具有表面弛豫的液体自扩散的Monte Carlo模拟

研究多孔介质中液体的自扩散行为能获得介质的微观结构信息,有助于了解介质中液体的传输性质.以具有不同孔隙大小的无限长圆柱体模型中的液体为对象,采用Monte Carlo随机行走方法,模拟存在表面弛豫时液体的自扩散系数和核自旋磁化强度随时间的变化,导出将NMR弛豫参数和随机行走参数联系在一起的表达式.结果表明：在快扩散区,液体的核自旋磁化强度随弛豫时间呈单指数衰减,且自扩散系数在短时情况下独立于表面弛豫率;在慢扩散区,液体的核自旋磁化强度衰减和自扩散系数在短时情况下均与表面弛豫率无关.模拟结果与理论分析相吻合,可用于求解介质的表面积与体积之比及孔径大小等结构信息.     

具有表面弛豫的液体自扩散的M0nte Carlo模拟

研究多孔介质中液体的自扩散行为能获得介质的微观结构信息,有助于了解介质中液体的传输性质.以具有不同孔隙大小的无限长圆柱体模型中的液体为对象,采用Monte Cado随机行走方法,模拟存在表面弛豫时液体的自扩散系数和核自旋磁化强度随时间的变化,导出将NMR弛豫参数和随机行走参数联系在一起的表达式.结果表明:在快扩散区,液体的核自旋磁化强度随弛豫时间呈单指数衰减,且自扩散系数在短时情况下独立于表面弛豫率;在慢扩散区,液体的核自旋磁化强度衰减和自扩散系数在短时情况下均与表面弛豫率无关.模拟结果与理论分析相吻合,可用于求解介质的表面积与体积之比及孔径大小等结构信息.     

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     

一种太赫兹脉冲探测芯片性能分析

针对一种已经完成模拟设计、工艺研究及成品开发,且线度仅为百μm量级的太赫兹脉冲热载流子探测芯片展开了几何参数及电参数测试,并对其性能进行了分析探讨。结果表明:探测芯片具有较小的几何加工偏差和良好的欧姆接触效果;模拟计算的结果表明这种量级几何加工偏差对相对灵敏度影响可以忽略;综合分析各种测试测量结果,进一步验证了芯片开发工艺和测试结果的有效性。     

古埃磁天平法研究ε-Fe_3N磁性液体的磁化率和饱和磁化强度

本文将古埃磁天平法测量ε-Fe_3N磁性液体的磁化率和饱和磁化强度增设为物理实验中的设计性、研究性实验项目,通过实验过程中直接感知梯度磁场中ε-Fe_3N磁性液体磁增重的变化,学生能深刻理解磁化率和饱和磁化强度的物理内涵,引领学生进行自主学习。低磁场强度83H_0332kA/m范围内,磁性液体以恒定的磁化率磁化;近饱和磁场强度H_0332kA/m范围内,磁性液体磁化达到饱和,饱和磁化强度Ms为常数。随载液质量增加,3种磁性液体的磁化率和饱和磁化强度逐渐减小。与振动样品磁强计相比,古埃磁天平测试的饱和磁化强度稍偏低,相对误差小于2%,说明古埃磁天平法测量精度较高,适用于测试磁性材料的磁化率和饱和磁化强度。     

多头螺旋槽管壁面液膜掺混时的流动状态

本文通过建立小流量液体在水平螺旋槽管外壁面液膜强化传热的拟线性模型,得到了壁面液膜发生流体掺混时液膜的厚度分布,并分析了相邻槽道间发生流体掺混的条件,以及发生流体掺混时液膜的形成过程。结果表明:多头螺旋槽管能够提供一个合适的几何倾斜表面,使得液体不仅能够沿着螺旋槽道流动,而且可以越过槽道的前后缘边界汇入下一个槽道,各螺旋槽道之间发生流体的相互掺混,即实现了二次分布,液膜厚度较掺混前更薄且分布更均匀。     

同轴任意槽形周期圆波导慢波结构色散特性的研究

用阶梯近似的方法分析任意槽形加载的圆波导慢波系统，利用各阶梯相邻面的导纳匹配条件 以及中心互作用区与加载区的场匹配条件，获得了任意槽形加载周期慢波结构的统一色散方 程. 利用该色散方程，得到色散特性与CST MWS仿真软件模拟结果良好符合. 分别求解几种 特殊槽形加载慢波结构的色散特性及耦合阻抗，其中，三角形结构色散和耦合阻抗均最弱， 而倒梯形结构色散最强，耦合阻抗最大. 关键词： 任意槽形 慢波结构 色散特性 行波管     

毛细管法测定液体粘滞系数的一种装置

在用毛细管法测定液体的粘滞系数的实验中,现有仪器为保证毛细管两端压强差恒定,一般都采用了一个恒压液槽,恒压液槽上有进液口和溢液口,因此需要液源和收集溢液的容器,给实验带来许多麻烦。我们利用虹吸原理,设计了一种测定液体粘滞系数的装置,该装置采用一漂浮支架     

