裸眼井等离子体声源反射声场影响因素
发布时间：2021-04-17 13:26
随着石油等能源需求的增长,需要对地层构造及地质体进行探测。但传统声波测井和地震勘探无法兼顾探测分辨率和探测深度,本文提出了一种基于等离子体冲激声源的声波深探测技术,可以发射高功率、高能量的冲激波,探测较远处的地质构造体。本文首先介绍了声波深探测技术的基本理论,推导出冲激波的波动方程以及裸眼井等离子体冲激声源的声场积分表达式。然后数值模拟井下声波深探测的模型,与实轴积分法计算的解比较,验证使用数值模拟法的可行性。接下来利用数值模拟方法,探究声源发射频率、地质界面倾角、地质界面水平间距、井孔直径对反射声场的影响,得到:各个井径下的优选发射频率;井径与优选频率的关系;常规源距可满足探测要求;改变随钻工具角度可实现全方位探测。最后研究了有无裂缝、与井轴垂直裂缝以及不同倾角交错裂缝的声场,得到:裂缝对波幅波形的影响和不同厚度裂缝下各种波的变化规律。为后续井下声波深探测的实际应用和设计提供了理论基础和指导。
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
声波深探测技术基本原理图
7往常的声波测井中，大量的应用了滑行纵波、滑行横波、斯通利波、伪瑞利波对井外地质构造进行评价。可是，当等离子体冲激声源发射的冲激声波向井外无限大地层扩散时，还会有纵波和横波进入地层界面。在界面处发生反射现象和折射现象后，会形成反射波以及模式转换波，反射波包括反射纵波和反射横波，模式转换波包括纵波-横波转换和横波-纵波转换。这些波信号经过在地层中的传导，有一部分会被井内的接收器阵列所接收。通过对接收到的波信号数据处理分析，即可进行地质评价得到地层界面的方位角度等信息，还可以对井下地质成像。接收器接收到的信号实际上不仅包含了反射波信号，还包含了直达波信号，它是一个全波列信号。反射波经过地层传播扩散发生衰减较大，所以对于直达波而言，它十分的衰弱。所以，后续往往需要对全波列做大量的处理工作，例如F-K滤波、中值滤波等波场分离处理、以及Radon变换、Kirchhoff偏移等偏移叠加处理，从而提取出反射波进行更深入的研究。2.2声波深探测实轴积分法理论图2-2井孔柱坐标图2-2为裸眼井声波深探测的一个理想的柱坐标系数学模型图，主要包括了充液裸眼井、井外无限大均匀地层、等离子体冲激声源和接收器阵列。以便于模型更容易讨论研究，在这个数学模型中建立了柱坐标系（r，，z）。声波探测需要用到的声波测量仪器包括等离子体冲激声源和接收阵列，等离子体声源位于坐标原点处。该套声波测量仪器总是处于充满泥浆的井中，所以在数学模型中有一个充满液体的裸眼井，裸眼井半径为a，并且向着z轴方向无限延伸，z轴与
13到的其产生的基本原理就是使用大功率的高压脉冲放电。该平台发生装置主要包括四个系统：充电系统、放电系统、触发控制系统和数据采集系统。充电系统连接交流电源经过调压、升压给电容器储能充电。当电容器的电容充到设定的参数时，触发控制系统运行，产生的高电压脉冲使放电开关开启。此时放电系统工作，经过放电电极之间的间隙在水介质中高压放电。使用数据采集系统，全程对等离子体声源产生的信号实时记录采集。2.4.2声源函数如图2-3是等离子体冲激声源在发射频率为1kHz时的波形图。图2-3等离子体冲激声源1kHz时的波形图对实验采集的数据进行处理，可以得到等离子体冲激声源函数的表达式如下：s=0，1.3×102()，<+1/9.9×102()，+1/<+2/6×102()，+2/<+3/3.5×102()，+3/<+4/0，≥+4/（2-25）式中，的值为1.8×10，是声源的发射主频率。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于反射声波测井有限元方法的井旁裂缝分布特征[J]. 闫怡飞,赵云,宋胜利,暴喜涛,周晓奇,赵垒,闫相祯. 中国石油大学学报(自然科学版). 2018(03)
