一、软地层中声波测井的波形特征（论文文献综述）
雪宇超[1]（2021）在《井旁地应力对全波列声波测井影响的正反演研究及应用》文中研究说明酸化、压裂等措施是低孔低渗非均质储层实现油气增产的重要手段。但此类措施容易导致储层产生裂缝、侵入和异常应力等问题,会直接改变储层岩性及地层原生应力状态,影响储层评价。本文研究了多极子声波测井仪器（MPAL）在井旁出现不同异常情况下的响应规律。为多极子声波测井在复杂地层中的测井解释提供理论基础。以下是主要研究内容与成果:第一部分研究了侵入及低声速环带对单极子声波测井的影响。在快慢地层下,研究侵入和低声速环带径向深度和对比度对阵列波形响应特性和弹性波波速影响规律。结果表明:侵入影响下,快、慢地层首波波速随侵入径向深度增加而减小,随侵入程度变大对首波波速影响越显着,其阵列波形发生首波到时滞后,斯通利波及伪瑞利波振幅衰减且到时滞后;低声速环带影响下,快、慢地层首波波速均随低声速环带径向深度变大而减小。第二部分研究了地层裂缝、温度以及声源频率变化对单极子声波测井响应特性。分别构建裂缝、温度及声源变化影响模型,研究裂缝深度及发育方向、不同井孔温度环境和不同单极子声源频率下的弹性波声速变化规律及阵列波形响应特性。结果表明:裂缝性地层中,纵波波速随裂缝深度变大而变小,其不随裂缝发育方向变化而变化;横波波速随裂缝深度变大呈先增大后减小趋势,其在深度较浅的裂缝处影响越显着;斯通利波波速随着裂缝深度变大而减小,其随裂缝发育方向变化呈先增大后减小趋势;快、慢地层下低温区域对声速影响不大,温度大于40℃时声速产生畸变;纵波波速随声源频率增加而增大,横波波速随声源频率增加而减小,斯通利波波速随频率增加而减小,声源频率越大,其阵列声波各个弹性波振型的解析度越高。第三部分为井旁异常应力对偶极声波测井的影响研究。建立了一种能够反映地层应力影响的各向异性地层模型,基于COMSOL数值模拟软件在这种各向异性地层条件下进行了偶极声波测井的正演响应数值模拟。结果表明:在不同应力方向变化模型中,变化应力方向角度对阵列波形中同向分量及交叉分量波形幅度及能量影响明显;在不同各向异性强度变化模型中,变化地层各向异性强度对同向分量波形幅度影响显着且呈梯度式变化,交叉分量波形幅度呈逆常理性变化。第四部分为基于偶极声波测井响应信息库的地层各向异性参数反演及应用。建立基于正演数据的响应信息库,制定适合本文反演的数学模型及反演流程,提出地层各向异性程度计算新方法;用实际测井数据验证了反演过程。结果表明:该反演方法精确反演地层各向异性参数验证了正演模拟的正确性;能量各向异性反演方法较传统的阵列各向异性反演方法能够更准确地反映储层各向异性强度;该方法在实际油田声波测井数据的反演中发挥储层油气预测与评价的作用。
杨蒙恩[2]（2021）在《不同胶结情况下套管井偶极弯曲波频散特性的数值研究》文中提出在声波测井领域,交叉偶极声波测井技术主要用于求取软地层横波速度,判断地层的各向异性和裂缝等。近些年来,人们对偶极（多极）源声波测井的研究开展了大量的工作,但对不同胶结情况下套管井井内偶极弯曲波传播特性的研究较少。已有研究发现,软地层套管井中偶极弯曲波频散曲线的截止频率会移到很高的频率,甚至远超常规偶极源的激发频带,使得偶极测井仪器难以在软地层套管井内实现弯曲波测井。为解决上述问题,受低密度水泥应用于低压易漏地层的启发,本文对不同胶结状况下套管井内偶极弯曲波的激发和传播特性进行研究。本文从理论上对不同胶结状况下套管井井内的多极声场进行了推导,并对三种胶结情况下套管井内的偶极弯曲波进行了数值分析,主要包括:考察了地层特征横波与水泥参数对弯曲波频散曲线的影响;利用实轴积分法计算了常规水泥或超轻水泥固井情况下软地层套管井的偶极全波,并采用频域加权相似法对全波进行了频散分析。结果表明:在软地层常规水泥胶结良好的套管井中,弯曲波的截止频率超出常规偶极源的激发频带,但采用超轻水泥固井时,截止频率又会向低频移动,超轻水泥固井有利于在软地层中测得弯曲波;当第I界面窜槽时,弯曲波的截止频率向低频移动,并且在软地层中比较明显,超轻水泥固井时弯曲波的截止频率更低;如果第II界面窜槽,无论何种水泥固井弯曲波的截止频率均低于2k Hz。不同胶结情况下的全波分析进一步验证和说明了弯曲波的频散特性对判断套管井水泥胶结状况有一定的帮助作用。
胡志轩[3]（2021）在《随钻四极子声波测井仪高压发射电路设计》文中提出如今世界迅速繁荣发展,石油资源的消费和需求也迅速增长。石油是现今国家发展不可缺少的重要能源,为了提高石油探测水平,对于测井仪器的需求也越来越高。随钻声波测井法作为随钻测井技术的重要分支,其理论研究已经取得了一定的进展,因此随钻声波测井仪器也需要根据理论作进一步的完善和更新。随钻四极子声波测井仪器由国内自主研发,是随钻单极子声波测井仪器的迭代产品,弥补了单极子仪器不能够在软地层中测量横波速度的缺点,支持单极子、偶极子、四极子等多种发射模式,具有广泛的应用前景和很高的应用价值。仪器的井下硬件电路包括负责激励声波换能器的高压发射电路,负责采集回波的采集电路,负责作业流程控制和数据处理存储的中控电路,负责与地面通信并给采集模块供电的通信电源电路四部分。本文重点阐述了随钻四极子声波测井仪器的高压发射电路的设计与实现。首先分析了仪器整体结构和工作原理,并根据需求分析了高压发射电路设计中的关键技术点,将电路分为了控制、驱动和电源三个模块,给出了总体设计方案。控制模块主要负责产生驱动信号、与中控电路通信、采集电压参数和控制电源开关,硬件电路以ds PIC数字信号控制器为核心并由外围电路共同组成,同时还设计了控制程序。驱动模块用于对驱动信号进行功率放大和升压,采用了全桥驱动方案,为保证在井下高温环境能够平稳工作,使用了移相ZVS软开关技术降低开关损耗,提高电路的可靠性。因所激励的声波换能器为阻容性负载,若对其直接进行激励会导致电声转换效率较低,所以在对换能器做等效模型分析后,选择了合适的换能器匹配方式以提高效率,将激励电压峰峰值提升至3500V以上,并使声波能量尽量集中在较窄频带范围内。接着给出了电源模块设计方案,用于给芯片提供+5V、+15V电源和给储能电容充电的80V高压电源,同时分析了高压电源的工作稳定性,设计了合适的补偿方案。最后搭建测试环境对高压发射电路进行了功能测试和高温测试,结果表明电路符合设计要求,最终将电路安装进钻铤内,对整支仪器进行了实地井下测试,数据表明高压发射电路设计较好地满足了项目指标要求。
林剑松,李盛清,刘忠华,张聪慧,苏远大,唐晓明[4]（2021）在《随钻划眼采集模式的过套管声波测井数值模拟与实验研究》文中研究说明随钻测井在高温高压井和大斜度/水平井应用广泛,在起钻或下钻的划眼过程中采集套管井段的声波数据,开展水泥胶结评价和地层评价的需求增加,因此套管井中开展随钻声场机理研究愈发重要.本文基于套管井随钻声波的柱状分层模型,利用实轴积分法对不同水泥胶结和地层软硬情况的随钻波形进行数值模拟,并进行传播速度特征研究.通过理论分析给出了套管井中随钻测井的模式波类型、传播速度与水泥胶结和地层速度的关系.现场套管实验井的随钻声波数据结果与数值模拟结果有一致性.本文的研究结果表明随钻声波测井有望能解决套管井固井评价的工程问题和过套管的地层声速提取的储层评价问题.
