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随钻四极子横波测井钻铤尺寸优化设计的理论研究

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地球物理学报 2017年第4期60卷 1606-1615页

作者：苏远大许松江灿唐晓明中国石油大学(华东)地球科学与技术学院青岛266580

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... 详细信息

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.

关键词：随钻声波测井横波速度钻铤四极子波截止频率钻铤壁厚

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含孔隙、裂隙地层随钻多极子声波测井理论

地球物理学报 2014年第6期57卷 1999-2012页

作者：许松苏远大陈雪莲唐晓明中国石油大学(华东)地球科学与技术学院青岛266580

储层岩石中普遍存在孔隙与裂隙,对钻井中的测井声波产生重要影响.基于孔、裂隙介质弹性波理论,导出了随钻声波测井的井孔声场表达式.据此考察了地层裂隙密度与含气饱和度的变化时井孔内随钻多极子模式波(斯通利波、弯曲波和螺旋波)的速... 详细信息

储层岩石中普遍存在孔隙与裂隙,对钻井中的测井声波产生重要影响.基于孔、裂隙介质弹性波理论,导出了随钻声波测井的井孔声场表达式.据此考察了地层裂隙密度与含气饱和度的变化时井孔内随钻多极子模式波(斯通利波、弯曲波和螺旋波)的速度、衰减与灵敏度以及地层纵、横波的响应特征.裂隙密度与含气饱和度对模式波的速度频散与衰减都有影响,且两参数的值越大,影响越大.具体来说,速度对裂隙密度更敏感,而衰减对含气饱和度更敏感.具有"艾里相"特征的随钻偶极和四极子波在地层含气时产生强烈衰减,可以作为判断地层含气的一个明显指示.理论模拟与实际测井数据分析结果符合较好.

关键词：随钻声波裂隙密度含气饱和度频散衰减灵敏度艾里相

偶极横波远探测在裸眼井及套管井中接收波场的方位响应特征

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地球物理学报 2022年第10期65卷 4122-4140页

作者：李杨虎唐晓明苏远大中国石油大学(华东)地球科学与技术学院青岛266580 中国石油大学(华东)深层油气重点实验室青岛266580 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室青岛266071

偶极横波远探测技术的快速发展及其在裸眼和套管井中应用的需求增加使得研究井中远探测波场的方位特征和接收响应具有重要意义.将远探测声场看作是声源在反射体一侧的镜像点的辐射声场并对其做柱面波展开,得到了充液裸眼和套管井中偶极... 详细信息

偶极横波远探测技术的快速发展及其在裸眼和套管井中应用的需求增加使得研究井中远探测波场的方位特征和接收响应具有重要意义.将远探测声场看作是声源在反射体一侧的镜像点的辐射声场并对其做柱面波展开,得到了充液裸眼和套管井中偶极横波方位远探测接收声场的渐近解.据此对声场在井内流体中产生的径向位移和声压进行了模拟分析,深入研究了接收器偏心距、声源频率和地层类型对井中方位接收波场的影响,并对裸眼和套管井中的响应特征进行了对比,预示了快速和慢速地层条件下声场方位响应中的180°相位反转现象.渐近解析解与三维有限差分数值解的结果对比证实了这一现象,同时也验证了解析解的正确性和普适性.结果表明:接收器偏心距、声源频率和地层类型是井中接收声场方位响应特征的主要影响因素;SH横波入射引起的井内流体的径向位移和声压方位响应特征基本一致,而SV横波入射时二者特征却有较大差异;因此,接收信号中的SV分量有助于识别反射体方位;相对于裸眼井,套管井中接收声场的方位灵敏度更高,更有利于识别井外反射体的方位.本文的分析结果为偶极横波方位远探测技术的进一步发展和应用提供了理论支持.

