横向各向同性地层井孔伪瑞利波、弯曲波、螺旋波的低频极限速度

在多极源声测井中,低频弯曲波或螺旋波被广泛应用于测量地层的横波速度.前人的研究已证明在各向同性地层中井孔伪瑞利波、弯曲波及螺旋波的低频极限速度都等于地层横波速度.大量的数值计算结果似乎表明此结论在横向各向同性(TI)地层情况下也能成立,但缺乏理论证明.本文在井孔平行于TI弹性地层对称轴的模型下,考察了井内声源激发的波在流-固边界上的反射和透射情况,阐述了非泄漏模式导波产生的必要条件并讨论了其速度上限值.我们发现在各向异性参数满足一定条件的TI地层中,导波速度的低频极限值小于沿井孔方向上的横波速度.通过对井孔导波的频散分析以及对时域全波列的数值模拟,论证了在这类地层中进行多极源声测井时,不可能根据弯曲波或螺旋波的到达时间准确获取地层的横波速度值.

伪瑞利波和斯通利波的特性及横波首至的研究

本文分析了井中声波全波列测井合成波形、伪瑞利波和斯通利波的数值结果。讨论了横渡首至特性,指出伪瑞利波对横渡首至没有影响。这与实验记录的波形和实际井中观察到的波形一致,利用斯通利波的信息要考虑井径、岩性、爱瑞相等因素的影响。

井孔声波频散方程伪瑞利波的近似解析公式

对于相速度介于井内流体声速和地层横波速度之间的井孔伪瑞利波模式,给出了一个近似解析公式。其解类似于无限固体夹水平流体层中的伪瑞利波模式。近似公式对所有高阶模式都给出很好的近似。

利用流-固交界面上的伪瑞利波幅度进行液位检测的实验测量

基于流-固交界面上的伪瑞利波衰减依赖半空间流体性质这一特点,提出了一种利用伪瑞利波幅度测量液位的声学方法,并设计实验对其可行性进行了探讨。首先简要介绍了该方法的理论基础,回顾了前一篇文章的数值模拟工作所得到的重要结论;而后在水槽内进行实验,使用两个源距固定的横波换能器分别激发和接收铝制柱体表面的伪瑞利波,测量了不同液面高度下的脉冲伪瑞利波幅度及其主频偏移,并与数值模拟结果进行了比较。实验结果表明,测量所得的伪瑞利波幅度变化范围略小于数值模拟所得到的结果,但二者在反映变化规律上具有较好的一致性,即:随着液面高度的升高,脉冲伪瑞利波幅度近似呈指数下降,与此同时主频向低频偏移,偏移量近似呈线性规律增大。本文的研究结果从实验上验证了这一检测方法的可行性和有效性。

液面位置对流-固交界面上伪瑞利波幅度影响的数值模拟

研究了流体半空间中存在气-液交界面并且其位置发生改变时,流-固交界面上伪瑞利波的传播特性和幅度响应特征。借助有限差分的方法,实现了对不同气-液交界面位置时振动方向垂直于流-固交界面的脉冲面源所激发表面波声场的数值模拟,分别讨论了气-液交界面自身的散射作用与伪瑞利波传播过程中的能量泄漏对伪瑞利波幅度的影响。数值模拟结果表明:气-液交界面自身对伪瑞利波的散射作用对伪瑞利波幅度仅有极微小的影响,而能量泄漏才是引起伪瑞利波衰减的决定性因素;随着气-液交界面位置的升高,脉冲伪瑞利波幅度呈指数规律下降,与此同时主频向低频偏移。所得研究结果可以发展为一种利用伪瑞利波幅度进行液位检测的可靠方法。

弹性地层井眼中伪瑞利波的群速度

李鹤．弹性地层井眼中伪瑞利波的群速度．石油地球物理勘探，1997，32（6）：826～831本文介绍了弹性地层中伪瑞利波的频散方程，对伪瑞利波的频散特性作了详细分析。文中求出了给定条件下各支伪瑞利波的相速度起点，证明了在起点处不存在伪瑞利波的群速度。并给出了从第三支群速度曲线开始出现的若干条鱼钩状曲线。推演说明在弹性地层的井眼中，伪瑞利波不可能以横波速度传播，但其群速度与横波速度可以非常接近。

双层套管井中界面胶结差时单极全波响应特征的对比

通过实轴积分和有限差分相结合,计算双层套管井不同界面胶结差时单极子声源激发的套管波、井孔伪瑞利波以及斯通利波的响应特征。结果表明第Ⅰ界面胶结差时套管波的到时最早,其次是第Ⅲ界面,第Ⅱ界面和第Ⅳ界面胶结差时套管波到时较晚;从套管波的幅度特征观察,在各个界面胶结程度一致时,第Ⅰ或第Ⅲ界面胶结差时套管波的幅度较强,第Ⅱ界面和第Ⅳ界面胶结差时套管波的幅度较弱,理论计算结果与现场测量结果一致。不同界面胶结差时井孔伪瑞利波和斯通利波的响应也有明显差异,随着不胶结界面距离井轴越远,伪瑞利波的频散曲线逐渐向低频偏移;且在同一胶结状况下套管井中伪瑞利波的截止频率随地层横波速度的降低明显向高频移动,这一响应特征与裸眼井下的变化规律不同。在复杂的双层套管固井质量评价中,可结合井孔模式波的频散特征为判断各个界面的胶结状况提供参考。

径向半无限饱和孔隙介质的全波合成波测井记录

本文从时域及频域研究了位于饱和孔隙地层中、充有流体的轴对称井孔内,点源产生的波场。依照均匀化理论改进的Biot理论,模拟了这种地层,当井壁可渗透时,地层的渗透率会大大地影响导波。无论是高速还是低速地层,斯通利波的相速度及能量随渗透率增大而减小,衰减(用Q^(-1)定义)则增大。这些影响在低频段比在高频段内大,在低频段,达西定律决定着流体运动,而且能量在界面最强,随着粘性的降低,饱和流体压缩性的增大、流体孔隙体积的增大及井径的减小,这些影响在一较大的频段内增加且持续起作用。相反,由于界面波与周围介质更有效地耦合,这些影响随地层刚度减小而减小。目前,第一类伪瑞利波也携有有效信息。流体流动仅影响伪瑞利波爱里相的衰减,衰减增量可用来检测渗透带、推断饱和流体的特性。然而,最可靠的信息是地层S波速度及伪瑞利波低频部分的衰减值。时域中各种类型的波迭掩,这样,任何信号处理都应在频域进行,在频域内波的频谱易于分离,实际测井仪器的频段应足够宽,以保证每种波都有足够强的幅值。最后要说的是检波器越多及偏移距越大就越好。