杨书博[5]（2020）在《基于相控阵技术的随钻前视声波测井数值模拟研究》文中研究指明随着大斜度井和水平井的业务量不断增加,钻头前方地质异常体的探测成为了石油行业的迫切愿望。然而,对于该问题,目前几乎没有可行的井下声波测量解决方案。因此,本文基于相控阵技术,提出了一种适用于钻前地质异常体探测的随钻前视声波测井方案。利用数值模拟算法,研究了相控阵声波测井仪器在不同地层条件下的测量响应特征,分析了相控阵声波测井仪器在随钻前视探测中的可行性。本文工作有助于解决随钻前视声波测井的关键技术问题,为后续随钻前视声波测井工业样机的开发提供理论依据。分别推导了适用于井孔声场数值模拟的二维柱坐标系有限差分算法和三维直角坐标系有限差分算法。以高性能计算机集群为平台,基于MPI和Open MP混合编程技术,构建了一种新型弹性波方程并行有限差分算法。该算法基于MPI将总任务分配给多个进程,同时在每个进程中基于Open MP将子任务分配给多个线程。各个进程具有独立的内存空间,各个线程共享所在进程的内存空间。研究结果表明,与基于Open MP的并行有限差分算法相比,基于MPI和Open MP的混合并行有限差分算法可以利用计算机集群的多个节点进行并行计算,既极大地提高了计算速度,又有效地降低了单个节点的内存消耗。介绍了基于相控阵声波辐射器实现声波能量定向辐射的原理。利用有限差分算法分别模拟了随钻条件下相控线阵声波辐射器在井孔内外产生的声场,分析了相控线阵声波辐射器在控制井内导波幅度以及井外地层纵波声场分布中的应用效果。研究结果表明,与单极声波辐射器相比,通过调整相控线阵声波辐射器的阵元个数、相邻阵元所施加的激励信号的延迟时间及各阵元所施加的激励信号的幅度权重等参数,不仅可以增强井内滑行纵波和滑行横波的幅度,还可以控制井外地层中纵波辐射主声束的角宽和偏转角。与扫描辐射方案相比,实现难度较低的定向辐射方案在实际测量中具有更好的应用前景。介绍了基于相控阵声波接收站实现声波能量扫描接收的原理。利用有限差分算法分别模拟了随钻条件下井旁存在一个或两个地层界面时的相控阵声波测井响应,分析了相控圆弧阵和相控柱面阵声波接收站在获取井外地质异常体方位中的应用效果。研究结果表明,通过统计相控圆弧阵声波接收站中不同方位接收阵元接收到的回波的幅度,可以近似确定井外单个地质异常体的方位。与独立接收模式相比,基于扫描接收模式的相控圆弧阵声波接收站具有更高的方位测量准确度,可以有效地对井外的单个地质异常体进行探测,但对井外的两个地质异常体同时进行探测的效果较差。与相控圆弧阵扫描接收方案相比,采用相控柱面阵扫描接收方案可以更加准确地对井外两个地质异常体的方位同时进行测量。利用有限差分算法分别模拟了随钻条件下钻头前方存在一个地层界面时的单极和相控阵声波测井响应,分析了相控阵声波辐射器和接收站在随钻前视声波测井中的应用效果。研究结果表明,与常规反射声波测井相比,随钻前视声波测井的波场更为复杂,但仍有诸多相似之处。与单极声波辐射器相比,利用相控线阵声波辐射器定向增强辐射到钻头前方地层中的声波能量,可以使得P-P回波的幅度得到明显增强;与单极声波接收器相比,通过统计相控圆弧阵或相控柱面阵声波接收站扫描接收到的不同方位P-P回波的幅度,可以准确地判断钻前地质异常体的方位。常规反射声波测井的数据处理方法可以被应用于随钻前视声波测井中。
杨玉峰[6]（2019）在《随钻声测井三维有限差分模拟与钻铤刻槽隔声性能研究》文中研究表明随钻声波测井是在钻井的同时对井孔周围的地层进行探测,并为地质导向提供信息,该技术具有实时测量特性,有望减少测量成本。现有的测井资料表明,随钻声波测井中到时较早且幅度很大的钻铤波信号掩盖了来自地层的声波信号,导致无法提取到准确的地层纵波速度。前人采用在钻铤上刻槽的方式来消除钻铤波,但刻槽的隔声机理仍不明确,有必要深入研究随钻声波测井中钻铤波的传播规律和刻槽钻铤结构的隔声机理。本文采用三维直角坐标系下并行时域有限差分（Finite Difference Time Domain,FDTD）算法,研究了随钻声波测井中钻铤波的传播规律,模拟了钻铤刻槽情况下的随钻声场。主要在以下几个方面取得了进展:编程实现了高声阻抗差异的流-固组合结构下三维直角坐标系FDTD算法,并采用这种算法模拟了随钻声场响应。为了检验FDTD算法的正确性,依据弹性动力学互易性原理,建立了井内环形片状声源在井外某点处产生的体应变与井外该点处单极源在井内环形片状声源处产生的径向位移通量之间的关系。在钻铤刻槽和钻铤偏心等没有解析解可供对比的情况下,利用互易性原理检验了FDTD算法模拟随钻声场响应的正确性。采用FDTD算法模拟了随钻声波测井和钻铤置于无限大流体中的全波波形,发现钻铤外表面处反射钻铤波（从钻铤向井孔中传播,到达井壁后反射回钻铤外表面的仪器波）幅度占钻铤波总幅度比重不可忽略。为了分析钻铤结构对钻铤波传播的影响,模拟钻铤在中间截断和钻铤在端部截断的声场全波,结果表明钻铤被截断后,在截断处钻铤波消失,但截断后钻铤波转化为斯通利波。为了说明随钻声波测井中应力响应和位移响应的差异,采用FDTD算法模拟了应力响应和位移响应的波场,分析了应力波形和位移波形的特征。径向应力全波中斯通利波的相对幅值最大、钻铤波幅值其次;但径向位移全波中钻铤波的相对幅值最大;值得注意的是,井壁处轴向位移全波中观察到了显着的地层纵波波群。研究了钻铤波幅值沿径向的分布规律,发现径向位移响应中钻铤波最大幅值位于钻铤外表面处;但径向应力响应中钻铤波最大幅值位于钻铤内部,且井壁处钻铤波幅值大于钻铤外表面处。分析了应力响应和位移响应的钻铤波幅值在沿井孔径向分布上随地层参数的变化规律,发现径向位移响应对地层参数的变化更敏感,地层的波阻抗越大,钻铤外表面处径向位移响应中钻铤波幅值越大,但井壁处钻铤波幅值越小。针对三种周期性刻槽结构的钻铤模型（内刻槽,外刻槽以及内外交错刻槽）,采用FDTD算法模拟了不同刻槽钻铤结构的声场响应,发现刻槽能削弱钻铤波的幅度,但刻槽会导致部分钻铤波转化成斯通利波。研究了不同刻槽参数下钻铤波与转化斯通利波幅值随频率的变化规律,发现内刻槽导致钻铤波与转化斯通利波幅值低点向低频移动,但外刻槽导致钻铤波与转化斯通利波的幅值低点向高频移动,内外刻槽导致钻铤波与转化斯通利波幅度低点既向低频移动也向高频移动。认识到内外交错刻槽钻铤结构下随钻声场全波可提取地层纵波速度的频率范围大于其他两种刻槽结构。为了分析钻铤刻槽对偶极和四极随钻声场的影响,采用FDTD算法计算了刻槽钻铤结构下偶极和四极随钻声场全波,发现外刻槽与内刻槽对多极随钻声场的影响存在显着差异。偶极随钻声场情况下,外刻槽时流-固界面波速度增大,钻铤弯曲波速度减小;但内刻槽时流-固界面波速度不变,钻铤弯曲波速度减小。四极随钻声场情况下,外刻槽时地层螺旋波速度增大,但内刻槽时地层螺旋波速度不变。基于刻槽对多极随钻声场影响的认识,提出了刻槽钻铤情况下偶极和四极随钻声波测井的声源频率范围:当偶极随钻声测井中声源频率介于4.5k Hz～6.5k Hz时,才可利用流-固界面波速度来反演地层横波速度;当四极随钻声测井中声源频率介于2.0k Hz～6.0k Hz时,才可利用地层螺旋波速度来反演地层横波速度。为了分析钻铤偏心对多极随钻声场的影响,采用FDTD算法模拟了钻铤偏心时单极、偶极以及四极随钻声波测井声场响应,发现钻铤偏心对不同激发模式下随钻声场的影响程度不同。钻铤偏心时单极随钻声波测井中,钻铤波与斯通利波的幅度在近偏心位置大而远偏心位置小,斯通利波速度则是近偏心位置小而远偏心位置大。钻铤偏心时,可从刻槽钻铤结构下单极随钻声波测井全波中提取出地层纵波速度,还可根据斯通利波速度变化规律辨识偏心距离。钻铤偏心时偶极随钻声波测井中流-固界面波速度近偏心位置小而远偏心位置大。然而,钻铤偏心时四极随钻声波测井不同偏心位置下应力全波中地层螺旋波的频散程度各异,利用地层螺旋波速度反演地层横波速度存在显着误差。本文关于钻铤波传播特性的分析与钻铤刻槽隔声性能的研究对随钻声波测井仪器的研制和信号的处理具有指导意义。
