.1 - - 2.25快速地层 1 40 0.28 -慢速地层 1 9.72 0.35 -有限元建模时，采用轴对称模型，地层选用轴对称固体单元 CAX4R，流体选用声学单元 ACAX4R。对于地层的边界部分使用的是轴对称固体无限单元CINAX4，该单元的正确使用需要在 inp 文件中修改；流体的边界使用的无反射边界。声压源的大小为 1000，幅值仍选取余弦包络脉冲函数，添加在井孔中心。有限元计算时，网格的尺寸会影响计算的精确度，网格应满足10 min maxr V f 。minV 是最小波速
【参考文献】：
期刊论文
[1]地层波速的电缆和随钻动电测井实验研究[J]. 王军,胡恒山,关威,李惠,郑晓波,杨玉峰. 地球物理学报. 2017 (02)
[2]一种刻槽式随钻声波测井隔声体的理论与实验研究[J]. 苏远大,庄春喜,唐晓明,黑创,许松,李振,杨喜龙. 地球物理学报. 2016(12)
[3]随钻声波测井FDTD模拟及钻铤波传播特性研究[J]. 杨玉峰,关威,崔乃刚,胡恒山,郑晓波. 地球物理学报. 2016(01)
[4]周期性非轴对称孔槽结构隔声性能数值模拟研究[J]. 刘彬,王芳,陈德华,车承轩. 应用声学. 2012(05)
[5]随钻声波测井钻铤模式波衰减规律研究与隔声体设计[J]. 苏远大,庄春喜,唐晓明. 地球物理学报. 2011(09)
[6]周期性轴对称凹槽结构隔声特性数值模拟[J]. 闫向宏,苏远大,孙建孟,庄春喜,张美玲. 计算物理. 2010(06)
[7]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[J]. 杨勇,车小花,李俊,张菲. 中国石油大学学报(自然科学版). 2009(03)
[8]MPAL多极子阵列声波测井的应用[J]. 熊孝云,朱爱民,罗涛,程建,邢玉征,王慧. 国外测井技术. 2009(02)
[9]国内随钻测量技术引进及现场应用[J]. 石元会,刘志申,葛华,阳飞. 国外测井技术. 2009(01)
[10]APX随钻声波测井仪简介[J]. 林楠. 录井工程. 2007(04)
博士论文
[1]单极和偶极随钻声波测井理论模拟与分波传播特性研究[D]. 郑晓波.哈尔滨工业大学 2017
[2]多孔介质声学模型与多极源声电效应测井和多极随钻声测井的理论与数值研究[D]. 崔志文.吉林大学 2004
本文编号：3029353
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电缆声波测井理论模型
图 2-2 随钻声波测井模型的基础上推导随钻测井声场的解析表达声波测井中钻铤占据了井孔的大部分空各层依次为钻铤内流体、钻铤、钻铤外流移的势函数可以写为： 0 , , , ( ) cos I Iz n n fnr k A I r n 移势函数写为： 0, , , co C C C Cz n n p n n pn k A I r B K r 0, , , sin C C C Cz n n s n n sn k C I r D K r 0, , , co C C C Cz n n s n n sn k E I r F K r 流体中的位移势函数写为：
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文- 27 -图3-1 电缆声波测井有限元计算模型为了验证有限元软件 Abaqus 模拟声场问题的正确性，同样计算了电缆声波测井声场的全波波形。有限元计算模型如图 3-1 所示，参数如表 3-1 所示。有限元计算参数与上章实轴积分法计算参数保持一致。表 3.1 理想充液井孔的模型参数半径(m) 杨氏模量(GPa) 泊松比 体积模量(GPa)井内流体 0.1 - - 2.25快速地层 1 40 0.28 -慢速地层 1 9.72 0.35 -有限元建模时，采用轴对称模型，地层选用轴对称固体单元 CAX4R，流体选用声学单元 ACAX4R。对于地层的边界部分使用的是轴对称固体无限单元CINAX4，该单元的正确使用需要在 inp 文件中修改；流体的边界使用的无反射边界。声压源的大小为 1000，幅值仍选取余弦包络脉冲函数，添加在井孔中心。有限元计算时，网格的尺寸会影响计算的精确度，网格应满足10 min maxr V f 。minV 是最小波速
【参考文献】：
期刊论文
[1]地层波速的电缆和随钻动电测井实验研究[J]. 王军,胡恒山,关威,李惠,郑晓波,杨玉峰. 地球物理学报. 2017 (02)
[2]一种刻槽式随钻声波测井隔声体的理论与实验研究[J]. 苏远大,庄春喜,唐晓明,黑创,许松,李振,杨喜龙. 地球物理学报. 2016(12)
[3]随钻声波测井FDTD模拟及钻铤波传播特性研究[J]. 杨玉峰,关威,崔乃刚,胡恒山,郑晓波. 地球物理学报. 2016(01)
[4]周期性非轴对称孔槽结构隔声性能数值模拟研究[J]. 刘彬,王芳,陈德华,车承轩. 应用声学. 2012(05)
[5]随钻声波测井钻铤模式波衰减规律研究与隔声体设计[J]. 苏远大,庄春喜,唐晓明. 地球物理学报. 2011(09)
[6]周期性轴对称凹槽结构隔声特性数值模拟[J]. 闫向宏,苏远大,孙建孟,庄春喜,张美玲. 计算物理. 2010(06)
[7]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[J]. 杨勇,车小花,李俊,张菲. 中国石油大学学报(自然科学版). 2009(03)
[8]MPAL多极子阵列声波测井的应用[J]. 熊孝云,朱爱民,罗涛,程建,邢玉征,王慧. 国外测井技术. 2009(02)
[9]国内随钻测量技术引进及现场应用[J]. 石元会,刘志申,葛华,阳飞. 国外测井技术. 2009(01)
[10]APX随钻声波测井仪简介[J]. 林楠. 录井工程. 2007(04)
博士论文
[1]单极和偶极随钻声波测井理论模拟与分波传播特性研究[D]. 郑晓波.哈尔滨工业大学 2017
[2]多孔介质声学模型与多极源声电效应测井和多极随钻声测井的理论与数值研究[D]. 崔志文.吉林大学 2004
本文编号：3029353
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