[2]方位远探测反射声波成像测井仪器[J]. 李国英,柴细元,鞠晓东,乔文孝,嵇成高,韩明明,李卫强. 测井技术. 2018(02)
[3]微裂缝对致密多孔介质中气体渗流的影响机制[J]. 赵建林,姚军,张磊,杨永飞,孙海,孙致学,白玉湖. 中国石油大学学报(自然科学版). 2018(01)
[4]交叉偶极各向异性快速处理新方法[J]. 刘开明,唐晓明,庄春喜. 地球物理学进展. 2018(02)
[5]Sonic Scanner声波扫描测井在碳酸盐岩储层裂缝有效性评价中的应用——以四川盆地震旦系为例[J]. 谢冰,白利,赵艾琳,张红英,王玥. 岩性油气藏. 2017(04)
[6]岩溶型碳酸盐岩储层中缝洞复合体及其油气地质意义[J]. 金强,程付启,田飞. 中国石油大学学报(自然科学版). 2017(03)
[7]XMAC接收板的常见故障与排除[J]. 杨怀韬. 石油管材与仪器. 2016(06)
[8]相控圆弧阵声源在TI地层井孔中产生的声场[J]. 王瑞甲,乔文孝. 声学学报. 2016(03)
[9]偶极声源在裸眼井及套管井外的横波辐射特征[J]. 曹景记,唐晓明,魏周拓. 地球物理学报. 2014(05)
[10]水平裂隙发育储层垂直井声波测井响应研究[J]. 许孝凯,刘美杰,孙超囡,熊宇,周朋飞. 物探化探计算技术. 2013(03)
博士论文
[1]声反射成像测井仪器仿真及波形处理技术研究[D]. 何峰江.石油大学（北京） 2005
硕士论文
[1]基于有限元方法的海洋声传播特性研究[D]. 朱军.浙江海洋大学 2019
[2]U型连通井中目标套管的探测方法研究[D]. 王丽娟.西安石油大学 2019
[3]三维地震波模拟中有限差分法与伪谱法的对比研究[D]. 孙献果.武汉大学 2018
[4]基于声波有限元的页岩气储层微裂缝分布规律研究[D]. 赵云.中国石油大学(华东) 2017
[5]套管井外远探测声场的辐射特性研究[D]. 曹景记.中国石油大学(华东) 2014
[6]偶极横波远探测声波测井资料处理方法的应用研究[D]. 燕菲.中国石油大学(华东) 2014
[7]反射声波测井资料处理方法研究[D]. 孙锋.中国石油大学 2011
[8]声波测井径向探测深度及影响因素研究[D]. 张廷全.天津大学 2009
[9]川中公山庙构造沙一段储层裂缝预测及裂缝孔隙度数值评价[D]. 刘莉萍.西南石油学院 2004
本文编号：3143529
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
声波深探测技术基本原理图
7往常的声波测井中，大量的应用了滑行纵波、滑行横波、斯通利波、伪瑞利波对井外地质构造进行评价。可是，当等离子体冲激声源发射的冲激声波向井外无限大地层扩散时，还会有纵波和横波进入地层界面。在界面处发生反射现象和折射现象后，会形成反射波以及模式转换波，反射波包括反射纵波和反射横波，模式转换波包括纵波-横波转换和横波-纵波转换。这些波信号经过在地层中的传导，有一部分会被井内的接收器阵列所接收。通过对接收到的波信号数据处理分析，即可进行地质评价得到地层界面的方位角度等信息，还可以对井下地质成像。接收器接收到的信号实际上不仅包含了反射波信号，还包含了直达波信号，它是一个全波列信号。反射波经过地层传播扩散发生衰减较大，所以对于直达波而言，它十分的衰弱。所以，后续往往需要对全波列做大量的处理工作，例如F-K滤波、中值滤波等波场分离处理、以及Radon变换、Kirchhoff偏移等偏移叠加处理，从而提取出反射波进行更深入的研究。2.2声波深探测实轴积分法理论图2-2井孔柱坐标图2-2为裸眼井声波深探测的一个理想的柱坐标系数学模型图，主要包括了充液裸眼井、井外无限大均匀地层、等离子体冲激声源和接收器阵列。以便于模型更容易讨论研究，在这个数学模型中建立了柱坐标系（r，，z）。声波探测需要用到的声波测量仪器包括等离子体冲激声源和接收阵列，等离子体声源位于坐标原点处。该套声波测量仪器总是处于充满泥浆的井中，所以在数学模型中有一个充满液体的裸眼井，裸眼井半径为a，并且向着z轴方向无限延伸，z轴与