许松[7]（2019）在《各向异性地层声速测井理论与应用研究》文中研究说明页岩油气的勘探开发是我国非常规油气勘探中一个重要的领域,储层各向异性和裂缝定量评价是研究该方向的重点和难点。针对这一重要课题,本文从理论、实验、数值模拟和现场数据处理方面开展了深入、细致的研究,提出了一种基于等效球形散射的裂缝诱导各向异性理论,解决了国际上现有模型在评价裂缝各向异性时的弊端,由此明确了各向异性介质弹性波的传播特性,发展了井孔各向异性处理方法和技术,在应用上采用裂缝评价理论与井孔测量相结合的方式对储层性质进行综合评价。本文的研究成果对于裂缝各向异性的评价有着重要的指导意义。全文共分以下几个部分:第一部分研究了裂缝诱导介质各向异性的理论。首先考察了目前应用比较广泛的裂缝介质模型,分析了不同模型在评价介质有效模量时的优缺点。接下来,提出了一种精度更高、计算更为简便的等效球形散射各向异性理论,考察了不同裂缝参数对有效模量的影响,通过数值模拟与传统理论模型的对比验证了本文方法的可靠性。进一步,将该方法推广到背景介质为各向异性的情况,并通过实验数据的分析证明了本文方法可以更为有效地评价等效介质的各向异性特征。在此基础上,考察了弹性波在不同类型各向异性介质中的声传播规律,为后续井孔中声波测井处理和分析提供了理论支撑。第二部分研究了基于井孔多模式导波的横向各向同性声学评价方法。首先理论分析了横向各向同性VTI地层的井孔声场理论,并考察了各向异性对井孔声场传播的影响;进一步,研究了一种仪器的等效简化方法来考察井内仪器对井孔声波测量的影响;在此基础上,给出了传统基于频谱加权平均慢度定理的斯通利波各向异性处理方法,理论分析表明,该方法在慢速地层具有较好的应用效果;针对斯通利波在快速地层反演灵敏度较低的情况,提出了一种利用偶极弯曲波反演地层各向异性的方法,可同时得到地层的垂向横波速度和各向异性大小。在慢速地层对传统处理方法做出了改进,提出了一种提出了一种单极和偶极振型联合反演地层各向异性的阵列声波处理方法,对斯通利波和弯曲波分频段联合求取各向同性面内剪切模量,反演精度对比传统方法得到了提高。第三部分提出了一种环向各向异性地层的井孔声学评价方法。首先考察了弯曲波在环向各向异性地层井孔中的传播特征,分析了波在不同方位传播时的“横波分裂”现象;提出了一种利用虚拟声源的波形预处理方法;接下来,给出了传统的波形匹配处理地层方位各向异性的方法;在此基础上,提出了一种基于走时层析成像的方位各向异性评价方法,该方法不仅仅采用快慢横波之间的差异,而是采用波形的到时信息,其包含的地层信息更广。数值分析和实际数据处理表明,本文方法不仅可以评价定向排列裂缝诱发的各向异性,还可以适用于多裂缝体系时的各向异性和裂缝的评价。在此基础上,对实际的典型案例进行处理和分析,通过本文研究的裂缝诱导岩石各向异性理论与井孔声波各向异性评价方法,结合其他资料对实际数据进行处理,其中涉及到比较热点的应力分析、水平井页岩井资料处理分析、压裂效果的评估、裂缝的评价以及地层岩石力学参数分析等。实际上,本文研究的理论和处理方法还有很多其他的应用,例如,斜井各向异性的评价、各向异性储层的声成像方法等。
谭宝海[8]（2019）在《多极子随钻声波测井仪声源激励与数据采集关键技术研究》文中进行了进一步梳理随钻声波测井是在钻井的同时测量井下地层纵波和横波速度的重要方法和技术,已成为高效勘探和开发油气资源的重要手段。单极子随钻纵波测井发展已近30年,多极子随钻横波测井发展近20年,国外技术相对成熟,但国内至今尚无多极子随钻声波测井仪器研发应用,仪器研发难度极大。与电缆声波测井相比,随钻声波测井的重要不同在于:低频钻井噪声和钻铤模式波干扰强烈、有限的数据传输带宽无法满足实时大数据传输以及钻铤结构带来的电子系统空间挤压和系统复杂度的提升。因此,为了在随钻条件下实时采集到高信噪比的声波测井信号,需要在以下方面开展系统性的研究:确定有利工作频带的声场数值模拟;能够抑制钻铤模式波的可控频率大功率激励源;适用于随钻仪器受限空间的接收换能器与多通道并行处理电子系统集成有源传感器;高效的井下电源管理及快速数据处理和存储电子系统。基于此,论文针对随钻声波测井面临的问题和国内随钻声波测井仪器研发现状,探讨了偶极子声源用于随钻声波测井远探测的可行性,开展了可控频带的大功率声源激励、近换能器的数字化有源接收、井下数据快速处理与存储以及低功耗电源管理等关键技术研究,研制了多极子随钻声波测井仪器样机并进行了井群实验和现场实钻,结果表明,仪器获得了高质量的随钻声波测井数据且稳定可靠。具体成果如下:（1）偶极声源的随钻声波测井方法研究和探索。为了研究偶极声源用于随钻声波测井的适用性,基于井外无限大地层中SH和SV横波的位移远场渐近解,对比分析有无钻铤时井外地层辐射声场,开展了偶极声源随钻反射声波成像测井探索研究,发现存在偶极声场优势激发频带。仪器设计上应考虑和利用这一优势频带,将多极子随钻仪器从单极子和四极子组合,推广到单极子、偶极子和四极子组合的可能性应用。（2）变频大功率多极子声源激励方法和技术。偶极子声源的引入和钻井噪声干扰以及隔声阻带外钻铤模式波干扰给多极子随钻声波井下声源激励提出了更高要求。以数字信号处理器和全桥驱动电路为核心,基于正弦波脉冲宽度调制方法,攻克了高频率和高电压条件下的脉冲响应、阻抗匹配和拖尾抑制技术,实现了变频率、控带宽和大功率的声源激励,从而在信号发射环节实现了多极子激励模式和抑制了钻井噪声干扰。（3）近接收的有源接收换能器设计与实现。声波接收换能器到接收信号采集间的长距离模拟传输存在抗串扰能力不足、并行信号线数量多、体积大等问题。基于有源传感器设计原理,提出了一种用于随钻声波测井的近接收换能器的32通道并行同步数据采集方法和结构,攻克了极小空间内的低噪声信号调理、同步并行采集和随机噪声抑制技术,实现了高性能的近接收有源换能器,从而在数据接收环节避免了串扰信号和随机噪声干扰,且降低系统设计复杂度。（4）低功耗管理下的井下数据处理与存储方法研究。随钻遥测通讯速率制约了井下随钻声波波形数据的实时上传,以致无法实时计算获得地层声波时差,且井下供电制约了仪器功耗。以高速数字信号处理和NAND FLASH存储器为核心,研究了井下分时供电管理技术、井下快速的时间-慢度相关法计算地层波慢度的算法和井下存储器管理算法,实现了声波波形数据的大容量存储和地层声波时差的实时计算,从而在数据传输环节保证了随钻声波时差数据的实时获取。（5）井群实验和现场测试验证了仪器数据采集的功能和性能。开展了软、硬地层和各向异性地层的仪器功能验证与检测实验,表明仪器满足功能要求,具有较好的稳定性和准确性;开展了刻度井和现场实验井的滑眼和实钻测井,在钻井噪声和钻铤模式波干扰下,取得了与电缆声波测井相当质量的现场资料,验证了仪器的适用性和可靠性。
李卓[9]（2019）在《阵列声波测井衰减因子反演方法研究》文中研究指明弹性波在地下介质中传播时有衰减现象,弹性波的衰减系数对地下介质的含气性、孔隙流体饱和性、岩性以及渗透率等评价具有重要意义。测井上,一般利用纵横波的衰减因子来评价地层,本文主要针对阵列声波测井数据,研究纵波与横波衰减因子的求取问题。本文介绍裸眼井中多极子声源发射的声波在井中传播的理论分析方法,模拟了多极子阵列声波测井的全波列波形,建立了衰减的阵列波形模型,考察了衰减对阵列波形的影响。采用频谱比法提取了纵波的衰减因子,但横波衰减的计算限制多,硬地层中,横波与伪瑞利波及斯通利波夹杂在一起,波形难以提取;软地层中,横波不存在。基于以上分析,单极子声源下横波的衰减因子分析是不可行的。本文基于频散分析方法的研究,对高精度的振幅相位法进行改进,提出一种通过分析挠曲波衰减进而求取横波衰减的方法,对数学信号模型及模拟数据的处理,能很好的估计信号的衰减,证明了该方法用于估计横波衰减的准确性,对实际数据的处理也进一步说明了纵波与横波衰减评价地层的可行性,为用衰减参数评价地层提供了新思路。