相关固井质量的声波测井仪器刻度和标定*

目前,中海油服已经建成了一批用于固井质量和套损检测的刻度井,刻度井群可以物理模拟不同的套管规格、水泥密度以及不同的水泥胶结状况等,可用于实现对固井质量和套损检测的声波测井仪器进行系统的标定和测试。以刻度井群中用于标定仪器在高密度和中密度水泥套管井中测量性能的应用为例,介绍了依据高精度的超声扫描、数值模拟和实际仪器的测试结果,初步实现对固井质量检测中常用的声幅-变密度测井(CBL/VDL)和扇区水泥胶结测井(SBT)仪器进行定量刻度和标定的步骤和方法。研究工作表明,质量测试可以掌握刻度井中各组成部分的声学物理参数以及胶结质量,在此基础上结合数值模拟和实际仪器的测量响应,可基本实现待测仪器工作性能的标定。     

磁液变形镜的镜面动力学建模和实验验证

磁性液体是磁性纳米微粒分散在基液中形成的具有磁性又具有流动性的稳定胶体.磁性液体的流动性会随着周围磁场的变化而改变,基于磁性液体的变形镜的反射镜面通过液面下方驱动器阵列所产生的局部扰动磁场而变形.磁性液体变形镜与传统的变形镜相比,具有镜面连续平滑、变形行程大、制造成本低、易扩展等优点.本文以基于方形驱动器阵列的磁液变形镜为例,考虑磁性液体受重力场、电场、磁场多物理场耦合的作用,在笛卡尔坐标系中建立了磁液变形镜的动力学模型;然后基于推导出的理论模型,设计了磁液变形镜的结构和参数,并用MATLAB,COMSOL Multiphysics和Tracepro软件联合仿真了磁液变形镜镜面响应性能;最后搭建基于磁液变形镜原型样机的自适应光学系统,测试了磁液变形镜的镜面响应线性度和动力学特性,实验结果验证了所建模型的准确性和磁液变形镜面形控制性能.     

偶极子声波测井仪发射声系性能快速检测方法*

该文提出了一种针对偶极子声波测井仪发射声系性能进行快速检测的方法。通过实验测量方法,采用专门设计的简易装置测量偶极子声波测井仪发射声系激发的声场波形,并提取声场强度、声源主频以及空间分布对称性等特征参数。如果准确掌握了仪器处于完好状态时的这些特征参数,以此为参考依据与实验测量结果进行对比,通过设定可接受的相对偏差,就可完成对偶极子声波测井仪发射声系性能的快速评价。相对于现有的声波测井仪器检测方法,该方法具有高效、便捷的优势,便于在测井前线基地应用。     

CBMT第二界面成像理论和实验研究

长期以来,固井质量测井主要利用声波法探测水泥环第一界面进而评价固井质量,水泥环第二界面是水泥封隔系统的最薄弱环节,其胶结状况评价则一直是固井质量评价的重大难点,通常只能根据声波变密度测井曲线进行定性评价,第二界面胶结评价是测井追求的目标。该文在中海油服自主研发的扇区水泥胶结成像测井仪器CBMT基础上,利用CBMT仪器测量的贴壁全波波形,采取系统的数值模拟配以适当的实验室物理模拟相结合的方式,研究了利用水泥环外侧反射波进行第二界面胶结状况评价的技术可行性及影响因素,得出了在CBMT仪器贴壁全波波形中,来自于水泥环外侧的反射波幅度与第二界面胶结差扇区大小关系明显,利用其对水泥环第二界面胶结状况进行评价是可行的结论,并对第二界面胶结差扇区分辨率、适应的水泥环厚度及地层条件进行了探讨。     

关于岩石三阶弹性常数的超声测量方法

油气储层岩石的三阶弹性常数反映了该岩石的速度应力敏感性,是利用声波测井或地震资料进行原位地应力反演的基本参数。本文阐述了利用声弹性理论在实验室测量岩石三阶弹性常数的原理与方法,并给出了部分实验结果。这些参数将为研究声波在预应力声场中传播规律的提供基础数据,同时也为定量分析利用交叉偶极声波测井评价地应力的精度提供了依据。不同岩石的三阶弹性常数较大差异表明,通过速度各向异性进行应力反演时必须考虑岩石本身非线性的差异。     

横波速度径向层析成像方法及应用研究

近来三维声波成像技术的一个重要进展是利用偶极子弯曲波反演地层径向横波速度剖面。确定地层径向横波速度变化对评价井壁稳定性、估算地应力和优化油藏生产等有着重要的意义。偶极横波测井激发的弯曲波低频探测较深,高频探测较浅,本文根据偶极弯曲波的频散特征,采用约束反演的方法求取地层径向横波速度变化。在实际测井中,经常会遇到偶极子弯曲波的频散曲线在高频时缺失或者不准确的情况,这会使约束反演方法产生误差。针对这一现象,本文提出利用理论频散数据进行高频约束,并通过数值模拟验证了改进后约束反演方法的正确性。本文给出了一个致密气层的横波速度径向剖面综合应用实例,发现地层径向横波速度变化程度与岩石脆性有很好的对应关系,最终的压裂效果由压前、压后正交偶极横波各向异性的变化得到了印证,压裂后油气产量提高。     