关键词：偶极横波远探测井孔声场方位接收响应套管井

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斯通利波在渗透地层和裂缝带的反射及透射:解析和数值方法模拟对比

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地球物理学报 2022年第4期65卷 1508-1518页

作者：夏飞月苏远大唐晓明中国石油大学(华东)地球科学与技术学院山东青岛266580 中国石油大学(华东)深层油气重点实验室山东青岛266580 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266071

声波测井常用斯通利波来评价储层渗透性能和识别地层裂缝,描述声波在渗透性地层中的传播需要求解Biot孔隙弹性波动方程.本文采用有限差分方法来求解测井斯通利波在渗透地层和裂缝带的反射及透射问题.综合利用有限差分法和一维等效波数... 详细信息

声波测井常用斯通利波来评价储层渗透性能和识别地层裂缝,描述声波在渗透性地层中的传播需要求解Biot孔隙弹性波动方程.本文采用有限差分方法来求解测井斯通利波在渗透地层和裂缝带的反射及透射问题.综合利用有限差分法和一维等效波数法研究和分析了不同层厚、孔隙度和渗透率下单个和多个渗透地层的斯通利波反射及透射系数以及变化规律,两种方法计算结果对比验证了一维等效波数法在0~2 kHz范围内的可靠性.对于等效波数法难以模拟、更为复杂的裂缝带模型,利用有限差分方法分析和研究了在不同渗透率、轴向和径向延伸长度下裂缝带的斯通利波反射和透射系数及其变化特征.本文结果表明:斯通利波在渗透裂缝带中激发的流体渗流是一种穿透深度有限的趋肤效应,因此要达到0.1 m以上的探测深度,需要使用较低的激发频率(0~2 kHz),低频段内的斯通利波反射和透射系数对井壁附近裂缝带的渗透性能均有响应.随着渗透率升高,斯通利波反射系数在低频明显升高,透射系数在高频降低显著;在高于Biot特征频率的频段,反射和透射系数曲线随渗透率升高呈复杂变化,与孔隙流体从渗流到波动的变化相关.本文的方法和结果有助于分析和解释斯通利波在裂缝型渗透地层的传播特征,为识别此类地层和评价其渗透性能奠定理论基础.

关键词：斯通利波渗透地层裂缝带反射透射

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横向各向同性地层随钻多极子测井声场的分波分析与特性研究

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地球物理学报 2022年第8期65卷 3198-3212页

作者：饶博唐晓明苏远大中国石油大学(华东)地球科学与技术学院青岛266580 中国石油大学(华东)深层油气重点实验室青岛266580 青岛海洋科学与技术试点国家实验室青岛266580

随钻声场在各向异性地层中的传播一直是随钻声波测井的重要课题.该问题中钻铤与井孔和地层的相互作用极大地影响着声场,特别是系统中的模式波的传播特征.因此,本文采用分波计算法来详细地研究在横向各向同性(VTI)地层中随钻多极子声波... 详细信息

随钻声场在各向异性地层中的传播一直是随钻声波测井的重要课题.该问题中钻铤与井孔和地层的相互作用极大地影响着声场,特别是系统中的模式波的传播特征.因此,本文采用分波计算法来详细地研究在横向各向同性(VTI)地层中随钻多极子声波的传播规律,将声场全波分解成来自波数域中的奇异点(包括支点和极点)的分波的贡献,以此模拟分析了声场中各个分波的传播特征,包括模式波在频域中的频散、激发响应及时域中的分波波形.结果表明:在快速VTI地层中,钻铤的存在使得单极伪瑞利波和二阶四极地层螺旋波的频散大为降低,可以此来测量地层垂直向横波速度;慢速VTI地层中仅存在单一四极地层螺旋波,其低频速度为地层垂直向横波速度.值得注意的是,在各向异性参数满足δ>ε+c_(44)/2c_(33)的地层中,上述模式波的低频截止速度均小于地层的垂向横波速度,这一结果与已知的裸眼井情况一致.