13到的其产生的基本原理就是使用大功率的高压脉冲放电。该平台发生装置主要包括四个系统：充电系统、放电系统、触发控制系统和数据采集系统。充电系统连接交流电源经过调压、升压给电容器储能充电。当电容器的电容充到设定的参数时，触发控制系统运行，产生的高电压脉冲使放电开关开启。此时放电系统工作，经过放电电极之间的间隙在水介质中高压放电。使用数据采集系统，全程对等离子体声源产生的信号实时记录采集。2.4.2声源函数如图2-3是等离子体冲激声源在发射频率为1kHz时的波形图。图2-3等离子体冲激声源1kHz时的波形图对实验采集的数据进行处理，可以得到等离子体冲激声源函数的表达式如下：s=0，1.3×102()，<+1/9.9×102()，+1/<+2/6×102()，+2/<+3/3.5×102()，+3/<+4/0，≥+4/（2-25）式中，的值为1.8×10，是声源的发射主频率。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于反射声波测井有限元方法的井旁裂缝分布特征[J]. 闫怡飞,赵云,宋胜利,暴喜涛,周晓奇,赵垒,闫相祯. 中国石油大学学报(自然科学版). 2018(03)
[2]方位远探测反射声波成像测井仪器[J]. 李国英,柴细元,鞠晓东,乔文孝,嵇成高,韩明明,李卫强. 测井技术. 2018(02)
[3]微裂缝对致密多孔介质中气体渗流的影响机制[J]. 赵建林,姚军,张磊,杨永飞,孙海,孙致学,白玉湖. 中国石油大学学报(自然科学版). 2018(01)
[4]交叉偶极各向异性快速处理新方法[J]. 刘开明,唐晓明,庄春喜. 地球物理学进展. 2018(02)
[5]Sonic Scanner声波扫描测井在碳酸盐岩储层裂缝有效性评价中的应用——以四川盆地震旦系为例[J]. 谢冰,白利,赵艾琳,张红英,王玥. 岩性油气藏. 2017(04)
[6]岩溶型碳酸盐岩储层中缝洞复合体及其油气地质意义[J]. 金强,程付启,田飞. 中国石油大学学报(自然科学版). 2017(03)
[7]XMAC接收板的常见故障与排除[J]. 杨怀韬. 石油管材与仪器. 2016(06)
[8]相控圆弧阵声源在TI地层井孔中产生的声场[J]. 王瑞甲,乔文孝. 声学学报. 2016(03)
[9]偶极声源在裸眼井及套管井外的横波辐射特征[J]. 曹景记,唐晓明,魏周拓. 地球物理学报. 2014(05)
[10]水平裂隙发育储层垂直井声波测井响应研究[J]. 许孝凯,刘美杰,孙超囡,熊宇,周朋飞. 物探化探计算技术. 2013(03)
博士论文
[1]声反射成像测井仪器仿真及波形处理技术研究[D]. 何峰江.石油大学（北京） 2005
硕士论文
[1]基于有限元方法的海洋声传播特性研究[D]. 朱军.浙江海洋大学 2019
[2]U型连通井中目标套管的探测方法研究[D]. 王丽娟.西安石油大学 2019
[3]三维地震波模拟中有限差分法与伪谱法的对比研究[D]. 孙献果.武汉大学 2018
[4]基于声波有限元的页岩气储层微裂缝分布规律研究[D]. 赵云.中国石油大学(华东) 2017
[5]套管井外远探测声场的辐射特性研究[D]. 曹景记.中国石油大学(华东) 2014
[6]偶极横波远探测声波测井资料处理方法的应用研究[D]. 燕菲.中国石油大学(华东) 2014
[7]反射声波测井资料处理方法研究[D]. 孙锋.中国石油大学 2011
[8]声波测井径向探测深度及影响因素研究[D]. 张廷全.天津大学 2009
[9]川中公山庙构造沙一段储层裂缝预测及裂缝孔隙度数值评价[D]. 刘莉萍.西南石油学院 2004
本文编号：3143529
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/benkebiyelunwen/3143529.html