欧伟明[10]（2019）在《基于有限差分法的裂缝和孔隙地层对井中声波影响的研究》文中研究表明声波测井在石油勘探、煤田地质、工程、水文和环境上有着广泛的应用,它能够测量地层的多种物性参数,包括孔隙度、渗透率、裂缝宽度等。利用声波测井数据,可以判断储层的位置,估算油气储量,评价裂缝等。通常油气储集在地层的裂缝溶洞、孔隙等空间中。裂缝不仅是流体储集和运移的通道,而且还控制着储层石油和天然气的分布。而孔隙度和渗透率的大小反映孔隙地层的储集性能。因此,在油气勘探开发中,裂缝和孔隙地层的评价具有重要意义。裂缝和孔隙地层的存在会影响井中声波的传播,反过来可以根据声波的传播规律来预测裂缝和孔隙地层的信息。然而,由于井中声波的复杂模式、裂缝的不规则形状、地层的不均匀性以及地层的骨架弹性影响等,因此难以利用解析的方式模拟声波的传播,而有限差分法可以适应这些复杂的条件,解决井中声波传播的模拟问题。因此本文采用有限差分法模拟单极子声波测井,希望可以探索裂缝和孔隙地层对井中声波传播的一些影响规律。在裂缝研究方面,为了只考虑裂缝的影响,我们假设地层是完全弹性的。由于裂缝的宽度很小（几十微米1毫米）,需要用很小的有限差分网格来描述裂缝的宽度。为了避免在非裂缝区域的空间内进行过采样,达到节省计算时间的目的,我们采用变网格有限差分法模拟井中声波在含有水平裂缝的地层中传播。通过与实轴积分法和解析法计算的结果比较,验证了变网格有限差分法的有效性。在此基础上,分别研究了裂缝分别对井中纵波、横波和斯通利波传播的影响。鉴于目前关于裂缝对井中纵波传播的影响方面的研究不多,滑行纵波遇到裂缝时具体的传播情况也未见公开报道,本文研究了当地层中存在裂缝时,纵波首波波形的变化特征。而许多研究表明横波在井中穿过水平裂缝后,振幅会明显衰减。本文在模拟裂缝引起的横波衰减时,引入了模型的几个变量:裂缝宽度、接收器到裂缝的距离、井眼半径和裂缝轴向延伸距离等。同时,利用模拟的波形研究了横波首波的衰减系数与这些变量之间的关系。由于井中的斯通利波在遇到裂缝时会产生反射斯通利波,在研究斯通利波的反射系数与裂缝之间的关系方面,本文用有限差分网格描述了不同形状的裂缝。以往研究假设裂缝宽度在整个裂缝中是恒定的,而本文模拟了裂缝宽度在径向上变化的影响。另外,有限差分网格不仅可以描述沿径向延伸有限距离的裂缝,还能较好地解决非均匀地层问题。因此,本文模拟研究了裂缝宽度的变化、裂缝的有限延伸距离和地层的不均匀性对斯通利波反射的影响。有限差分法的模拟结果表明:1.距离裂缝较近的接收器所记录的纵波首波会受狭窄裂缝引起的散射波影响,导致波幅发生了变化,波峰明显右移。2.横波首波的衰减系数与裂缝宽度之间呈良好的线性关系。在不同的弹性地层中,线性方程的截距都大于0.71,这说明裂缝会引起横波强烈的衰减;线性方程的斜率很小,这说明横波首波的衰减系数对裂缝宽度的变化不敏感。3.由于波模态转换的影响,裂缝附近接收器对应的横波首波的衰减系数较小。随着接收器到裂缝距离的增加,横波首波的衰减系数逐渐增大。也是由于模态转换的影响,当接收器靠近裂缝时,横波首波的衰减系数随着井孔半径的增大而减小。4.横波首波的衰减系数对裂缝径向延伸的距离变化非常敏感。当裂缝延伸距离较短时,横波首波的衰减系数很小。此外,当裂缝延伸距离不是很远时（小于0.6 m）,横波首波的衰减系数随延伸距离的增加而增大。5.对于径向上宽度变化的裂缝,在裂缝宽度发生变化的部分,裂缝中的斯通利波被反射回井孔中,导致斯通利波的反射系数曲线出现槽口;虽然裂缝宽度沿裂缝延伸方向变化,但斯通利波的反射系数大小主要受井孔附近裂缝宽度的控制。6.裂缝中的斯通利波被有限延伸裂缝的尖端反射回井内,这导致低频率的斯通利波反射系数增加,反射系数曲线中出现了一些槽口。7.当斯通利波从小弹性模量的地层向大弹性模量的地层传播时,斯通利波的反射系数会比均匀模型（裂缝两侧都是小弹性模量的地层）对应的斯通利波反射系数大。当斯通利波从大弹性模量的地层向小弹性模量的地层传播时,斯通利波的反射系数会比均匀模型（裂缝两侧都是大弹性模量的地层）对应的斯通利波反射系数小。关于孔隙地层对井中斯通利波反射的研究方面,以往的研究采用简化的Biot-Rosenbaum理论来计算孔隙地层的斯通利波反射系数。这种简化理论忽略了地层骨架弹性的影响,从而无法准确得计算刚度较小的孔隙地层对应的斯通利波反射系数。为了考虑地层骨架弹性的影响,本文利用在低频条件下的Biot理论,采用时间域有限差分法,模拟了孔隙地层对斯通利波的反射。通过与实轴积分法（RAI）的比较,本文验证了时域有限差分法（FDTD）在模拟被均匀孔隙地层包围的井中斯通利波传播的有效性。此外,由于地层渗透率沿轴向变化,孔隙流体粘度受泥浆侵入的影响也沿径向变化,在这些非均质情况下很难用简化理论计算斯通利波的反射系数。因此,本文首次研究了地层渗透率的非均质性对斯通利波反射系数的影响。采用有限差分方法获得的反射系数小于使用简化理论计算得到的反射系数,这表明地层骨架的弹性对斯通利波反射存在影响。当地层骨架的刚度较小,或地层的孔隙度、渗透率较低时,弹性对反射系数的影响较大。根据有限差分方法的模拟结果,提出了一种简化理论的修正方法,提高了斯通利波反射系数的计算精度。此外,本文研究了渗透率的非均匀性对斯通利波反射的影响:当渗透率沿轴向变化时,反射系数的峰值发生变化,峰值间距增大;泥浆侵入模型的反射系数与均匀模型（与泥浆侵入模型在井壁处具有相同的渗透率）的反射系数基本相同。
二、软地层中声波测井的波形特征（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、软地层中声波测井的波形特征（论文提纲范文）
（1）井旁地应力对全波列声波测井影响的正反演研究及应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究目的与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 多极子声波测井的发展现状 |
| 1.2.2 国内外阵列声波测井阵列数据分析方法研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 第二章 侵入对阵列声波测井影响特性分析 |
| 2.1 构建单极声波测井模型 |
| 2.2 单极声波测井原理及声速提取算法 |
| 2.2.1 单极声波测井理论基础 |
| 2.2.2 STC慢度-时间相关声速提取算法 |
| 2.3 基于COMSOL软件构建侵入影响下声波测井模型 |
| 2.3.1 阵列声波测井模型理想化原则 |
| 2.3.2 基于COMSOL构建几何模型 |
| 2.3.3 网格剖分 |
| 2.4 两种特殊情况影响下声波测井响应特性分析 |
| 2.4.1 无侵入地层声波测井数值模拟及模式波分析 |
| 2.4.2 侵入对声波测井响应影响特性分析 |
| 2.4.3 低声速环带对阵列声波测井响应的影响 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 三种非常规储层对声波测井的影响研究 |
| 3.1 裂缝对声速影响研究 |
| 3.1.1 裂缝发育深度影响 |
| 3.1.2 裂缝发育方向影响 |
| 3.1.3 裂缝对波形特征影响 |
| 3.2 温度对声速影响研究 |
| 3.3 声源频率对声速影响研究 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 井旁异常应力对声波测井影响研究 |
| 4.1 偶极声波测井原理 |
| 4.1.1 声偶极辐射理论 |
| 4.1.2 横波各向异性理论 |
| 4.2 井旁异常应力模型构建及网格剖分 |
| 4.3 偶极声波测井响应特性分析 |
| 4.3.1 应力方向变化对声波测井波形的影响 |
| 4.3.2 基于FFT变换的能量谱研究 |
| 4.3.3 应力强度变化对波形的影响 |
| 4.4 单极子声波测井响应特性分析 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 基于声波测井响应信息库的地层各向异性信息反演及应用 |
| 5.1 声波测井反演数学模型 |
| 5.2 偶极声波测井反演流程设计 |
| 5.3 基于各向异性参数信息库的阵列声波测井波形反演研究 |
| 5.3.1 地层各向异性参数信息库的建立 |
| 5.3.2 地层各向异性信息反演理论 |
| 5.3.3 地层能量各向异性信息反演 |
| 5.3.4 地层快慢横波慢度及慢度差反演结果及分析 |
| 5.4 阵列声波测井反演应用实例 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果 |
（2）不同胶结情况下套管井偶极弯曲波频散特性的数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 声波测井原理及其发展过程 |
| 1.2 论文的研究背景及其意义 |
| 1.3 套管井水泥胶结技术及其评价方法 |
| 1.3.1 声波测井在套管井中的应用 |
| 1.3.2 低密度水泥固井技术研究 |
| 1.4 偶极(多极)声波测井技术的国内外发展现状 |
