气体钻井钻柱拉应力对纵波特性的影响

为分析气体钻井钻柱中拉应力对纵波传播特性的影响,提升声信号传输质量及距离,采用声弹理论建立了应力-纵波波速分析模型,对波速随拉应力的变化规律进行了分析,并利用研制的试验装置测试了纵波波速及频谱特性随拉应力的变化规律。研究结果表明:拉应力是钻柱中纵波特性的重要限制因素,波速随拉应力增加呈线性减小,实际钻柱中的声-应力系数需进行标定;随拉应力增大,频谱低频与中频段表现出通带发生偏移、带宽变窄、幅值降低及衰减为阻带的不利变化,高频段通阻带特性相互转变尤为明显。所得结果可用来指导气体钻井钻柱中声载波参数优选及系统结构设计,从而降低拉应力对钻柱中声信号的不利影响。

一种周期性管柱中声波频谱评价方法

基于声波频谱特性对钻杆等周期性管柱中信息传输的重要性,提出了基于改进雷达图法的声波频谱多级评价方法.该方法针对频谱中通阻带交替分布的特性,选取通带上限频率、通带下限频率、通带宽度、通带内峰值、通带内峰值对应频率和通带能量作为评价通带特性的三级指标,将通带评价函数值作为评价频谱特性的二级指标.基于雷达图法构造了多指标的评价向量与评价函数,通过对评价函数值的计算量化表征通带与频谱特性.研究了轴向拉应力对管柱中声波频谱特性的影响,并建立了判别标准.结果表明:拉应力的存在对声波频谱及频谱中通带特性影响显著,随拉应力增加,频谱特性评价指标先增后减,存在频谱特性最优的峰值点.该结果能够用来指导载波频率的优选和声波中继器位置的设计,从而降低井下因素对钻柱中信号的不利影响.