柱状双层孔隙地层中声电效应测井研究

发布时间：2017-04-20 14:03

  本文关键词：柱状双层孔隙地层中声电效应测井研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：孔隙介质中的动电效应在地球勘探物理领域一直是大家关注的热点,动电效应,是与电化学中的界面双电层结构有内在的联系,动电效应能够引起两种不同类型的电磁场。一种是在声波扰动区域存在的伴随电场,这里的“伴随”是相对于声波扰动而言的。另一种是在界面处辐射的电磁场,被称为界面电磁场,它产生于物理特性不同的介质界面处,其视速度为电磁波速度。动电信号的强度与界面本身的物理特性(矿化度、孔隙度、弯曲度等)、界面与接收器之间的距离以及介质界面处震动激发强度有关。本文主要研究的是井外是径向分层的两种孔隙介质,即井内流体与无限延伸的外层孔隙介质之间,有一环状孔隙介质夹层,这一模型可以模拟有侵入带的地层,也能够进行界面探测的模拟研究。本文以Biot理论、双电层结构为基础,从Pride理论出发,通过对位移矢量和电场矢量进行亥姆霍兹分解,把Pride方程组转化为关于势函数的波动方程组。在耦合弹性波-电磁波方程组的基础上,导出当井中没有声源时均匀孔隙介质中轴对称声场和电磁场的通解表达式。再推导得到,当点声源在井中激发声波时井内声场和电磁场的计算公式,进一步推导出地层中声场和电磁场的表达式。独立编译程序进行数值模拟,得到了以下认识。当从接收到的声场全波曲线上能够清晰看到纵波模式和斯通利波时,转换电磁场也可以看到相应的转换波包。纵波电声比是最大的,斯通利波电声比比纵波的小;矿化度对界面响应的影响较明显,界面两侧的矿化度不一致时,界面响应明显,但是当井中矿化度比孔隙介质中的小时,在全波波形上面看不到界面响应信号;孔隙介质夹层的厚度变化对内界面电磁波基本没有影响,但外界面的电磁波出现时间产生变化;井半径减小时,内界面电磁波的幅度变大,甚至比快纵波的幅度还要大,波形成分变简单,横波的转化电场几乎消失。孔隙度越大,电磁场幅度越大,声场幅度越小,并且孔隙介质的孔隙度改变还会对声波速度产生影响;当弯曲度变大时,声场幅度也变大,电磁场幅度变小。弯曲度对界面电磁波的影响不是很大;矿化度的改变对声波基本上是没有影响的,但对转换电磁场影响较大,增大井内流体的矿化度,电场强度的幅度增大;增大孔隙介质中的矿化度,电场强度的幅度减小。改变外层孔隙介质的物理参数时,井中接收到的声压和转化电磁场全波波形基本没有改变,只是对与之相关的外界面的电磁波影响比较明显。
【关键词】：径向分层 孔隙地层 井孔 声电耦合
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P631.81
【目录】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 研究的背景，意义以及国内外的研究现状10-12
• 1.2 基础理论简介12-19
• 1.2.1Biot理论12-15
• 1.2.2 双电层模型和Pride理论15-19
• 1.3 本文的主要内容19-21
• 第二章 柱状双层孔隙地层中声电耦合波的理论求解21-36
• 2.1 理论模型21
• 2.2 声电耦合波动方程的表示21-27
• 2.3 地层中轴对称声电耦合波的形式解27-31
• 2.3.1 孔隙介质中声电耦合波势函数的通解表达式27-28
• 2.3.2 耦合场量的表达式28-31
• 2.4 井中流体的声场和电磁场31-33
• 2.4.1 井中流体的声场表达式31-32
• 2.4.2 井中流体的电磁场表达式32-33
• 2.5 边界条件33-36
• 第三章 数值模拟与分析36-52
• 3.1 井内流体和孔隙地层参数以及声源特征36-37
• 3.2 井内声场和电磁场波形37-40
• 3.3 界面电磁波探究40-45
• 3.3.1 矿化度对界面电磁波的影响41-43
• 3.3.2 井半径和孔隙夹层厚度对界面响应的影响43-45
• 3.4 孔隙度对声场和转换电磁场的影响45-47
• 3.5 弯曲度对声场和转换电磁场的影响47-48
• 3.6 矿化度对声场和转换电磁场的影响48-51
• 3.7 本章小结51-52
• 第四章 总结52-54
• 附录54-60
• 参考文献60-66
• 攻读硕士期间主要科研成果66-67
• 致谢67-68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王军;关威;胡恒山;Zhenya Zhu;;动电测井实验研究Ⅱ:伴随动电场和界面动电场[J];地球物理学报;2016年01期

2 王军;李惠;胡恒山;关威;郑晓波;;动电测井实验研究Ⅰ:渗透率的评价[J];地球物理学报;2015年10期

3 崔志文;高文阳;张言;王克协;;饱和孔隙介质中非均匀震电平面波[J];岩土力学;2011年09期

4 王克协;崔志文;;声波测井新理论和方法进展[J];物理;2011年02期

5 崔志文;刘金霞;王春霞;王克协;;基于Biot-喷射流统一模型Maxwell流体饱和孔隙介质中的弹性波[J];物理学报;2010年12期

6 李尧;崔志文;张玉君;王克协;;弹性波在流体与饱和孔隙固体界面上的反射[J];岩土力学;2007年08期

7 祝彦知,李冬霞,方志;横观各向同性饱和土体三维粘弹性动力分析[J];岩土力学;2005年10期

8 崔志文,王克协,曹正良,胡恒山;多孔介质BISQ模型中的慢纵波[J];物理学报;2004年09期

9 戴世坤;双相介质中震电效应和震电波场传播特性[J];勘探地球物理进展;2003年04期

10 胡恒山,刘家琦,王洪滨,王克协;基于简化的Pride理论模拟声电效应测井响应[J];地球物理学报;2003年02期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 高文阳;张言;崔志文;王克协;;浸液流体饱和孔隙柱腔中的震电耦合波[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年

2 刘金霞;王克协;;平面波在流体与有预应力弹性固体界面上的折反射[A];中国地球物理学会第二十届年会论文集[C];2004年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 崔志文;多孔介质声学模型与多极源声电效应测井和多极随钻声测井的理论与数值研究[D];吉林大学;2004年

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 高文阳;流体饱和孔隙柱壳中声电耦合波传播的研究[D];吉林大学;2012年

2 姜彦吉;震电效应下井外点力源激发井孔声电场的理论研究与数值模拟[D];吉林大学;2010年

3 周久光;震电效应下井外声源激发井孔声电场的理论研究与数值模拟[D];吉林大学;2009年

4 付起;震电效应下平面SV波与井孔的耦合[D];吉林大学;2008年

5 何晓;孔隙地层中流体井孔内的模式波[D];哈尔滨工业大学;2006年

  本文关键词：柱状双层孔隙地层中声电效应测井研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：318807