| 1.5 本文的研究内容和方法 |
| 第二章 套管井井孔内外介质中的多极声场 |
| 2.1 柱坐标系下的矢量表示 |
| 2.2 均匀介质中的波动方程及其势函数解 |
| 2.2.1 均匀介质中声波位移场方程的势函数表示 |
| 2.2.2 轴对称情况下的势函数方程及其一般解 |
| 2.3 多极子点源的辐射声场 |
| 2.3.1 无限流体中偏心点源激发的声场 |
| 2.3.2 多极子点源模型的建立 |
| 2.4 套管井井孔内的多极声场 |
| 2.4.1 不同胶结情况下的套管井模型 |
| 2.4.2 胶结良好的套管井井孔内多极声场的求解 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 不同胶结情况下套管井井内偶极弯曲波的频散分析 |
| 3.1 水泥胶结良好时套管井偶极弯曲波的频散特性 |
| 3.1.1 套管井模型的描述及相关介质参数 |
| 3.1.2 常规水泥固井对弯曲波频散曲线的影响 |
| 3.1.3 超轻水泥固井对弯曲波频散曲线的影响 |
| 3.1.4 不同水泥固井下弯曲波的频散曲线和激发谱 |
| 3.1.5 超软地层下套管井偶极弯曲波的频散特性探究 |
| 3.2 第I界面窜槽时套管井偶极弯曲波的频散特性分析 |
| 3.2.1 常规水泥固井对弯曲波频散曲线的影响 |
| 3.2.2 超轻水泥固井对弯曲波频散曲线的影响 |
| 3.3 第II界面窜槽时套管井偶极弯曲波的频散特性 |
| 3.3.1 常规水泥固井对弯曲波频散曲线的影响 |
| 3.3.2 超轻水泥固井对弯曲波频散曲线的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 软地层套管井内偶极全波及其频散分析 |
| 4.1 频域加权相似法理论 |
| 4.2 常规水泥胶结下偶极全波及其频散分析 |
| 4.2.1 水泥胶结质量良好时井内偶极全波及其频散曲线 |
| 4.2.2 第I界面窜槽时井内偶极全波及其频散曲线 |
| 4.2.3 第II界面窜槽时井内偶极全波及其频散曲线 |
| 4.3 超轻水泥胶结下偶极全波及其频散分析 |
| 4.3.1 水泥胶结良好时井内偶极全波及其频散曲线 |
| 4.3.2 第I界面窜槽时井内偶极全波及其频散曲线 |
| 4.3.3 第II界面窜槽时井内偶极全波及其频散曲线 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 附录 |
| 参考文献 |
| 作者简介及科研成果 |
| 致谢 |
（3）随钻四极子声波测井仪高压发射电路设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 随钻声波测井技术背景及意义 |
| 1.2 国内外发展进程及研究态势 |
| 1.3 本文的主要结构及内容安排 |
| 第二章 高压发射电路模块总体设计概述 |
| 2.1 随钻四极子声波测井仪概述 |
| 2.1.1 随钻四极子声波测井仪系统结构 |
| 2.1.2 随钻四极子声波测井仪原理 |
| 2.2 高压发射电路关键技术分析 |
| 2.3 高压发射电路总体方案 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 高压发射控制电路及程序设计 |
| 3.1 高压发射控制电路总体结构设计 |
| 3.2 MCU控制电路设计 |
| 3.3 电平转换电路设计 |
| 3.4 串行通信电路设计 |
| 3.5 高压采样电路设计 |
| 3.6 高压发射控制程序设计 |
| 3.6.1 开发环境介绍 |
| 3.6.2 高压发射控制程序总体设计 |
| 3.6.3 高压采集程序设计 |
| 3.6.4 FIRE点火程序设计 |
| 3.6.5 MCU与中控模块通信协议设计及实现 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 高压发射驱动模块设计 |
| 4.1 高压发射驱动模块总体结构设计 |
| 4.2 全桥驱动设计 |
| 4.2.1 全桥驱动电路设计 |
| 4.2.2 自举电路分析 |
| 4.2.2.1 自举工作过程分析 |
| 4.2.2.2 自举电路分析 |
| 4.2.2.3 驱动波形设计 |
| 4.3 移相全桥零电压开关(ZVS)设计 |
| 4.3.1 硬开关技术的局限性 |
| 4.3.2 移相全桥 ZVS 驱动过程分析 |
| 4.3.3 实现零电压开关(ZVS)的条件 |
| 4.3.4 实现零电压开关(ZVS)的方法 |
| 4.4 声波换能器单频点阻抗匹配 |
| 4.4.1 声波换能器等效电路模型 |
| 4.4.1.1 串联等效模型 |
| 4.4.1.2 并联等效模型 |
| 4.4.2 声波换能器阻抗匹配设计 |
| 4.5 仿真 |
| 4.5.1 移相全桥ZVS仿真 |
| 4.5.2 单频点阻抗匹配仿真 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 高压发射电源模块设计 |
| 5.1 开关电源基本原理及分类 |
| 5.2 高压电源电路设计 |
| 5.2.1 Boost升压型变换器原理 |
| 5.2.2 升压开关控制芯片选型 |
| 5.2.2.1 调制方式选择 |
| 5.2.2.2 芯片功能概述 |
| 5.2.2.3 引脚功能描述 |
| 5.2.3 主电路设计 |
| 5.2.3.1 振荡器频率选择 |
| 5.2.3.2 电流检测外部电阻选择 |
| 5.2.3.3 电感选择 |
| 5.2.3.4 整流二极管选择 |
| 5.2.3.5 输出电容选择 |
| 5.2.3.6 开关MOSFET选择 |
| 5.2.4 工作稳定性分析 |
| 5.2.4.1 电流检测稳定性分析 |
| 5.2.4.2 控制环路稳定性分析 |
| 5.3 +5V、+15V电源电路设计 |
| 5.3.1 Buck降压型变化器原理 |
| 5.3.2 降压开关稳压芯片选型 |
| 5.3.2.1 芯片功能概述 |
| 5.3.2.2 引脚功能描述 |
| 5.3.3 主电路设计 |
| 5.4 .高压电源仿真 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 电路测试与仪器井下测试 |
| 6.1 高压发射电路测试与分析 |
| 6.1.1 测试准备 |
| 6.1.2 高压发射电源板输出及储能电容充电测试 |
| 6.1.3 高压发射控制板测试 |
| 6.1.4 高压发射驱动板测试 |
| 6.1.5 移相 ZVS 测试 |
| 6.2 高压发射电路高温测试 |
| 6.3 仪器实地井下测试 |
| 第七章 总结 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（4）随钻划眼采集模式的过套管声波测井数值模拟与实验研究（论文提纲范文）
| 0 引 言 |
| 1 套管井随钻声波波形模拟方法 |
| 2 数值计算结果及分析 |
| 3 井下实验 |
| 4 结论与认识 |
（5）基于相控阵技术的随钻前视声波测井数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 创新点 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 随钻声波测井技术的发展 |
| 1.2.2 反射声波测井技术的发展 |
| 1.2.3 相控阵声波测井技术的发展 |
| 1.3 研究内容 |
| 第2章 井孔声场有限差分算法 |
| 2.1 二维柱坐标系有限差分算法 |
| 2.1.1 一阶弹性波方程组 |
| 2.1.2 差分格式 |
| 2.1.3 边界处理 |
| 2.1.4 声源加载 |
| 2.1.5 频散和稳定性条件 |
| 2.2 三维直角坐标系有限差分算法 |
| 2.2.1 一阶弹性波方程组 |
| 2.2.2 差分格式 |
| 2.2.3 边界处理 |
| 2.2.4 声源加载 |
| 2.2.5 频散和稳定性条件 |
| 2.3 并行化设计 |
