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样品声学参数与动态弹性模量及模型井全波测量

李宝贺

  弹性模量是岩石的一项重要的物理学参数,探井、造桥和水利工程等都需要精确的测量岩石弹性模量。本文用声学的方法测量了岩石样品的动态弹性模量,探讨了岩石干燥样品及水饱和样品弹性模量的区别。 石油勘探中在研究岩体声波速度特征参数的同时,就有很多人在研究声波的衰减了。波速和衰减是介质对声波响应的两个不同的特征参数。声速反映介质的运动学特征而衰减反映的是介质动力学特征。于是,为了能完全描述介质对声波的响应,就至少需要两个特征参数,包括波的传播速度和声波衰减品质因数值。从理论上看,把声速与衰减一起考虑不仅是吸引人的,而且还证明能良好地用于模拟或反演。 对于岩体物理性质的变化来说,品质因数Q值是一个非常有用的参数。声波衰减是研究岩石能量吸收性质的主要方法,本人在前人研究成果的基础上,编制了数据处理程序,采用能量法和频谱比法,对花岗岩、有机玻璃、尼龙等试件,进行了衰减的实验研究,取得了有价值的数据。对声波在岩石中传播的衰减机制进行了讨论,认为矿物颗粒边界和微裂纹表面的粘滞性摩擦,以及宏观裂纹的散射效应是引起声波衰减的主要机制。人们对地层岩石物理特性的研究,尤其对衰减的研究一直是一个重要的研究项目。品质因数Q值是岩石特征的一个重要参数,对Q值的研究以有许多方法,其成果也很有利于测井及勘探的发展。在实验室中,最常用的方法是共振法和超声波法,共振法适用的频率范围为1~10 kHz,超声波法的适用范围则为100 kHz以上。这两种方法和其他许多方法一样均是基于常Q模型,“常Q”是对一不太宽的频带而言的。对于同一样品,同一声学测试系统,所测得Q值仍可有很大的差别,这是有实验条件及其试验方法所决定的,是不可能消除的外在因素。所以一般来说,不同方法测量得到的Q值之间没有可比性。在实验室大都采用频谱比法来计算品质因子(Q值),人们对计算Q值的各种方法进行了对比、比较,并没有找到一种可适应任何情况的方法。无论是哪一种方法都只适应一定的条件才能使用。例如,对振幅有相应的记录时,解析信号法比较实用。而当得不到真振幅时,频谱模拟法是很实用的理论。振幅衰减法和上升时间法则依赖于采样率和数据质量,当所选择的数据质量较好时比较实用。在没有噪声的情况下,频谱比率法是行之有效的好方法。本文采用的是频谱比法和能量法这两种法对Q值进行了研究。 模型井的全波测量是本文的一个重点内容。用过对井内声信号的连续记录,由声源激发并由探头接收的反映地层信息的声波,对油储进行探测,从而指导生产。在实验中我们为了消除反射波我们对模型井边界进行了压花、齿化、加粗等处理。通过三种水听器对各种井进行了全波测量。在期间为了更好的凸显纵波成分,我们把最开始在水中做的实验在蓖麻油中与蜂蜜中做了相同的实验,但效果不是很明显没有很好的压制住斯通利波。所以我们为了更好的压制斯通利波,我们要选一种Q值大于10的液体。本实验中探头的使用与以往不同的地方就是我们采用了低频探头发射,高频探头接收的情况。其效果就相当于与滤波器,将其中的反射波滤掉了,这对以后的实验工作会有很大的启发。……   
[关键词]:声波测井;衰减;动态弹性模量;品质因数;模型井;全波
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:吉林大学2011年