考虑压电声源-井孔系统的随钻方位声波测井数值模拟

随钻方位声波测井仪器是一种新型的声波测井仪器,在非均匀性复杂地层的精细勘探与开发中具有应用前景。综合考虑了压电声源-钻铤-井孔系统相互耦合作用,使用有限元ANSYS软件仿真计算了瓦片状声源的随钻方位声波测井仪器响应特征,以及声源的变形、表面不同位置处的振动位移,分析声源的谐振频率与辐射特性。模拟结果表明,声源振动变形复杂,与施加的激励信号存在较大差异。该声源谐振频率位于隔声体阻带之内,钻铤波得到有效压制,且该声源辐射出的能量具有明显的水平、竖直方位指向性。数值模拟了随钻方位声波测井仪器在均匀地层、方位分区变化地层以及过界面地层中的测井响应特征。模拟结果表明,基于该瓦片状声源的随钻方位声波测井仪器可准确测量地层的纵波慢度,识别井周地层方位速度信息,在跨界面地层中通过方位速度差异进行界面识别。研究对于随钻方位声波测井仪器的设计、研发以及使用具有指导意义。

随钻方位声波发射换能器性能数值模拟分析

发射换能器作为随钻方位声波测井仪的核心组件,其工作性能直接影响井周方位信息的探测精度。研究了一种适用于随钻方位测井的瓦片状声波发射换能器,利用有限元数值方法模拟了该换能器的响应特性,考察钻铤和换能器尺寸对方位声源谐振频率及水平指向性的影响。结果表明,瓦片状声波发射换能器的谐振频率随着换能器高度或开角增加而降低;钻铤以及换能器开角是影响随钻方位指向性的重要因素,存在钻铤以及减小换能器开角均使得井周方位分辨率明显提高。为随钻方位声波发射换能器设计提供了理论依据。