摘要：随钻声波测井主要是采用四极子技术来测量软地层的横波速度,但在超软地层的横波测量方面仍然面临挑战.随钻四极子声源会分别激发出沿着钻铤和地层传播的螺旋模式导波,其中四极子钻铤波存在截止频率,即只有在该频率以上才能激发出钻铤波.当钻铤波截止频率降低到与地层波测量频段接近时,会干扰地层波信号的测量,尤其是在疏松的软地层这一干扰现象相当严重.数值模拟和现场实测数据分析结果表明:四极子钻铤波的截止频率主要取决于仪器接收器阵列位置的钻铤壁厚,而对声源与接收器之间的刻槽隔声体以及钻铤外地层介质不敏感.在此基础上,本文利用一种等效的随钻声波测井简化模型来分析与设计钻铤波截止频率与钻铤尺寸关系的理论图版.该理论图版可用于指导随钻四极子横波测井仪器钻铤尺寸的优化设计和数据处理,进而获得高质量的地层波信号以及准确的横波速度.

摘要：随钻单极子纵波测井时存在很强的钻铤波的干扰.针对这一问题,提出了一种双源反激随钻声波测井方法,从数据采集环节对钻铤波进行压制;在后续数据处理中结合声波干涉法,从而实现一种无需隔声装置的随钻声波测井方法.理论模拟表明双源反激方法可以有效压制钻铤波,地层波的信噪比也能得到相对增强.对钻铤波压制后的数据进一步用声波干涉法处理可以从中提取地层纵波信息.设计了实验样机,并在空气中进行了实验.结果表明不同工作频率下该方法对钻铤波均有明显的压制效果,即使在5kHz低频情况下钻铤波也能压制到原来的25%.验证了该方法的可行性.应用该方法的好处是可以避免对钻铤强度的破坏,并能扩展现有随钻声波测井仪纵波测量的工作频带范围.

摘要：随钻声波测井技术近年来发展很快,这门技术的关键技术之一是随钻仪器的隔声设计,以保证在随钻条件下有效地测量地层的声波信号.针对普遍采用的刻槽隔声技术,本文利用三维有限差分弹性波场模拟对钻铤刻槽前、后的声波响应进行了数值模拟和理论研究.通过模拟结果的理论分析给出了钻铤波固有阻带分布规律与钻铤尺寸关系和钻铤波衰减频段与刻槽宽度、深度的关系.在此基础上,设计了一种随钻声波测井隔声体结构,给出了理论声衰减曲线和典型地层井孔中的响应特征.现场实验井测试结果表明,本文没计的隔声体结构有效地消除了钻铤直达波的干扰,能够测量到高质量地层纵波的波形和时差.

摘要：Currently,most rock physics models,used for evaluating the elastic properties of cracked or fractured media,take into account the crack properties,but not the background *** creats the errors of in the anisotropy estimates by using fi eld logging *** this work,based on the scattered wavefi eld theory,a sphere-equivalency method of elastic wave scattering was developed to accurately calculate the elastic properties of a vertical transversely isotropic solid containing aligned *** setting the scattered wavefi eld due to a crack equal to that due to an equivalent sphere,an eff ective elastic stiff ness tensor was derived for the cracked *** stability and accuracy of the approach were determined for varying background anisotropy *** results show that the anisotropy of the eff ective media is aff ected by cracks and background anisotropy for transversely isotropic background permeated by horizontally aligned cracks,especially for the elastic wave propagating along the horizontal ***,the crack orientation has a signifi cant infl uence on the elastic wave velocity *** theory was subsequently applied to model laboratory ultrasonic experimental data for artifi cially cracked samples and to model borehole acoustic anisotropy *** considering the background anisotropy,the model shows an improvement in the agreement between theoretical predictions and measurement data,demonstrating that the present theory can adequately explain the anisotropic characteristics of cracked media.

摘要：电缆声波远探测测井已取得了长足进展,将这种技术应用于随钻声波测井,特别是随钻地质导向方面,具有潜在的应用价值。针对偶极声源随钻反射声波成像测井,基于偶极声源在井外无限大地层中产生的SH横波和SV横波的位移远场渐近解,对比分析了有无钻铤时井外地层辐射声场及井内声场,以及相应的偶极声场激发频带;结合三维有限差分数值模拟方法,讨论了井旁存在声阻抗不连续面时,井内接收的随钻偶极全波波形的SH反射横波变化特征。分析表明:与裸眼情况下相比,随钻条件下的SH和SV横波辐射指向性除受钻井井孔的调制外,同时还受到钻铤的强烈调制。尽管如此,随钻偶极横波同样适用于远探测成像测井,其中偶极声源存在一个优势激发频带,在仪器设计上应考虑和利用。

