偶极子声波在疏松砂岩地层井孔中的传播特性研究

对偶极子声源在疏松砂岩井孔中的声波传播机制进行研究具有重要的理论和实际应用价值,可以指导实际测井过程中仪器工作参数的选择及提高资料的处理和解释水平。本文针对实际正交偶极子声波测井中遇到的疏松砂岩超软地层横波测量问题进行了理论分析与数值模拟,计算模拟了偶极子声源在一般软地层和疏松砂岩地层井孔中的传播情况,并对比分析了声场波形与井孔中激发的弯曲波和激发谱的特征之间的内在联系,还根据疏松砂岩地层井孔中的声波传播特点,提出了在这类地层条件下应用偶极子声波测井应注意的若干问题,并指出,在超软地层横波测量中,偶极子声源的中心频率应适当降低,但也不是越低越好,否则达不到预期的效果。本文的研究结果无疑对正交偶极子声波测井声源的设计具有指导作用。     

声波在浓悬浮液中的传播

本文从理论上与实验上研究了纯高岭土悬浮液中的声传播问题。在理论上考虑了悬浮粒子在声场中的电力相互作用与流体动力相互作用,对Ahuja的理论作了些改进;在实验上我们测量了在室温条件下声速和声振幅吸收系数对频率的依赖关系。理论与实验的一致性是相当好的。     

声波在油管中的传播特性

随钻测井是七十年代末发展起来的新技术。由于它可以随时监测钻压、扭矩、泵压、井温、井压、泥浆性能,含油、气、水情况,使钻井人员能够及时而准确地了解井下参数,对钻井如何进行做出正确判断和决策。因此,随钻测井具有很大的经济效益,受到许多国家的重视。 随钻测井的关键问题是信号通道。与其它方法相比,声波随钻测井具有设备简单、费用低的优点,但低频干扰、传播距离等一些技术问题尚待解决。所以,该方法仍处于研究和试验阶段之中。 本文给出了声波在油管中传播时,油管的长度、接头、油管所在介质及发射频率对接收信号不同影响的测量结果。     

声波在纤维性吸声材料中的传播

本文对纤维性吸声材料中声音的传播理论作了推广.文中根据纤维无规分布的假定,从微观的纤维散射过程出发,借助严格的统计力学方法,导出诸如有效密度、有效压缩模量等宏观量的理论公式。对实验研究作了简要讨论,理论结果与实验数据良好相符,不需引入任何待定的经验常数。     

声波在纯高岭土悬浮液中的传播

本文考虑到悬浮粒子在声场中的流体动力相互作用和电力相互作用的影响,修改了Ament的关于悬浮液的等效动量密度方程和运动方程,并导出了悬浮液的有效密度的较为完善的表示。其结果与实验数据的一致性是很好的。     

充液圆槽中单极声波仪器响应数值模拟与分析

为了实现声波测井仪器工作状态的快速检测,工程人员通常将仪器水平放置在载液圆槽中进行发射和接收测试,然而对于这种非轴对称结构中的声波导传播规律尚缺乏数值模拟和理论分析,因此迄今仍难以形成有效的测试规范和标准。本文利用三维有限差分算法模拟了载液圆槽中的单极测井仪器声波响应,对比了不同的圆槽物理、几何参数以及液体性质条件下单极子声场首波的幅度和相慢度大小。分析结果表明,单极仪器激发的首波慢度仅由圆槽的物理特征所决定,与圆槽几何参数、声源频率及液体特性无关;而首波幅度大小则与圆槽几何尺寸、圆槽和液体弹性波速等诸因素具有明确的对应关系。本研究结果可为用于仪器测试或速度刻度的圆槽模型井优化设计提供理论依据。     

声波在球状准周期多层介质中的传播

运用转移矩阵方法研究了声波在准周期球形多层介质中的传播，与周期性结构比较它具有不同结构的通带和禁带，且随介质层数的增加声波衰减速度变慢。声波透射系数还随介质厚度的改变发生周期性的变化。     

充液圆柱壳受迫振动的能量流输入及传播

以一无限长弹性充液圆柱壳的受迫振动能量流为研究对象,分别用Flügge方程和Helmholtz方程分析了壳体及声场的波运动,利用圆柱亮-流体的耦合条件,获得系统的振动特性方程.分析了此系统在周向线分布余弦简谐外载作用下的响应;用傅里叶变换和反交换得到能量流的输入,以及当受迫振动波沿着壳体轴向传播时,壳体各内力和壳内流体所携带能量流的变化规律.     

声波在有裂纹的固体中的非经典非线性传播

固体材料的无损检测是一个非常重要的课题,带裂纹的固体材料显示非经典非线性声学现象,本文对此现象进行了实验和理论研究。从实验上一维观察到此现象,发现奇次谐波振幅与基波振幅呈平方关系,与理论预计基本吻合;理论上从二维的角度数值模拟了声波在有损耗的带裂纹的固体中的声传播,并讨论了经典非线性和非经典非线性对声传播的影响,发现裂纹的贡献主要体现在非经典非线性上。分析了样品中裂纹的宽度和位置与非线性声参数的关系,在靠近样品中心的两个对称区域以及距离声源较近点,非线性声参数对样品的破损较为敏感,而在中央和距声源最远端敏感性较低;随着裂纹宽度的扩大,非线性声参数也开始变大,但在破损区域蔓延到棒边缘之前,有下降的趋势。     