套管中模式波的响应特征*

在固井质量评价中主要利用套管中模式波的幅度或衰减变化反映水泥的胶结状况,不同测井仪器在套管中激发的模式波的类型不同,研究套管中各模式波的传播特征和影响因素可充分挖掘测量数据的潜在应用价值。CBL和SBT等测井仪器在套管中主要激发拉伸波,类同于平板中的零阶对称Lamb波,水泥环封隔测井仪器的斜入射模式在套管中主要激发套管弯曲波,类同于平板中的零阶反对称Lamb波,垂直入射模式激发套管共振波,类同于平板中的高阶对称Lamb波。该文重点分析了这些模式波的衰减特征及其对微环的响应,套管弯曲波在套后耦合轻质水泥时对微环不敏感,但在套后耦合常规水泥或重水泥时,其衰减明显高于胶结良好的状况;拉伸波对微环的存在最为敏感;套管共振波对微环不敏感。     

An ultrasonic velocity borehole logger for use in rock

An ultrasonic velocity borehole logger has been developed for use in small diameter boreholes drilled in rock for probing ahead of tunnels. The paper gives details of its design and construction and examples of its use in logging boreholes drilled in a laboratory trial and in an underground stone quarry. Two special features of the logging tool are that the transducers are mechanically pressed against the rock in the borehole wall and therefore no liquid is needed in the borehole to provide a coupling for the signal, and that the whole tool has been made compact enough to fit into a 56 mm diameter borehole. The instrument measures the compressional wave velocity of the rock, which may be interpreted to provide a qualitative indication of rock properties. In addition a method of deriving the rock strength from the velocity is suggested and demonstrated for the two test boreholes. Recommendations for developing the prototype into an instrument for routine use are made.     

Simulation of wireline sonic logging measurements acquired with Borehole–Eccentered tools using a high-order adaptive finite-element method

The paper introduces a high-order, adaptive finite-element method for simulation of sonic measurements acquired with borehole-eccentered logging instruments. The resulting frequency-domain based algorithm combines a Fourier series expansion in one spatial dimension with a two-dimensional high-order adaptive finite-element method (FEM), and incorporates a perfectly matched layer (PML) for truncation of the computational domain. The simulation method was verified for various model problems, including a comparison to a semi-analytical solution developed specifically for this purpose. Numerical results indicate that for a wireline sonic tool operating in a fast formation, the main propagation modes are insensitive to the distance from the center of the tool to the center of the borehole (eccentricity distance). However, new flexural modes arise with an increase in eccentricity distance. In soft formations, we identify a new dipole tool mode which arises as a result of tool eccentricity.     

井旁溶洞的偶极反射声波测井响应研究*

反射声波成像测井是适应复杂地区勘探开发的一种测井新技术,能够对井旁几米至几十米内声阻抗不连续的地层界面、裂缝、溶洞、盐丘等不同地质构造进行探测评价。针对井旁存在一个不同尺度大小的溶洞时的偶极反射声波测井响应进行了数值模拟,得到了不同情况下的回波信号,探究了地层横波波长与井旁溶洞尺度之间的关系。研究结果表明,等源距阵列波形中,溶洞的回波波列有特殊的"抛物线"型形态,上提过程中距溶洞最近时,回波到时最早、幅度最大。当井旁溶洞直径逐渐增大时,回波信号幅度越强,反射横波偏移成像的结果越清晰。通过该研究,初步形成了一种反射声波测井评价井旁溶洞的方法。     

Generalized collar waves in acoustic logging while drilling

Tool waves, also named collar waves, propagating along the drill collars in acoustic logging while drilling(ALWD),strongly interfere with the needed P- and S-waves of a penetrated formation, which is a key issue in picking up formation P- and S-wave velocities. Previous studies on physical insulation for the collar waves designed on the collar between the source and the receiver sections did not bring to a satisfactory solution. In this paper, we investigate the propagation features of collar waves in different models. It is confirmed that there exists an indirect collar wave in the synthetic full waves due to the coupling between the drill collar and the borehole, even there is a perfect isolator between the source and the receiver.The direct collar waves propagating all along the tool and the indirect ones produced by echoes from the borehole wall are summarized as the generalized collar waves. Further analyses show that the indirect collar waves could be relatively strong in the full wave data. This is why the collar waves cannot be eliminated with satisfactory effect in many cases by designing the physical isolators carved on the tool.     

基于鞍点法与互易性的远探测波场模拟*

声波远探测中波场是非轴对称的,采用数值算法计算波场会耗费大量时间,无法满足实际测井数据实时处理的需求。为了解决这一问题,该文采用解析法分别计算辐射场和井外界面反射波激发的井内响应。首先利用鞍点法获得井内声源的远场辐射波场,并与实轴积分获得的精确结果进行比较验证解的正确性。然后将反射波等效为集中力的辐射波,利用集中力与井内声源的互易关系获得反射波激发的井内波场解,该解答与有限差分模拟结果一致。该方法为远探测的正演模拟和远探测结果的及时评价提供了有效手段。