摘要：能够测量井外数十米地质构造距离和方位的远探测声波测井正成为一种重要的地球物理应用技术.1:1地层条件下井外含反射界面的远探测测量和分析为此技术提供了物理验证.本文首先利用虚源和柱面波展开理论推导了充液井孔中单极反射纵波方位接收声场的解析形式,通过模拟证明了单井的声波辐射和接收与双井之间的辐射和接收的等效性,在此基础上提出利用两口模型井来实现方位纵波远探测实验,即在测量井中放置多方位反射纵波接收声系,在另一口副井中放置单极子声源向测量井定向辐射纵波以等效来自井外地质体的反射波,依托实验室的模型井群进行井中方位纵波远探测实验研究.实验测量结果表明井中接收反射纵波的幅度和到时对井外反射体(定向辐射波)具有较好的方位灵敏度,可由此来实现井外地质异常体的精准定位.在理论与实验指导下自主设计研制了方位纵波远探测仪器样机并开展了现场井测试成功获得高信噪比的方位反射信号,充分验证了方位纵波远探测技术的准确性和有效性.

摘要：为了应对社会发展和新一轮科技革命对专业人才培养的需求,积极落实新工科建设要求,对勘查技术与工程(测井方向)专业本科生开设的井筒声学基础课程的教学大纲进行了修订。井筒声学基础是专业基础课程,以往的教学大纲中仅包含理论授课,现利用虚拟现实、智能化的新技术,按照“重基础、强实践、突创新”的思路,在保持总学时不变的前提下,增加了6学时的课内创新实验。实验通过学生自行编程实践、虚拟仿真以及创新性实验项目等多层次递进式的教学设计,实现课程内容中物理场传播的动态可视化演示,帮助学生直观地感受到抽象的弹性波传播机理,并结合现场实际问题设置实验项目培养学生的创新性思维。

摘要：圆弧状压电阵子是随钻声波测井仪发射换能器的核心部件。利用有限元法对圆弧状压电阵子进行了设计分析,结果表明20kHz以下频率范围内主要存在弯曲振动模态及径向振动模态,且径向振动模态能够满足随钻声波单极测量模式的工作频率要求。针对径向振动模态,数值模拟了几何尺寸对压电阵子声学性能参数的影响。圆弧状压电阵子的谐振频率随着陶瓷片厚度的增大而升高;随着陶瓷片高度、半径及张开角的增大而降低。圆弧状压电阵子的最大发射电压级幅值随着陶瓷片厚度、张开角的增大而降低;随着半径的增大而升高;随着陶瓷片高度的增大,最大发射电压级幅值先升高后逐渐降低。以外径为6.75in的钻铤为例,最优化设计了圆弧状压电阵子的尺寸,使其满足钻铤模式波隔声阻带中心频率的要求,同时保证了压电阵子具有最大发射电压级。数值模拟结果可以对随钻声波测井仪发射换能器设计起到良好的指导作用。

摘要：为了使学生加深对兰姆波传播机理的理解,基于教学团队在科研实验上积累的成果,搭建了兰姆波频散测量实验系统。该实验系统由信号发生器、声波发射和接收换能器、示波器以及三轴自动定位系统等组成。问题引导式的实验项目不仅让学生掌握了兰姆波的频散和衰减特征等基础知识,还激发了学生的科学研究热情。实验测量结果表明,对称兰姆波向钢板两侧泄漏的声波信号相位相同,反对称兰姆波向钢板两侧泄漏的声波信号相位相反,对称兰姆波在时域波形上振荡时间较长。实验教学内容的设计受课程组老师科研实验研究的启发,思路新颖且易于实现,体现了科教融合的教育理念。

摘要：近年来,我校勘查技术与工程专业启动了"卓越工程师的培养计划",旨在培养适应我国石油发展需求的综合应用型人才。为了满足该计划高标准人才培育的要求,学校加强了校内实践的基础设施,设计并建设了2口与油田井身结构相同的教学实验井,利用该实验井为学生开展了钻井、录井、固井和测井等多项实践教学工作。通过实验井实践教学,增强了学生在测井施工现场的实战技能,开拓了他们对新油气勘探方法的创新思维,以致于我系多名学生在企业举办的专业技能大赛中取得了优异的成绩。实验井结合配套的测量仪器,为学生专业技能和创新思维的培养提供了良好的平台,为"卓越工程师的培养计划"的顺利实施提供了有力的保障。