关键词：横向各向同性随钻声波测井频散分波横波速度

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随钻四极横波测量的数据驱动频散处理方法

地球物理学报 2017年第12期60卷 4938-4944页

作者：孔凡童庄春喜苏远大唐晓明中国石油大学(华东)地球科学与技术学院青岛266580

针对随钻四极横波测量中的频散效应,本文采用了一种数据驱动的频散处理方法.根据四极子声波频散数据计算慢度概率密度及其拟合函数,再对该函数寻边确定实际地层的横波慢度.该方法在对理论模拟数据及现场随钻测井数据处理中均取得了良好... 详细信息

针对随钻四极横波测量中的频散效应,本文采用了一种数据驱动的频散处理方法.根据四极子声波频散数据计算慢度概率密度及其拟合函数,再对该函数寻边确定实际地层的横波慢度.该方法在对理论模拟数据及现场随钻测井数据处理中均取得了良好的应用效果,为随钻四极子横波测井提供了一种快速有效的处理方法.

关键词：随钻横波测井四极子声波频散效应数据驱动慢度概率密度

横向各向同性固体材料中含定向非均匀体的有效弹性模量

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物理学报 2015年第20期64卷 308-316页

作者：许松唐晓明苏远大中国石油大学(华东)地球科学与技术学院青岛266580

针对含定向非均匀体的横向各向同性复合材料(即TI介质),采用球形有效体散射等效的方法,根据TI材料下的D,N_(ij)表达式,对横向各向同性条件下Eshelby张量的积分通用表达式进行化简,推导出了复合材料的具有横向各向同性特性的有效弹性模... 详细信息

针对含定向非均匀体的横向各向同性复合材料(即TI介质),采用球形有效体散射等效的方法,根据TI材料下的D,N_(ij)表达式,对横向各向同性条件下Eshelby张量的积分通用表达式进行化简,推导出了复合材料的具有横向各向同性特性的有效弹性模量的表达式,并依此进行了数值分析.计算结果表明:利用本方法计算的有效模量随非均匀体含量的增大而减小;定向排列的非均匀体影响横向各向同性介质的固有各向异性,水平指向的非均匀体会增大材料的横向各向同性,模拟结果对评价含非均匀体各向异性介质的特征具有指导意义.

关键词：横向各向异性定向排列非均匀体有效模量

基于四分量偶极横波远探测的井周构造走向快速反演方法研究

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地球物理学报 2020年第6期63卷 2478-2487页

作者：李盛清苏远大唐晓明中国石油大学(华东)地球科学与技术学院青岛266580 中国石油大学(华东)深层油气重点实验室青岛266580 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室青岛266071

偶极声源的辐射特性及仪器的四分量正交采集系统使得偶极横波远探测可在一维井筒中对井外构造进行方位探测.基于反射横波幅度随声源偏振方向呈余弦平方变化这一特征,本文提出一种利用函数拟合快速反演井周构造走向的方法.根据这一规律,... 详细信息

偶极声源的辐射特性及仪器的四分量正交采集系统使得偶极横波远探测可在一维井筒中对井外构造进行方位探测.基于反射横波幅度随声源偏振方向呈余弦平方变化这一特征,本文提出一种利用函数拟合快速反演井周构造走向的方法.根据这一规律,该方法仅用4个方位剖面数据即可准确反演井周构造走向,同时得到井周构造的离井距离和倾角.数值模拟和物理实验模拟均验证了幅度随方位的变化以及反演方法的可行性.根据这一方法做的现场实例也进一步证明了该方法的适用性.本文工作为利用四分量偶极数据进行井周构造的反射横波成像提供了实用而有效的处理方法.

关键词：正交偶极四分量横波远探测方位探测反射体走向

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一种利用双源反激的随钻声波测井方法

地球物理学报 2016年第3期59卷 1151-1160页

作者：张博唐晓明苏远大祁晓中国石油大学(华东)地球科学与技术学院COSL-UPC声学测井联合实验室青岛266580 中国电波传播研究所河南新乡453003

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... 详细信息

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.

关键词：双源反激方法随钻声波测井钻铤波压制隔声技术声波干涉法