摘要：拓扑声学属于声学和凝聚态物理学研究中的新兴研究领域,是研究声波在特殊拓扑结构中传播的学问.它是基于物质拓扑态的概念,在凝聚态物理学中发展起来的,后来扩展到包括声学和光子学等其他学科.人们可以利用某些声学介质的拓扑性质,设计声超常材料以实现声学操控.可以说,拓扑声学是声学与拓扑学交叉融合的结果,是近代声学前沿研究热点之一.多相孔隙介质声学是研究声波与由多种物质组成的孔隙介质相互作用和应用的学问.这些介质中的宏观声学参数会随着介质相或组分和孔隙中介质及孔隙结构的变化而变化.利用拓扑声学理论,可以实现孔隙介质中声波的定向传播和调控,优化设计新型压电材料,丰富和发展油气储层声学探测和监测理论和方法等.总之,拓扑声学和多相孔隙介质声学是目前备受关注的声学前沿问题.

摘要：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。

摘要：针对压电圆环弯曲振动机电转换性能较差的问题,提出了一种复合圆环弯曲振动换能器,它由一个径向极化的压电陶瓷内圆环和一个金属外圆环复合而成。基于能量原理推导得到了复合圆环弯曲振动的谐振频率和有效机电耦合系数,探讨了弯曲振动四极子模态特性与其结构尺寸间的关系。当压电圆环尺寸不变时,随外侧金属圆环壁厚增加,复合圆环弯曲振动四极子模态谐振频率上升,有效机电耦合系数迅速上升到极大值后缓慢下降。最后,设计制作了圆环换能器并对其谐振频率和有效机电耦合系数进行了实验测试,测试结果与解析结果和数值模拟结果吻合得较好。

摘要：该文设计研制了一种能耐20 MPa静水压的压电陶瓷圆管检波器。首先利用理论分析与有限元仿真相结合的方法,对压电检波器的谐振频率、接收灵敏度及耐压性能进行了分析计算与对比验证,进而研制样机,并采用密闭腔比较法和耦合腔互易法测试了样机在常压和20 MPa静水压下的接收灵敏度。结果表明,该压电陶瓷圆管检波器在常压条件下的低频接收灵敏度为(-201.9±0.5)dB,测试频段为1 Hz~2 kHz;在20 MPa加压条件下的低频接收灵敏度为(-197.7±0.4)dB,测试频段为20 Hz~1 kHz。该文研制的压电检波器满足目前海洋深部地震勘探的接收灵敏度及工作频段要求,对深水地震勘探仪器的研制具有重要意义。

摘要：基于超声稠油降黏实验平台对西部某油田原油进行降黏,利用正交实验法,考察了不同因素对超声降黏效果的影响,并利用SEM表征探讨了超声作用降黏的机理。实验结果表明,针对本工作的稠油油样,影响降黏率的因素大小顺序为油样稀稠比>超声波作用时间>测量温度>超声样机电功率,最佳降黏条件为:油样稀稠比1∶3、超声波作用时间10 s、测量温度90℃、超声样机电功率500 W。超声波作用破坏了稠油原始的规则结构,改变了稠油的化学组分,从而使稠油的黏度降低。

摘要：稠油在我国已探明的储量中占比50%以上,而它的高密度、高黏度等特征使得其开采和运输的难度极大,因此,稠油降黏意义重大。超声波技术在稠油降黏的应用中已取得了一定的成效,但尚未得到现场大规模应用。为探究超声波在稠油降黏过程中的作用规律,基于室内实验设计了包括超声波发生器、流变仪、电子天平、恒温水浴等仪器组成的超声稠油降黏评价测试平台。在测试平台上,观测了超声波发生器的电功率、超声作用时间以及油样初始黏度对稠油降黏效果的影响。结果表明,只有在一定的条件下,超声波技术在稠油降黏中的应用才能取得较好的效果,说明了超声波技术对于稠油降黏以及油井的增产增注具有适用性。目前看来,超声波降黏技术在油田现场实际井中的应用及其降黏机理还需进一步深入的研究。

摘要：基于夹心式压电换能器基本原理,设计了一种可用于井口重油降粘和高凝油降凝的工业规模应用的大功率压电超声换能器,其工作频率为16.86kHz,输入电功率为500W,可在100℃高温环境下长时间连续工作。首先根据工作环境需要设计了换能器模型,结合等效电路法和传输矩阵法,计算了换能器满足谐振频率条件的各部分参数;通过有限元仿真软件ANSYS对换能器进行了模态分析和谐响应分析,确定了换能器的最佳工作模态和工作频率。根据仿真模型,制作了工程样机,通过阻抗分析仪测得其实际的工作频率与仿真结果的误差为0.5%。这种大功率压电超声换能器有望在重油降粘以及超声处理工业中得到规模化应用。

摘要：声波远程探测需要低频大功率发射和宽频带接收技术,从而使得仪器看得远、看得清。目前,采用单脉冲的激励方式,需要增加发射脉宽或者提高发射电压来提高发射能量。而增加发射脉宽会降低成像分辨率,提高发射电压又对发射换能器提出了新的挑战。该文在现有换能器基础上,提出并采用线性调频脉冲信号激励换能器的方法,以提高探测距离和精度。具体采用DDS技术产生线性调频脉冲信号并由FPGA实现;采用高效的D类放大器来最大化功率;采用一个全桥电路实现了两路发射控制。测井表明,设计的电路能稳定有效地工作,相对于单脉冲发射电路而言,它得到了更好的成像效果图像。该文工作为远程声波探测测井仪器的自主研发提供了一种技术参考。

摘要：井下声波通信技术利用周期性管柱信道实时传输声波数据,相比于其他通信方式,具有适应性好、复杂度低、传输效率高等优点,在随钻地质导向、油水井监测等方面有广阔的应用前景,是发展智能油田的关键技术之一。该文主要综述20世纪90年代以来关于周期性管柱信道物理模型、信道容量、声信号调制与接收方法等关键问题的研究历程和主要结论,并对通信系统的设计要点与国内外相关产品的现场应用进行梳理,为后续的技术改进提供依据。