套管井中泄漏弯曲型Lamb波声场的模拟与分析

基于套管中传播的最低阶泄漏弯曲型Lamb波(以下简称弯曲型Lamb波)对套管后介质尤其是低阻抗慢速水泥声学参数的敏感性,通过建立多层介质模型并利用实轴积分方法,数值模拟了有限尺寸定向辐射探头激发的声场和定点接收的全波波列。结果表明,在声源辐射到套管内壁上的入射角度约为33°时,在套管中主要激发弯曲型Lamb波。声场快照显示弯曲型Lamb波在沿着套管传播时,还会向与套管耦合的泥浆或水泥中泄漏比它速度低的波。若套管后介质是纵横波速度均低于弯曲型Lamb波相速度的慢速水泥,则套管中弯曲型Lamb波的衰减较大。利用弯曲型Lamb波对套管后耦合不同参数介质时的敏感性,可以有效地区分声阻抗接近的固体和液体,提高低阻抗水泥固井质量评价的效果。

在声速极慢的地层中测定纵波速度

井眼表层的纵横波速度常用井中声波波形测定的。为此，现代的声波测井仪配备有多种类型的声源，例如单极声源和偶极声源，偶极声源主要用于测定横波速度。但我们发现，在一种孔隙度为35％，横波速度为465米／秒的松散砂岩中，用偶极子声源测定纵波速度，比单极声源优越。在这种地层中，记录到的折射纵波信号受到其它声波成份的损害，这种成份已被识别出是泄漏纵波，它妨碍了在这种砂岩中辨认纵波。然而对偶极声源来说，由记录波形得到的频谱上，折射纵波位于6．5千赫，泄漏纵波位于1．3千赫，呈现为两个清清楚楚分开的成份，因而能用带通滤波器从中把折射纵波分离出来；而单极声源的记录波形频谱上，其各种声波成份严重重叠，难以用带通滤波器从中分离折射纵波。针对这种地层，从偶极折射纵波得到纵波速度是2150米／秒。偶极声源激励的泄漏纵波是频散的，相速度的范围从1．0千赫时的1800米／秒到1．6千赫时的1630米／秒。看起来，在这种声速极慢的地层中，采用从记录的波形中分离出纵波成份的方法，来测定地层的纵波速度，偶极声源比单极声源优越。