半圆形槽对冲激声源深探测钻铤波压制效果研究
油气勘探开发中，期望探测精度高且探测距离远。幅度大频带宽的冲激声源可以同时满足这两点要求，从而成为随钻深探测仪器发射源的优选之一。冲激声源属于单极子声源，会激发出沿钻铤传播的钻铤波，钻铤波与地层纵波到时相近，且幅值远大于地层纵波的幅值，导致钻铤波干扰或掩盖地层纵波，从而无法获取准确的地层信息。目前切实可用的方法是在钻铤上刻槽以压制钻铤波干扰。本文旨在寻找一种能够有效压制随钻冲激声源深探测钻铤波的隔声体结构。 论文首先使用COMSOL有限元软件对随钻冲激声源深探测隔声体结构的安全性能进行仿真研究，将数值模拟与理论计算结果对比，验证了数值模拟的准确性。采用疲劳寿命实验，得到符合隔声体安全性能的凹槽参数。 然后在隔声体结构满足安全性能的条件下，研究随钻冲激声源深探测隔声体结构的声学性能。通过时间慢度相关法STC (Slowness Time Coherence)处理全波阵列，发现在快速地层中，钻铤波掩盖了地层纵波;慢速地层中钻铤波速度远大于地层纵波速度。钻铤内外刻槽能够使钻铤波幅度减少且到时较晚，外刻槽能够削减钻铤波，从而有效提取纵波信号。 最后以钻铤波衰减系数为评定依据，分析了凹槽半径、凹槽间隔、凹槽数目及声源频率与隔声体结构声学性能的影响。得到凹槽半径的增加有利于削弱钻铤波，但是凹槽半径大于25mm时会造成斯通利波严重衰减且安全性能较低;凹槽间隔对钻铤波衰减及斯通利波衰减影响很小;凹槽数目增大，削弱钻铤波效果一般，但斯通利波衰减较大，仿真表明，利于全波形响应的最佳凹槽数目为6个;通过变化声源频率，分析全波列响应的STC图，得到冲源声源频率小于6kHz时，地层纵波和地层横波均受到钻铤波干扰，随着频率的增大，提取地层纵波的效果越来越好，并且地层横波波群也逐渐稳定。此结论对宽频带的冲激声源的深入研究和应用提供了有力的技术支撑。 论文研究成果为随钻冲激声源深探测隔声体的设计提供理论依据和技术支持，对随钻设备的加工具有一定的指导意义和参考价值。
随钻深探测;钻铤波;冲激声源;隔声体结构;凹槽参数
西安石油大学
硕士
测试计量技术及仪器
周静
2022
中文
TE271
2023-05-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）