cbmt成像理論

1、CBMT第二界面成像的理論和實(shí)驗(yàn)研究,中國(guó)石油大學(xué)（華東）唐曉明 陳雪蓮,目錄,一、本課題研究的目的和意義二、研究目標(biāo)、內(nèi)容和技術(shù)路線三、提交的科研成果四、研究基礎(chǔ)與工作條件五、研究計(jì)劃六、研究人員七、經(jīng)費(fèi)預(yù)算八、致謝,反射PP波,一、本課題研究的目的和意義,背景：中海油服原技術(shù)中心研制成功了與SBT測(cè)井原理相同的CBMT測(cè)井儀，而且可以記錄貼壁聲波波形。 目的：深入對(duì)CBMT貼壁聲源激發(fā)的波形進(jìn)行理論研究

2、，探討利用該儀器井下采集的貼壁探頭接收的聲場(chǎng)信息進(jìn)行水泥環(huán)第二界面成像的可行性，是非常有意義的。,二、研究目標(biāo)、內(nèi)容和技術(shù)路線,1 、研究的目標(biāo)揭示CBMT儀器在第二界面不同膠結(jié)狀況下激發(fā)的聲場(chǎng)特征；給出利用CBMT儀器進(jìn)行套管井第二界面膠結(jié)成像的可行性；在第二個(gè)目標(biāo)肯定的條件下給出利用CBMT儀器進(jìn)行第二界面成像的方法。,二、研究目標(biāo)、內(nèi)容和技術(shù)路線,2、研究的內(nèi)容 (1) 薄板分層介質(zhì)中的聲波導(dǎo)理論研究；

3、 (2) CBMT貼壁聲源激發(fā)聲場(chǎng)的數(shù)值研究； (3) CBMT貼壁聲源激發(fā)聲場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)研究； (4) 對(duì)數(shù)值計(jì)算獲得的貼壁波形、實(shí)驗(yàn)波形進(jìn)行對(duì)比分析，研究CBMT第二界面成像的可行性； (5) 研究不同井液密度和套管壁厚條件下自由套管的CBMT聲波衰減率的變化規(guī)律； (6) CBMT儀器進(jìn)行第二界面成像的方法研究。,二、研究目標(biāo)、內(nèi)容和技術(shù)路線,3、技術(shù)路線(1)CBMT貼壁聲源

4、聲場(chǎng)的理論研究和數(shù)值模擬軟件編制；(2)貼壁聲源聲場(chǎng)中對(duì)第二界面敏感聲波波型的響應(yīng)規(guī)律研究；(3)利用CBMT測(cè)井資料分析第二界面成像的可行性研究；(4)不同井液密度條件下自由套管衰減率變化規(guī)律研究；(5)以第二界面成像為目標(biāo)的貼壁聲波激發(fā)頻率以及接收源距優(yōu)選；(6)CBMT第二界面膠結(jié)狀況信息提取方法研究。,,,3、技術(shù)路線,薄板中的聲傳播,,Lamb波（蘭姆波）,,3、技術(shù)路線,薄板中的聲傳播,,,,,,,,,,，,,3、

5、技術(shù)路線,薄板中的聲傳播,,,,,結(jié)論： (1) 水平分層計(jì)算模型代替徑向分層模型是可行的。 (2) 100kHz是最佳選擇主頻;,頻散曲線(圓管),頻散曲線（平板）,,3、技術(shù)路線,薄板中的聲傳播,,,,,,,,在套管井固井后，薄板的一側(cè)是井內(nèi)流體，而另一側(cè)是固井水泥，Lamb的振動(dòng)模式會(huì)發(fā)生變化，即與固體接觸的表面上，振動(dòng)受到抑制，整個(gè)Lamb的幅度會(huì)有明顯的降低，這是利用Lamb(套管波)評(píng)價(jià)固井膠結(jié)質(zhì)量

6、的出發(fā)點(diǎn)。,3、技術(shù)路線,薄板中的聲傳播,P—SV波系統(tǒng),利用套管波之后的后續(xù)波識(shí)別水泥環(huán)第二界面的膠結(jié)好壞。,,3、技術(shù)路線,CBMT貼壁聲源激發(fā)聲場(chǎng)的數(shù)值研究－聲源模擬方式,,,,,CBMT貼壁聲源激發(fā)聲場(chǎng)的數(shù)值研究－聲源模擬方式,3、技術(shù)路線,加載兩個(gè)聲源的目的:(1) 改變輻射方向；(2) 在輻射方向上，聲壓幅度是原來(lái)的2倍，聲波能量是原來(lái)的4倍。,CBMT貼壁聲源激發(fā)聲場(chǎng)的數(shù)值研究,3、技術(shù)路線,,,,,,,,CBMT貼壁聲

