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随钻声测井隔声体数值模拟与实验研研究

庄春喜  
【摘要】:随钻声波测井的纵波测量存在障碍——被振幅较大的钻铤波压制甚至淹没,故要求隔声体既要保证有足够强度以满足钻井的需要,又要有效地衰减钻铤直达波的干扰,以便测到准确的地层信号,性能优异的隔声体设计成为随钻声波测井的关键技术之一。 根据井孔声场理论,利用实轴积分法数值模拟了随钻声波测井单极子、偶极子及四极子声场响应,系统地分析了钻铤波对地层波的干扰,理论上验证了随钻声波测井纵波测量时消除或压制钻铤波的必要性;利用有限元分析软件ANSYS对钻铤波的传播规律进行了全面的分析,发现钻铤波存在固有阻带,阻带的中心频率和带宽与钻铤尺寸的关系能够确定,并且通过对钻铤刻槽能够拓宽钻铤波的固有阻带,以此思路研究了不同隔声体的设计方案。 兼顾到隔声体的机械强度最终确定了一种隔声体设计方案,并对其隔声性能进行了模拟分析,发现本文确定的隔声体方案能够实现20dB以上的隔声量;以此方案加工了随钻声波测井隔声体实验样机,并利用推挽式功率放大器强迫驱动发射换能器产生不同主频的声波信号沿隔声体传播,测量并计算出不同频率的钻铤直达波经隔声体前、后的声衰减曲线,发现激发频率在15kHz~17kHz范围内隔声量达到20dB以上,能够满足现场随钻声波测井纵波测量的要求。


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