声波在高炉炉料中传播的研究

从实验和理论两方面研究声波在高炉炉料中的传播规律。高炉炉料是非均匀的随机介质,在实验中采用了空化声源,测得不同频率的声衰减系数。在理论分析中我们采用了输运理论的漫射近似万法。理论和实验的结果基本一致。研究表明,引起声波在炉料中的衰减主要由单个炉料的散射截面和吸收截面的几何平均数与炉料数密度的乘积决定。     

液电冲击波在液固介质中的传播观测*

冲击波是一种高速瞬态的强烈非线性波动现象,在流体力学和材料力学、国防军工等领域有重要的学术意义和应用价值。冲击波在液体和固体介质中的清晰观测比较困难,但这种研究又不可或缺。该文采用高压电火花放电技术在水中产生厘米级的球形空泡,空泡膨胀后接着收缩崩塌,在极短时间和极小空间内释放出的能量在水中产生冲击波。结合纹影法和动态光弹法,使用高速摄像机和脉冲激光器组成的纹影-动态光弹法冲击波观测系统,可实现冲击波在液固介质中传播过程的高分辨率观测,为进一步研究冲击波的相关理论和应用技术提供了一种实验手段。     

孔隙介质包裹的充液管道结构中导波传播特性

研究孔隙介质包裹的充液管道中纵向导波传播特性,分析孔隙介质参数对频散曲线的影响。建立了孔隙介质包裹充液管道的结构模型,利用孔隙介质弹性波动理论,建立对应的频散方程,数值模拟计算得到该模型的频散曲线和时域波形,并分析了孔隙介质参数以及管壁厚度对频散曲线的影响。结果表明孔隙介质的渗透率对于导波频散的影响较小,孔隙度的改变对时域波形的位移幅度影响较大。同时,导波存在衰减,且衰减随孔隙度增大而增大。所得结论为埋地管道无损检测方面提供一定理论参考。     

弯曲型Lamb波传播特性与固井质量相关性研究

轻质水泥在油田固井中的广泛应用使得传统测井方式无法有效的对固井水泥胶结质量做出评价。为了研究新的可行的评价方法,本文采用传递矩阵方法对套管中传播的弯曲型Lamb波进行建模,并通过对所建模型进行数值计算研究了套管外水泥等介质的声学参数变化对弯曲型Lamb波衰减率的影响。数值计算的结果表明,弯曲型Lamb波的衰减率与水泥的声学参数以及水泥与套管的胶结状况有较强相关性,据此可对水泥与套管胶结状况进行评价。本文的计算结果与分析对弯曲型Lamb波在水泥胶结评价中的应用具有一定的参考意义。     

声波在固体板中的多径传播及其时间反转声场

采用无穷长条形阵元在固体板自由表面激发,研究了固体板中声波(纵波和横波)传播的多径效应,在射线近似下深入分析了柱面纵波和横波在固体板中的多次反射及波型转换特性,给出了简明解析表达式;将时间反转法应用于固体板中声波的传播,在理论和实验上分析了时间反转声场规律,证明了从不同阵元发出的沿不同路径传播的声波时间反转后同时同相到达原接收点,表明时间反转法能自动补偿固体板中由于多径效应造成的波形畸变;还通过聚焦增益和主副瓣比定量地分析了时间反转声场的自适应聚焦过程,考查了焦点位置和换能器阵列孔径对聚焦效果的影响,得到了理论和实验相符的结果。     

声波在浓密悬浮液中传播的改进理论

本文对浓密悬浮液中的声传播问题提出了经改进的严格理论。文中对悬浮粒子间多次散射作用不再限于胀缩波,而且也包括了热波和粘滞波。设散射胀缩波波长远大于粒子半径,引入一定统计假定后,求出其他粒子散射热波和粘滞波在给定粒子附近产生的声场,从而由粒子边界条件严格求解。文中还导出了悬浮液有效压缩模量、有效密度等宏观参量的表达式并讨论了频率不太高时的近似解。     

声波在双层非线性介质中传播的二极管现象

假设声波在双层一维非线性系统中传播时线性部分满足波动方程,非线性部分类似于非线性薛定谔方程的非线性部分.对该模型正反两个方向分别入射相同的声波计算透射率发现:一定频率及强度的声波在模型中具有单向透过性,表现出声二极管的行为;随着非线性强度差异的增强,单向导通性显著提高.     

黏弹介质包裹的充液管道中低频轴对称波传播特性

研究埋地充液管道中低频轴对称波传播特性。将土壤考虑为黏弹介质,结合Kennard薄壳方程和Kelvin-Voigt线性黏弹性模型,引入土壤载荷矩阵,推导出土-管滑移情形下流体主导波和管壁压缩波的相速度表达式。通过数值模拟计算得到流体主导波和管壁压缩波的频散和衰减曲线并进行可靠性验证,分析两种波引起的管壁径向位移之比,讨论厚径比和品质因子对流体主导波传播的影响。结果表明,黏弹介质对流体主导波和管壁压缩波的相速度影响较小,但对衰减影响较大;流体主导波对管壁径向位移有较大的影响,是泄露噪声传播的主要载体;厚径比越大,流体主导波的相速度越大,衰减越小;而品质因子越大,流体主导波的频散和衰减都越小。研究结果可为埋地充液管道的泄漏检测提供一定的理论参考。