冲激声源P-T-C电极特性研究

作     者：刘豪 

作者单位：西安石油大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周静

授予年度：2022年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 

主      题：冲激声源深探测 电极结构 冲激波强度 声能量 电声效率 

摘      要：在石油勘探开发领域,声波测井技术已经成为了该行业发展的重中之重。从最早的单极子声波测井、偶极子声波测井到单极子与偶极子结合的多极子声波测井,这些测井技术或多或少有着一些缺点,因此,冲激声源被提出应用到石油测井领域中来。对于冲激声源来讲,电极结构是影响产生声能量大小的主要因素,因此,本文旨在研究冲激声源电极结构。文章首先对冲激声源的产生机理进行介绍,具体分析了其预击穿阶段、剧烈放电阶段以及传播聚束阶段的工作过程。接着利用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件对冲激声源的不同结构进行仿真研究,以冲激波强度、声能量、电声效率等为评定参数,考察了不同间隙距离下P、T、C电极的优劣,结果表明,在相同条件下,P电极的冲激波强度、声能量及电声效率等均优于T电极和C电极,因此在冲激声源深探测领域比其余两种电极有着更好的发展前景。再次研究了不同充电电压、不同储能电容及不同电导率对声源电特性以及声特性的影响。结果表明,负载电压电流峰值、负载功率及能量、冲激波强度、声能量与充电电压与储能电容为正相关,与电导率为负相关;电声效率与充电电压、储能电容、电导率均为负相关;但是充电电压与储能电容对冲激声源电声特性影响很大,而电导率对其影响十分微弱。本文最后提出了一种优化电极方法,优化后的P电极相较于优化前有着更小的曲率半径,其更易产生畸变电场。将两者进行对比,结果表明,改进后的P电极的电声特性优于未改进之前的P电极,可应用于冲激声源声波深探测领域。