7、源激發(fā)聲場(chǎng)的數(shù)值研究,3、技術(shù)路線,,給出水泥環(huán)II評(píng)價(jià)的可行性并進(jìn)一步展開(kāi)數(shù)值計(jì)算。,CBMT貼壁聲源激發(fā)聲場(chǎng)的數(shù)值研究主要考慮的因素為：測(cè)量源距、聲源頻譜、水泥環(huán)厚度、水泥聲波速度、水泥密度、套管尺寸和第二界面尺寸；模型：自由套管、膠結(jié)良好、不同的第一界面膠結(jié)狀況－第二界面充流體（油、氣、水）縫隙小至0.5mm。不同井液密度條件下自由套管衰減率變化規(guī)律研究的技術(shù)要求： （1）井液密度變化范圍為1.0?2.5g/cm3；

8、 （2）套管壁厚變化范圍為5?30mm。,3、技術(shù)路線,,CBMT貼壁聲源激發(fā)聲場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)研究,3、技術(shù)路線,,,實(shí)驗(yàn)裝置示意圖,實(shí)驗(yàn)測(cè)量系統(tǒng),,,,CBMT貼壁聲源激發(fā)聲場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)研究 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ桶ǎ鹤杂商坠芩喹h(huán)第一界面和第二界面均膠結(jié)好水泥環(huán)第一界面膠結(jié)好、第二界面膠結(jié)差,3、技術(shù)路線,,,,,,給出CBMT儀器可評(píng)價(jià)套管井第二界面膠結(jié)狀況可行的理論依據(jù)；提出第二界面探測(cè)的最佳參數(shù)（頻率和源距）；給出CBMT儀器不

9、同測(cè)試條件下的測(cè)井響應(yīng)特征；提供CBMT儀器對(duì)套管井第二界面成像的方法及相應(yīng)的軟件模塊；以研究報(bào)告、學(xué)術(shù)論文等形式提交研究成果。,三、提交的科研成果,,擬本課題組的是以“千人計(jì)劃”入選者唐曉明教授為首的研究團(tuán)隊(duì)，目前有教授1人、副教授1人、講師3人、博士研究生3人、碩士研究生10余人，一直致力于彈性及孔隙地層井孔聲場(chǎng)的理論研究和聲波資料處理方法研究。曾先后承擔(dān)了國(guó)家自然科學(xué)基金和國(guó)家級(jí)、省部級(jí)等重大科技攻關(guān)項(xiàng)目，并與中海油等單位開(kāi)

10、展多項(xiàng)科研合作項(xiàng)目。經(jīng)過(guò)10多年的積累，在套管井及裸眼井等聲學(xué)計(jì)算、實(shí)驗(yàn)室物理模擬以及聲波數(shù)據(jù)處理方法等方面形成了自己的特色，在基礎(chǔ)理論研究、測(cè)井軟件和儀器開(kāi)發(fā)中取得許多有價(jià)值的成果。現(xiàn)有40余篇論文發(fā)表在Geophysics、聲學(xué)學(xué)報(bào)、地球物理學(xué)報(bào)、中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)、測(cè)井技術(shù)等期刊和SPWLA會(huì)議上，10余篇被SCI、EI檢索。,四、研究基礎(chǔ)與工作條件,,本課題組是中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司測(cè)井重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和中國(guó)石油大學(xué)“2

11、11”重點(diǎn)建設(shè)的實(shí)驗(yàn)室—多井物理場(chǎng)測(cè)井實(shí)驗(yàn)室的主體部分，已經(jīng)具備良好的實(shí)驗(yàn)設(shè)備條件和人才資源條件，實(shí)驗(yàn)室的研究條件已達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，為本課題的研究提供了有力的保證。實(shí)驗(yàn)室擁有多臺(tái)SUN工作站、高性能計(jì)算機(jī)等，提供了良好的文獻(xiàn)資源和數(shù)值計(jì)算條件；另外已擁有由計(jì)算機(jī)統(tǒng)一控制的HP VXI 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和高精度定位系統(tǒng)，擁有HP54504A數(shù)字存儲(chǔ)示波器、Tek數(shù)字存儲(chǔ)示波器、 PANAMETRICS 5800型和5058型超聲波分析儀、