| 2.3.1 实现方法 |
| 2.3.2 程序设计流程 |
| 2.3.3 可行性验证 |
| 2.3.4 效果分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 相控阵声波辐射器在随钻声波测井中的应用效果研究 |
| 3.1 相控阵声波辐射器定向辐射原理 |
| 3.1.1 相控线阵声波辐射器 |
| 3.1.2 相控圆弧阵声波辐射器 |
| 3.1.3 相控柱面阵声波辐射器 |
| 3.2 相控线阵声波辐射器在井孔中产生的声场 |
| 3.2.1 计算模型 |
| 3.2.2 波形特征分析 |
| 3.2.3 延迟时间和声束偏转角之间的关系 |
| 3.2.4 延迟时间的影响 |
| 3.2.5 阵元个数的影响 |
| 3.2.6 幅度加权的影响 |
| 3.3 相控线阵声波辐射器在井外地层中产生的声场 |
| 3.3.1 计算模型 |
| 3.3.2 波形特征分析 |
| 3.3.3 延迟时间的影响 |
| 3.3.4 阵元个数的影响 |
| 3.3.5 幅度加权的影响 |
| 3.4 定向辐射和扫描辐射对比 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 相控阵声波接收站在随钻声波测井中的应用效果研究 |
| 4.1 相控阵声波接收站扫描接收原理 |
| 4.1.1 相控线阵声波接收站 |
| 4.1.2 相控圆弧阵声波接收站 |
| 4.1.3 相控柱面阵声波接收站 |
| 4.2 随钻条件下利用相控柱面阵声波接收站获取井外地质异常体方位 |
| 4.2.1 计算模型 |
| 4.2.2 波形特征分析 |
| 4.2.3 基于相控圆弧阵声波接收站的独立接收效果 |
| 4.2.4 基于相控圆弧阵声波接收站的扫描接收效果 |
| 4.2.5 基于相控柱面阵声波接收站的扫描接收效果 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 相控阵技术在随钻前视声波测井中的应用效果研究 |
| 5.1 单深度点随钻前视声波测井响应 |
| 5.1.1 计算模型 |
| 5.1.2 波形特征分析 |
| 5.1.3 基于相控线阵声波辐射器的定向辐射效果 |
| 5.1.4 基于相控圆弧阵声波接收站的独立接收效果 |
| 5.1.5 基于相控圆弧阵声波接收站的扫描接收效果 |
| 5.1.6 基于相控柱面阵声波接收站的扫描接收效果 |
| 5.2 多深度点随钻前视声波测井响应 |
| 5.2.1 计算模型 |
| 5.2.2 波形特征分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（6）随钻声测井三维有限差分模拟与钻铤刻槽隔声性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要物理量名称及符号 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 井孔声场的时域有限差分法 |
| 1.3 随钻声波测井的发展 |
| 1.3.1 地层纵波速度的提取 |
| 1.3.2 地层横波速度的提取 |
| 1.3.3 仪器偏心的随钻声波测井 |
| 1.4 仍需解决的问题 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第2章 井孔声场的并行时域有限差分算法 |
| 2.1 井孔声场的三维FDTD算法 |
| 2.1.1 弹性波方程和声波方程的差分格式 |
| 2.1.2 吸收边界条件和内边界条件 |
| 2.1.3 声源的离散化处理 |
| 2.2 FDTD算法的并行实现 |
| 2.3 FDTD算法正确性检验 |
| 2.3.1 电缆声波测井波场模拟 |
| 2.3.2 电缆测井模型互易性数值实验 |
| 2.3.3 随钻声波测井模型互易性数值实验 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 单极随钻声波测井钻铤波传播特性的研究 |
| 3.1 井孔与地层中的钻铤波 |
| 3.1.1 随钻声波测井全波响应 |
| 3.1.2 井孔中的钻铤波 |
| 3.1.3 地层中的钻铤波 |
| 3.2 复杂钻铤结构下随钻声场 |
| 3.2.1 钻铤波在流体中的传播 |
| 3.2.2 钻铤端部截断模型随钻声场响应 |
| 3.2.3 钻铤中间截断模型随钻声场响应 |
| 3.3 FDTD模拟波形与实验测量波形对比 |
| 3.4 随钻声波测井多分量响应 |
| 3.4.1 随钻声波测井径向位移响应 |
| 3.4.2 随钻声波测井轴向位移响应 |
| 3.5 钻铤波对地层参数的敏感度分析 |
| 3.5.1 应力响应对地层参数的敏感度 |
| 3.5.2 位移响应对地层参数的敏感度 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 周期性刻槽钻铤的单极随钻声波测井响应 |
| 4.1 周期性刻槽钻铤的应力响应 |
| 4.1.1 外刻槽钻铤结构的应力响应 |
| 4.1.2 内刻槽钻铤结构的应力响应 |
| 4.1.3 内外交错刻槽钻铤结构的应力响应 |
| 4.2 周期性刻槽钻铤结构的参数优化 |
| 4.2.1 外刻槽钻铤结构的刻槽参数 |
| 4.2.2 内刻槽钻铤结构的刻槽参数 |
| 4.2.3 内外交错刻槽钻铤结构的刻槽参数 |
| 4.3 周期性刻槽钻铤结构位移响应 |
| 4.3.1 刻槽钻铤结构位移响应时域分析 |
| 4.3.2 刻槽钻铤结构位移响应频域分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 刻槽钻铤偏心时多极随钻声波测井响应的模拟 |
| 5.1 钻铤偏心时单极随钻声波测井响应 |
| 5.2 刻槽钻铤偏心时偶极随钻声波测井的声场分析 |
| 5.2.1 刻槽钻铤结构偶极随钻声波测井应力响应 |
| 5.2.2 刻槽钻铤结构偶极随钻声波测井位移响应 |
| 5.2.3 钻铤偏心时偶极随钻声波测井响应分析 |
| 5.3 刻槽钻铤偏心时四极随钻声波测井的声场分析 |
| 5.3.1 刻槽钻铤结构四极随钻声波测井响应 |
| 5.3.2 钻铤偏心时四极随钻声波测井响应分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 A 固体介质速度-应力方程有限差分格式 |
| 附录 B 完全匹配层中相关系数差分格式 |
| 附录 C 余弦包络函数的定积分式 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（7）各向异性地层声速测井理论与应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 创新点摘要 |
| 第一章 引言 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 裂缝介质等效弹性理论研究现状 |
| 1.2.2 定向裂缝各向异性理论研究现状 |
| 1.2.3 各向异性井孔声学方法研究现状 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第二章 基于球形等效的裂缝诱发介质各向异性理论 |
| 2.1 裂缝夹杂的弹性场波动基本理论 |
| 2.1.1 裂缝夹杂问题的定义 |
| 2.1.2 夹杂问题的边界条件 |
| 2.1.3 椭圆夹杂问题的通解 |
| 2.2 传统裂缝诱导岩石各向异性理论 |
| 2.2.1 Hudson裂缝诱导各向异性理论 |
| 2.2.2 Schoenberg裂缝线性滑动诱导理论 |
| 2.2.3 Eshelby-Cheng裂缝各向异性诱导理论 |
| 2.3 基于等效散射的各向异性诱导理论 |
| 2.3.1 裂缝嵌入的应力场理论分析 |
| 2.3.2 基于球形有效体的等效理论 |
| 2.3.3 理论模型的数值模拟验证 |
| 2.3.4 理论模型的实验对比验证 |
| 2.4 等效散射各向异性数值模拟及分析 |
| 2.4.1 裂缝几何形态对有效模量的影响 |
