石油被譽為“工業(yè)血液”,對一個國家的經(jīng)濟(jì)、國防、社會方方面面有著重要的影響。如何提高石油的開采效率是亟待解決的難題。近十幾年來,隨鉆聲波測井成為了一種新興的勘探方式,但是在勘探過程中產(chǎn)生的鉆鋌波會影響地層信號的提取。如何能夠更有效的提取地層信號,成為眾多工程師和科學(xué)家研究的重點課題。本文以隨鉆聲波測井為研究背景,通過對不同刻槽結(jié)構(gòu)的聲學(xué)特性分析,設(shè)計聲學(xué)性能較好的隨鉆聲波測井隔聲體,將其稱為低孔隙度隔聲體結(jié)構(gòu)。文中首先基于周期結(jié)構(gòu)相關(guān)理論,利用有限元軟件計算了不同刻槽結(jié)構(gòu)的能帶圖,分析發(fā)現(xiàn)所有計算的刻槽結(jié)構(gòu)的能帶呈現(xiàn)倒U型,未形成完整的帶隙,進(jìn)一步計算刻槽結(jié)構(gòu)在水中的帶隙,發(fā)現(xiàn)低孔隙度刻槽結(jié)構(gòu)的能帶和不在水中變化不大。然后利用頻響函數(shù)曲線的方法研究,在不同刻槽結(jié)構(gòu)上設(shè)置相同的激勵點和接收點,得到了不同刻槽結(jié)構(gòu)的頻響特性。并研究一種理想化的刻槽模型來說明刻槽寬度和刻槽深度對彈性波的群速度的影響。隨后研究了在地層和流體中不同刻槽結(jié)構(gòu)的響應(yīng),首先計算了聲源頻率為4k Hz時的有限元軟件全波響應(yīng)和解析法的全波響應(yīng)。將計算結(jié)果進(jìn)行對比,發(fā)現(xiàn)二者基本一致,驗證了有限元軟件計算的正確性。隨后計算了快... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

聲源極化形式

哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文-6-則井孔的隨鉆多極子波常魏鵬飛[40]利用了ABAQUS有限元軟件對外、內(nèi)刻槽結(jié)構(gòu)進(jìn)行波場計算，并分析了不同刻槽深度和不同刻槽寬度對波形的影響。陳輝[41]利用COMSOLMUTIPHYSICS有限元軟件研究了聲波測井的壓電換能器的響應(yīng)，分析了壓電換能器的振動特性和聲學(xué)性能，并說明了壓電換能器接收到的電壓壓信號主要反映了徑向位移�？梢哉f，有限元軟件分析和理論研究相輔相成，為解決實際工程問題提供合理多樣的選擇。1.3.3隔聲體的發(fā)展應(yīng)用除此之外，聲子晶體與聲學(xué)超材料的研究大大擴(kuò)展了傳統(tǒng)周期結(jié)構(gòu)的研究范疇，除帶隙特性外還陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了彈性波在其中傳播的一系列特殊物理效應(yīng)，如低頻吸聲特性、減振降噪特性、聲繞射特性等[42-46]，這些新的物理效應(yīng)可以操控彈性波的傳播行為，為振動與聲學(xué)特性控制提供了新的理論基礎(chǔ)和技術(shù)途徑，也可能給測井隔聲以及換能器設(shè)計的研究提供新的思路。但這些研究仍處于起步階段，需要更多的課題研究。圖1-2鉆鋌工作示意圖1.4本文主要研究內(nèi)容本文共分為四章，第一章為緒論，介紹石油勘探技術(shù)的發(fā)展，并對比了電纜測井和隨鉆聲波測井的優(yōu)劣，并說明測井理論和實踐的發(fā)展是相互促進(jìn)的。很多學(xué)者在測井理論研究中取得了重要成果，他們利用一些解析或數(shù)值算法正演出不同地

哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文-11-2.2低孔隙度刻槽結(jié)構(gòu)的能帶計算本文受超低孔隙度聲子晶體[49]的啟發(fā)，提出一種新型結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)的形狀如圖2-2所示。(a)晶體原胞(b)能帶圖圖2-1低孔隙度聲子晶體示意圖晶體的材料是合金鋼，對此模型進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)，使其更適合鉆鋌的設(shè)計。測井中的聲波頻率一般在4-20kHz左右，根據(jù)文獻(xiàn)中結(jié)構(gòu)與空腔尺寸的關(guān)系大致判斷、調(diào)整模型的尺寸，使其在合理的范圍內(nèi)盡可能的在這一頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生禁帶，以達(dá)到合理削弱鉆鋌波的作用。低孔隙度隔聲體就是以圖2-1(a)的晶體原胞為刻槽形式進(jìn)行加工。通過調(diào)整結(jié)構(gòu)尺寸將能帶合理化，綜合考慮力學(xué)性能來設(shè)計低孔隙度隔聲體結(jié)構(gòu)。圖2-3為初步設(shè)計的低孔隙度刻槽結(jié)構(gòu)，通過改變不同尺寸可以產(chǎn)生不同的能帶；由于實際環(huán)境的限制，由于井孔的半徑大約在10cm左右，所以尺寸必須在一定范圍內(nèi)變化。為了確定合適的尺寸，選取幾個值進(jìn)行檢驗。在保持其他量不變，對原胞結(jié)構(gòu)大小進(jìn)行改變，觀察能帶情況。原胞的長為0.063m，高為0.12m。初步參數(shù)如表1-1所示。表1-1參數(shù)具體設(shè)置標(biāo)號abcd尺寸0.002m0.008m0.007m0.025m

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]軟地層橫波速度的偶極隨鉆測井反演[J]. 張超,胡恒山,鄭曉波.  地球物理學(xué)報. 2019(06)
[2]單極源鉆鋌波傳播機(jī)制的實驗研究[J]. 王軍,李紅一,關(guān)威,胡恒山,楊玉峰.  地球物理學(xué)報. 2019(04)
[3]V型凹口對液態(tài)熔鹽堆用核石墨構(gòu)件應(yīng)力分析的影響[J]. 楊雄,曾廣禮,顧晨光,鐘陽,丁冬.  核技術(shù). 2017(07)
[4]地層波速的電纜和隨鉆動電測井實驗研究[J]. 王軍,胡恒山,關(guān)威,李惠,鄭曉波,楊玉峰.  地球物理學(xué)報. 2017 (02)
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[6]鉆柱信道內(nèi)隔聲體結(jié)構(gòu)建模與仿真分析[J]. 李成,井中武,劉釗,樊尚春.  振動與沖擊. 2013(22)
[7]周期性非軸對稱孔槽結(jié)構(gòu)隔聲性能數(shù)值模擬研究[J]. 劉彬,王芳,陳德華,車承軒.  應(yīng)用聲學(xué). 2012(05)
[8]隨鉆聲波測井鉆鋌模式波衰減規(guī)律研究與隔聲體設(shè)計[J]. 蘇遠(yuǎn)大,莊春喜,唐曉明.  地球物理學(xué)報. 2011(09)
[9]周期性軸對稱凹槽結(jié)構(gòu)隔聲特性數(shù)值模擬[J]. 閆向宏,蘇遠(yuǎn)大,孫建孟,莊春喜,張美玲.  計算物理. 2010(06)
[10]基于時域有限差分法的隨鉆聲波測井儀隔聲體隔聲效果的數(shù)值模擬[J]. 楊勇,車小花,李俊,張菲.  中國石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2009(03)

博士論文
[1]單極和偶極隨鉆聲波測井理論模擬與分波傳播特性研究[D]. 鄭曉波.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[2]孔隙介質(zhì)彈性波—電磁場耦合效應(yīng)測井的波場模擬研究[D]. 關(guān)威.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009

碩士論文
[1]聲測井壓電換能器特性分析及井孔聲場模擬[D]. 陳輝.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[2]二維人工周期結(jié)構(gòu)中彈性波的有限元模擬研究[D]. 劉洋.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[3]刻槽對隨鉆聲波測井儀聲學(xué)性能的影響[D]. 魏鵬飛.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018



本文編號：3343219