相控声波测井的模拟实验研究

自行设计和制作了两个小型的四阵元相控线阵并进行了指向性测量,通过调节施加于相邻阵元的激励信号的延迟时间,既可以改变相控线阵声波辐射器辐射能量的方向,又可以改变辐射声束主瓣的角宽,测量结果与理论计算结果的一致性良好。分别把自行制作的小型相控线阵声波辐射器和水听器置于充液微型铝质和混凝土模型井中进行了声波测井模型实验。实验结果表明,随着相邻阵元的激励信号的延迟时间的增加,相控线阵的辐射声束指向角不断变大,先后满足滑行纵波临界折射和滑行横渡临界折射条件,先后使充液井孔中的滑行纵波、滑行横波和斯通利波分别得到加强。通过恰当选择相控线阵的阵元间距和声波频率,可以明显增大相控线阵辐射声束的角宽,使其覆盖所有地层的第一临界角的范围,从而无须在井下不断调整辐射声束方向即可实现相控声波连续测井。     

用相位展开法提取相速度

本文介绍了用相位展开法提取两道信号中色散波的相速度的方法，给出了用该方法处理模拟信号和声波测井信号的例子。     

基于倒双谱的套管井声学评价系统特性辨识

将发射探头(T)、接收探头(R)和TR之间介质视为套管井声学评价系统的组成部分，由套管井声波测井响应，采用倒双谱技术辨识该声学系统的冲激响应，计算得到了该声学系统的特性曲线(冲激响应曲线)。当T、R同时位于自由套管区域时，声学系统特性曲线幅度最高，并且曲线的两端和中心点附近都有比较大的起伏；当T、R同时位于水泥完全胶结区域时，特性曲线幅度最低且比较平坦；随着T、R间窜槽面积的增大，特性曲线幅度逐渐增加并且中心点附近幅度的增加比较明显。通过对该声学系统特性的辨识，从冲激响应曲线瀑布图中可直观反映出套管井水泥胶结的质量。该方法对丰富、完善声波水泥胶结测井资料解释工作具有重要参考价值。     

层状多孔介质中声反射和透射

本文根据流体饱和多孔介质中声传播的Biot理论和多孔介质界面上的六个边界条件研究了平面声波斜入射于多层水平板状多孔介质时的反射和透射。数值计算了快纵波为入射波时声波频率、入射角等量的变化对能量的反射系数、透射系数的影响。数值计算结果表明,当声波波长与中间介质厚度呈一定比例时,反射系数、透射系数取得极值,入射角、多孔介质的性质对反射系数、透射系数的影响很大。     

声波测井仪总线测试接口设计*

为了快速诊断国产声波测井仪或其短节的工作状态是否正常,设计了可与仪器或短节相匹配的总线测试接口电路。针对国产声波类测井仪器的所用总线,设计了Tool control bus(TCB)、High local bus(HLB)、Tool model bus(TMB)、Controller area network(CAN)等总线测试接口。其中TCB、HLB、TMB总线接口在FPGA芯片EP2C20Q240C8控制下实现,软件采用模块化的结构设计;CAN总线接口由单片机C8051F500控制实现。利用了设计的接口电路板,仿真实现了TMB总线的从节点功能,可测试仪器主控短节的工作状态。     

乳化原油的超声波脱水研究

从理论上分析了油中的水滴粒子在超声波辐射下的位移效应,给出了超声波分离油水的理论根据．针对其它物理化学方法不能有效破乳的污水回收油进行了实验,证实了超声波分离乳化原油中油和水的可行性、得到了超声波破乳脱水的声学参数．     

从换能器技术的变化看声波测井技术的发展

无论是在电缆测井还是在随钻测井方面,声波换能器结构和振动模式的变化导致了声波测井技术的进步和重大演化.文章以声波测井换能器技术的变化为主线,分析了声波测井技术的发展和进步以及我国在该技术领域取得的进步.单极子声波测井技术已经成为我国成熟的声波测井技术,包括非对称声源技术在内的多极子声波测井技术是我国刚刚攻克的先进声波测井技术并已经进入产业化进程,以井下声波的定向辐射和定向接收为最主要特征的相控声波测井技术是正在研发的新一代声波测井技术,我国在此领域也已经取得显著突破.     

声波测井压电振子的有限元分析

压电振子是新一代方位声波测井仪器中相控圆弧阵声波辐射器的重要组成部分。利用有限元法对构成圆弧阵的压电振子进行了设计分析,结果显示了压电振子存在多阶弯曲振动模态,且长度方向一阶弯曲振动能够满足方位声波测井的工作频率要求。针对长度方向一阶弯曲振动模式,数值模拟了几何尺寸对压电振子性能参数的影响。压电振子的谐振频率随着陶瓷片长度、基片或陶瓷片厚度的减小而降低;压电振子的辐射声功率随着陶瓷片长度或压电振子宽度的增加、基片或陶瓷片厚度的减小而增大;合理地选取长度和厚度可使压电振子具有较高的机电耦合系数。数值模拟结果可以对圆弧阵结构优化设计起到良好的指导作用。     

利用流-固交界面上的伪瑞利波幅度进行液位检测的实验测量

基于流-固交界面上的伪瑞利波衰减依赖半空间流体性质这一特点,提出了一种利用伪瑞利波幅度测量液位的声学方法,并设计实验对其可行性进行了探讨。首先简要介绍了该方法的理论基础,回顾了前一篇文章的数值模拟工作所得到的重要结论;而后在水槽内进行实验,使用两个源距固定的横波换能器分别激发和接收铝制柱体表面的伪瑞利波,测量了不同液面高度下的脉冲伪瑞利波幅度及其主频偏移,并与数值模拟结果进行了比较。实验结果表明,测量所得的伪瑞利波幅度变化范围略小于数值模拟所得到的结果,但二者在反映变化规律上具有较好的一致性,即:随着液面高度的升高,脉冲伪瑞利波幅度近似呈指数下降,与此同时主频向低频偏移,偏移量近似呈线性规律增大。本文的研究结果从实验上验证了这一检测方法的可行性和有效性。