| 2.4.2 裂缝填充特性对有效模量的影响 |
| 2.4.3 多套裂缝体系对有效模量的影响 |
| 2.5 等效散射方法在背景基质各向异性的推广 |
| 2.5.1 各向异性介质Eshelby张量简化推导 |
| 2.5.2 各向异性介质含裂缝模型的数值分析 |
| 2.5.3 各向异性介质含裂缝模型的实验验证 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 裂缝介质弹性波各向异性速度传播特征 |
| 3.1 各向异性介质平面波速度 |
| 3.1.1 各向异性Christoffel公式推导 |
| 3.1.2 各向异性平面波相速度特性 |
| 3.1.3 各向异性平面波群速度特性 |
| 3.2 VTI各向异性介质速度特征数值模拟 |
| 3.2.1 水平裂缝模型的有效弹性模量 |
| 3.2.2 水平排列干燥裂缝模型速度响应 |
| 3.2.3 水平排列含水裂缝模型速度响应 |
| 3.3 HTI各向异性介质速度特征数值模拟 |
| 3.3.1 竖直裂缝模型的有效弹性模量 |
| 3.3.2 竖直排列干燥裂缝模型速度响应 |
| 3.3.3 竖直排列含水裂缝模型速度响应 |
| 3.4 各向异性介质弹性波速度的近似解 |
| 3.4.1 传统各向异性准静态速度近似解 |
| 3.4.2 基于泰勒二阶展开的速度近似解 |
| 3.5 正交各向异性介质弹性波传播速度特征 |
| 3.5.1 正交各向异性Christoffel方程 |
| 3.5.2 正交各向异性介质的相速度 |
| 3.5.3 正交各向异性相速度近似解 |
| 3.5.4 正交各向异性介质的群速度 |
| 3.6 各向异性岩石速度测量实验 |
| 3.6.1 声速测量理论和设备 |
| 3.6.2 声速测量结果和分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 基于井孔多模式波的横向各向同性理论和处理方法 |
| 4.1 横向各向同性地层井孔声波理论 |
| 4.1.1 横向各向同性地层声场 |
| 4.1.2 井孔流体的弹性波声场 |
| 4.1.3 井孔界面的边界条件 |
| 4.1.4 频散曲线和全波地震图 |
| 4.2 井孔测井仪器的等效简化理论 |
| 4.2.1 等效仪器简化的理论推导 |
| 4.2.2 等效仪器理论的数值验证 |
| 4.3 横向各向同性地层井孔声场数值模拟 |
| 4.3.1 弹性模量的近似等效 |
| 4.3.2 井孔模式波频散特征 |
| 4.3.3 时域波形响应分析 |
| 4.4 传统横向各向同性地层的井孔反演方法 |
| 4.4.1 波形预处理方法 |
| 4.4.2 频谱加权平均反演方法 |
| 4.4.3 处理实例和分析 |
| 4.5 基于偶极弯曲波的井孔各向异性反演理论 |
| 4.5.1 理论计算与灵敏度分析 |
| 4.5.2 反演目标函数建立及数值验证 |
| 4.5.3 实际数据处理及方法对比 |
| 4.6 基于斯通利波和弯曲波的联合反演方法 |
| 4.6.1 理论计算与灵敏度分析 |
| 4.6.2 仪器联合标定理论和方法 |
| 4.6.3 联合反演目标函数建立 |
| 4.6.4 处理实例和分析 |
| 4.7 本章小节 |
| 第五章 基于走时层析成像的环向各向异性评价和处理方法 |
| 5.1 环向HTI各向异性地层中弯曲波的传播特征 |
| 5.1.1 环向HTI各向异性的井孔声学特征 |
| 5.1.2 HTI直角坐标系中的有限差分方法 |
| 5.1.3 HTI地层声波响应数值模拟和分析 |
| 5.2 虚拟声源提取波前的波形预处理方法 |
| 5.2.1 超级混合虚折射干涉法 |
| 5.2.2 方法的数值验证和分析 |
| 5.2.3 实际数据处理和应用 |
| 5.3 基于时域波形处理的各向异性处理方法 |
| 5.3.1 Alford矩阵旋转方法 |
| 5.3.2 波形反演分析方法 |
| 5.3.3 实际数据处理应用 |
| 5.4 基于走时层析成像的方位各向异性方法 |
| 5.4.1 走时层析成像方法原理 |
| 5.4.2 基于层析成像的各向异性处理 |
| 5.4.3 处理方法的实例分析 |
| 5.5 方位各向异性的实验测量 |
| 5.5.1 各向异性模型井的实验测量 |
| 5.5.2 方位声源特征的实验分析 |
| 5.6 本章小节 |
| 第六章 地层各向异性的综合性应用及评价 |
| 6.1 应力下裂缝地层的井孔声学特征分析 |
| 6.1.1 井外地层的应力场特性 |
| 6.1.2 应力作用下的裂缝形态 |
| 6.1.3 横波各向异性特征分析 |
| 6.2 水平井页岩各向异性评价与裂缝识别 |
| 6.2.1 水平井页岩横波传播特征 |
| 6.2.2 水平井页岩实例处理分析 |
| 6.3 裂缝分析在地层压裂评价中的应用 |
| 6.3.1 定向缝压裂施工效果评价 |
| 6.3.2 网状缝压裂施工效果评价 |
| 6.4 VTI各向异性地层中的垂直裂缝评价 |
| 6.4.1 VTI含垂直裂缝的响应特征 |
| 6.4.2 泥质砂岩储层垂直缝响应 |
| 6.4.3 页岩储层中垂直缝的评价 |
| 6.5 走时层析技术评价储层的多裂缝体系 |
| 6.5.1 多裂缝体系的各向异性特征 |
| 6.5.2 基于走时层析技术的裂缝评价 |
| 6.6 各向异性地层岩石力学和地应力分析 |
| 6.7 三维各向异性的综合评价 |
| 6.8 本章小结 |
| 结论和展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 各向同性介质下Eshelby张量表达式 |
| 附录B 背景介质TI下Eshelby张量表达式 |
| 附录C 横向各向同性井孔模式波系数矩阵 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（8）多极子随钻声波测井仪声源激励与数据采集关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文研究背景与意义 |
| 1.2 随钻声波测井井下仪发展历程与研究现状 |
| 1.3 随钻声波测井仪器研发面临的困难和突破点 |
| 1.3.1 钻井噪声和泥浆循环噪声 |
| 1.3.2 钻铤模式波干扰 |
| 1.3.3 其他噪声干扰 |
| 1.4 随钻声波测井仪的关键技术研究现状 |
| 1.4.1 换能器技术 |
| 1.4.2 声源激励技术 |
| 1.4.3 声波信号接收技术 |
| 1.4.4 井下存储器与低功耗管理 |
| 1.5 论文主要研究内容 |
| 第二章 多极子随钻声波测井理论与仪器结构设计 |
| 2.1 多极子随钻声波测井的声传播理论 |
| 2.1.1 单极子随钻声波测量原理 |
| 2.1.2 四极子随钻声波测量原理 |
| 2.1.3 偶极子随钻声波测量原理 |
| 2.2 多极子随钻声波测井仪器设计 |
| 2.2.1 声系设计 |
| 2.2.2 电子系统设计 |
| 2.3 仪器性能指标 |
| 2.4 本章小节 |
| 第三章 大功率变频声源激励方法与实现 |
| 3.1 发射换能器结构 |
| 3.2 SPWM正弦波脉冲激励方法 |
| 3.2.1 SPWM激励原理 |
| 3.2.2 激励源系统设计 |
| 3.3 声源激励关键技术 |
| 3.3.1 功率驱动与主电路 |
| 3.3.2 高压脉冲变压器 |
| 3.3.3 阻抗匹配与拖尾抑制 |
| 3.3.4 高压电源与储能电路 |
| 3.4 发射控制器程序设计 |
| 3.5 实验测试与分析 |
| 3.5.1 拖尾抑制电路测试 |
| 3.5.2 激励脉冲高压测试 |
| 3.5.3 正弦波变频测试 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 数字化有源换能器技术与设计 |
| 4.1 电缆声波测井接收采集结构 |
| 4.2 有源接收换能器设计 |
| 4.3 弱信号采集与噪声抑制 |
| 4.3.1 接收换能器 |
| 4.3.2 低噪声信号调理模块设计 |
| 4.3.3 同步并行数据采集 |
