倾斜地层下的井孔声场分析及声速校正图版制作

理解声波在倾斜井孔下的传播规律,对于准确获得目的层真速度有着至关重要的作用。通过有限差分和几何声学分析方法对比了倾斜地层下纵横波首波速度的变化规律,旨在建立倾斜地层下的声速校正图版。研究结果表明,当倾斜地层速度"上低下高"时,从全波中得到的声波速度不再是地层的真实速度,均大于目的层真速度。尤其是当地层界面倾角大于45°时,即便是源距超过了4 m,仍对首波速度有影响,必须对其校正。相反,当倾斜地层速度"上高下低"时,任何源距和地层倾角下的视速度值都接近目的层真速度,可以不予校正。根据以上分析,建立了倾斜地层下的声速校正图版,并指出下层速度的变化对于校正图版有着较大影响,源距的变化对于图版影响很小,在不同源距下可以使用同一个图版。      

纵波速度径向层析成像分析

钻井会造成近井壁附近岩石的声学性质改变,为研究纵波径向探测特性,本文使用径向柱状分层模型,应用二维轴对称有限差分法详细考察了过渡带厚度、声源频率以及接收器源距变化下,单极子测井响应的变化特征,并采用慢度-时间相关法研究了不同条件下所测量到的声速变化。最后基于射线理论,分析了不同条件下的首波到时变化特征。基于地层速度逐渐增加的模型表明,纵波的径向探测特性受源距影响较大,通过不同源距信号的组合,可以实现对近井壁纵波速度进行层析成像。     

偶极子声源在径向厚度有限的模拟地层井孔中激发的声场

利用实轴积分法对偶极子声源在径向厚度有限的模拟地层井孔中激发的声场进行了数值模拟,考察了不同声源、源距、模拟地层半径和最外层吸声介质对井内声场的影响。数值计算结果表明:对于偶极子声源,如果模拟地层为声速较低的泥岩,无论最外层吸声介质为流体还是固体,在源距为3.0～4.064 m时,模拟地层半径为1.2 m就能保证刻度井中的"初至波"不受模拟地层外边界的影响;若要使声波全波列的主要部分不受该界面的影响,则模拟地层的半径需要更大;如果模拟地层为声速很高的白云岩,最外层吸声材料宜使用声阻抗合适的固体介质,即使这样,模拟地层半径还需达到2.6 m。这些结果可为模块地层声速刻度井的构建提供理论参考。     

用声波方程对海底地层回波数据进行逐层折射校正成像

用地层剖面仪加一条拖曳水听器阵组成的海底地层测量系统采集海底地层广角回波数据，对广角回波数据进行共深度点叠加得到的叠加剖面可用于地质解释。当海底地层声速有横向变化时，由于波的折射效应的影响，叠加剖面不能真实反映海底下地层构造的情况，应用于地质解释很可能会导致错误的结果。在已知海底地层声速的情况下，用声波方程Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ积分方法对叠加数据进行正反向两次波场延拓，可消除上伏地层声速横向变化引起下伏地层回波波场的畸变，获得更精确反映海底下地层构造的声波图像。     

海底任意倾斜层的声速测量(T~2-X~2法的分析)

海底地层声速的测量系统由地层剖面仪加一条拖曳水听器阵组成。在地层界面为任意倾斜的情况下,按照T~2-X~2法的原理对共深度点的回波数据进行计算是测量地层声速的基本方法。根据地层声速和阵移速度之间关系的一般表达式,结合对各界面的正射线的几何分析,导出了计算海底下各层声速的方程式,并且讨论了用简便的迭代法求解这些方程式的有关问题。用T~2-X~2法测量声速的误差主要来源于:回波时距曲线偏离理想的双曲线,水听器阵拖曳速度不稳定和回波到达时间的随机漂移。通过分析,得到了相应的误差估计公式。由此,也为正确决定测量系统的设计参数提供了依据。     

孔隙地层井壁上的声波首波及其诱导电磁场的原因

声波测井时孔隙地层中的声波首波平行于井轴沿井壁传播，它既有轴向位移分量，又有垂直于井壁的位移分量.这种以快纵波速度传播的波, 不仅含有由快、慢纵波势给出的梯度场,而且还含有由横波势给出的旋度场.慢纵波势的梯度是渗流位移首波的主要构成成分, 也是声电效应测井响应中存在伴随声波首波电场的主要原因.首波包含有旋度位移场，是存在伴随声波首波磁场的原因. 关键词： 孔隙介质 声波首波 诱导电磁场 测井     

浅海起伏海面下气泡层对声传播的影响

分析了起伏海面下风浪引起的气泡层对海面反射损失和对声传播的影响.一方面,气泡层会改变原来水中的声速剖面;另一方面,气泡层会对声波产生散射和吸收作用.考虑以上两方面的因素,分析了不同风速下气泡层对海面反射损失和声传播损失的影响,仿真发现,在风速大于10 m/s时,对于2 k Hz以上频率时气泡层对小掠射角下海面反射损失的影响不可忽视.在给定的水声环境中,当声源深度和接收深度都为7 m时,风速为16 m/s的风浪下生成的气泡层,在10 km处对3 k Hz的声传播损失的影响达到8.1 d B.当声源深度和接收深度都为18 m时,风速为16 m/s的风浪下生成的气泡层,在10 km处对3 k Hz的声传播损失的影响达到4 d B.     

水下弹性圆柱的共振散射

当声波频率与水下弹性圆柱的某一模式的共振频率相符时,圆柱受声波激励产生的共振振动向周围介质辐射的声波最强。国内、外研究表明,对一般的金属圆柱而言(其弹性纵波与切变波速度大于水中声速),在与入射波方向相反的方向上,由于这种辐射声波与圆柱表面的几何反射波位相相反,因此两者干涉的结果形成了在共振频率上出现反向散射声振辐的极小值。本文揭示了一种新的情况,即对于弹性切变波波速小于水中声速的一种材料做成的圆柱体,无论是理论计算和实验测量,均表明在共振频率上出现反向散射振幅的极大值。     

一种过套管双源反激声波测井方法

套管井胶结差时,地层声速的测量是一个很重要的测井难题。为解决这一难题,提出了一种过套管双源反激声波测井方法,从数据采集上压制套管波,增强地层波的信噪比。模拟计算了这种情况下双源反激的测井声波波形,并在实验室制作了1:10的套管模型井,进行了物理模拟实验。计算结果表明利用该方法可以有效压制套管波,并能清晰地识别出地层纵波。对实测波形的分析表明,实验条件下采用双源反激方法套管波幅度能够被压制到单源激励时的0.12倍,有效提高了地层波的信噪比,并能有效提取地层波的速度。理论和物理模拟结果验证了该方法的可行性,为其工程应用奠定了基础。     

一种过套管双源反激声波测井方法

套管井胶结差时,地层声速的测量是一个很重要的测井难题。为解决这一难题,提出了一种过套管双源反激声波测井方法,从数据采集上压制套管波,增强地层波的信噪比。模拟计算了这种情况下双源反激的测井声波波形,并在实验室制作了1:10的套管模型井,进行了物理模拟实验。计算结果表明利用该方法可以有效压制套管波,并能清晰地识别出地层纵波。对实测波形的分析表明,实验条件下采用双源反激方法套管波幅度能够被压制到单源激励时的0.12倍,有效提高了地层波的信噪比,并能有效提取地层波的速度。理论和物理模拟结果验证了该方法的可行性,为其工程应用奠定了基础。