| 4.3.4 随机噪声的叠加平均处理 |
| 4.4 采集通道一致性测试与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 井下数据存储与处理技术 |
| 5.1 井下主测控结构 |
| 5.2 井下数据存储 |
| 5.2.1 存储容量与存储结构 |
| 5.2.2 井下存储管理程序设计 |
| 5.3 井下快速数据处理技术 |
| 5.3.1 井下时差提取算法 |
| 5.3.2 DSP嵌入时差提取算法 |
| 5.4 低功耗电源管理 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 实验与测试分析 |
| 6.1 室内井群中的仪器测试 |
| 6.1.1 软地层井中的定点测试 |
| 6.1.2 套管井定点测试 |
| 6.1.3 各向异性井定点测试 |
| 6.1.4 仪器稳定性测试 |
| 6.2 现场测井实验 |
| 6.2.1 刻度井电缆测量模式测井 |
| 6.2.2 现场X-1 井中滑眼测井试验 |
| 6.2.3 现场X-2 井实钻与滑眼测井结果对比 |
| 6.2.4 现场X-3 井随钻测井与电缆测井结果对比 |
| 6.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（9）阵列声波测井衰减因子反演方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究目的与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 衰减因子应用研究现状 |
| 1.2.2 衰减因子分析方法研究现状 |
| 1.2.3 井孔内声场研究现状 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 弹性介质中的波动方程及其解 |
| 2.1 阵列声波测井数值模拟基本理论 |
| 2.1.1 井中声波点源 |
| 2.1.2 地层弹性波动声场的求解 |
| 2.1.3 井壁边界条件 |
| 2.1.4 实轴积分 |
| 2.2 阵列声波测井衰减的模拟 |
| 2.3 本章小节 |
| 第3章 衰减因子反演方法 |
| 3.1 频谱比法 |
| 3.1.1 方法原理 |
| 3.1.2 数值模拟实验处理 |
| 3.2 基于振幅相位法的衰减因子反演算法 |
| 3.2.1 方法原理 |
| 3.2.2 算法检验 |
| 3.2.3 数值模拟实验处理 |
| 3.3 本章小节 |
| 第4章 实际资料的处理 |
| 4.1 软地层实际资料处理 |
| 4.2 硬地层实际资料处理 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 结论 |
| 参考文献 |
| 附录A 拉格朗日乘子法 |
| 致谢 |
（10）基于有限差分法的裂缝和孔隙地层对井中声波影响的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 井中声波的传播与裂缝、孔隙地层之间关系的研究现状 |
| 1.2.1 井中纵波的传播与裂缝之间的关系 |
| 1.2.2 井中横波的传播与裂缝之间的关系 |
| 1.2.3 井中斯通利波的传播与裂缝之间的关系 |
| 1.2.4 井中斯通利波的传播孔隙地层之间的关系 |
| 1.2.5 有限差分法在声波测井模拟方面的发展 |
| 1.3 本文的主要研究工作 |
| 第二章 均匀弹性地层中的单极子声波测井模拟 |
| 2.1 速度-应力方程 |
| 2.2 井中声波传播的实轴积分法模拟 |
| 2.2.1 波动方程即一般解 |
| 2.2.2 边界条件 |
| 2.2.3 井中声场积分形式 |
| 2.3 井中波的特性 |
| 2.3.1 入射波和反射波 |
| 2.3.2 井中面波特性 |
| 2.4 声波传播的有限差分模拟 |
| 2.4.1 弹性地层的有限差分方程 |
| 2.4.2 井中流体的有限差分方程 |
| 2.4.3 NPML吸收边界在有限差分法中的应用 |
| 2.5 井中的声场和波形 |
| 本章小结 |
| 第三章 裂缝对井中声波传播影响的变网格有限差分法模拟 |
| 3.1 变网格有限差分法 |
| 3.2 与水平裂缝相交的井孔模型 |
| 3.3 无限水平裂缝与井孔相交的模型的波场和波形 |
| 3.4 纵波首波波形变化与裂缝之间的关系 |
| 3.5 横波首波衰减与裂缝之间的关系 |
| 3.5.1 衰减系数与裂缝宽度之间的关系 |
| 3.5.2 衰减系数与接收器到裂缝的距离之间的关系 |
| 3.5.3 在不同的井孔半径下横波首波的衰减 |
| 3.5.4 衰减系数与裂缝径向延伸距离之间的关系 |
| 3.5.5 衰减系数与裂缝条数之间的关系 |
| 3.6 斯通利波的传播与裂缝之间的关系 |
| 3.6.1 刚性情况解析解 |
| 3.6.2 弹性情况下解析解 |
| 3.6.3 斯通利波在与裂缝相交的井中传播的波场和波形 |
| 3.6.4 计算斯通利波的反射系数和透射系数 |
| 3.6.5 有限差分法与解析方法之间的对比 |
| 3.6.6 裂缝带与反射系数之间的关系 |
| 3.6.7 裂缝宽度的变化对斯通利波反射系数的影响 |
| 3.6.8 裂缝延伸的距离对斯通利波反射系数的影响 |
| 3.6.9 地层的非均匀性对斯通利波反射系数的影响 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 均匀孔隙地层中单极子声波测井有限差分模拟 |
| 4.1 Biot孔隙介质理论 |
| 4.1.1 Biot孔隙介质理论 |
| 4.1.2 低频条件下的Biot孔隙介质理论 |
| 4.2 弹性波传播的有限差分法模拟 |
| 4.2.1 柱坐标系下孔隙介质中的弹性波方程 |
| 4.2.2 孔隙地层中的有限差分方程 |
| 4.3 孔隙地层中的声波测井响应 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 水平孔隙地层对井中斯通利波的反射 |
| 5.1 与水平渗透性孔隙地层相交的井孔模型 |
| 5.2 采用简化理论计算斯通利波反射系数 |
| 5.3 有限差分法和简化理论之间的对比 |
| 5.3.1 不同骨架弹性的孔隙地层 |
| 5.3.2 不同孔隙度和渗透率的孔隙地层 |
| 5.3.3 不同厚度的孔隙地层 |
| 5.4 修正的简化理论 |
| 5.5 非均匀孔隙地层对斯通利波的反射 |
| 5.5.1 渗透率在轴向上变化的孔隙地层模型 |
| 5.5.2 泥浆侵入模型 |
| 本章小结 |
| 第六章 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
四、软地层中声波测井的波形特征（论文参考文献）
- [1]井旁地应力对全波列声波测井影响的正反演研究及应用[D]. 雪宇超. 西安石油大学, 2021(09)
- [2]不同胶结情况下套管井偶极弯曲波频散特性的数值研究[D]. 杨蒙恩. 吉林大学, 2021(01)
- [3]随钻四极子声波测井仪高压发射电路设计[D]. 胡志轩. 电子科技大学, 2021(01)
- [4]随钻划眼采集模式的过套管声波测井数值模拟与实验研究[J]. 林剑松,李盛清,刘忠华,张聪慧,苏远大,唐晓明. 地球物理学进展, 2021
- [5]基于相控阵技术的随钻前视声波测井数值模拟研究[D]. 杨书博. 中国石油大学(北京), 2020(02)
- [6]随钻声测井三维有限差分模拟与钻铤刻槽隔声性能研究[D]. 杨玉峰. 哈尔滨工业大学, 2019
- [7]各向异性地层声速测井理论与应用研究[D]. 许松. 中国石油大学(华东), 2019(01)
- [8]多极子随钻声波测井仪声源激励与数据采集关键技术研究[D]. 谭宝海. 中国石油大学(华东), 2019(01)
- [9]阵列声波测井衰减因子反演方法研究[D]. 李卓. 中国石油大学(北京), 2019(02)
- [10]基于有限差分法的裂缝和孔隙地层对井中声波影响的研究[D]. 欧伟明. 吉林大学, 2019(12)