超聲波在井下混合介質(zhì)中傳播特性的研究.pdf

1、近年國家對于石油的需求日益增加，這就意味著對大慶油田等中國大型油田的地下開采工作也變的日益繁重，但是由于地層滑移等因素，常常造成井下向上運輸原油的套管錯斷，導(dǎo)致油井無法繼續(xù)工作，影響產(chǎn)量。所以修補套管一直是一個熱門研究方向。斷掉的套管下部在地下1000米左右，常見方法無法檢測其方位，本文采用防干擾、造價低的超聲設(shè)備進行檢測，而測距需要聲波速度與回波幅值的大小，理想狀況是得到的回波幅值越大越好，即幅值衰減系數(shù)越小越好，這樣有利于準(zhǔn)確讀數(shù)，

2、同時準(zhǔn)確的聲速也便于數(shù)據(jù)處理。但是聲波傳播速度、幅值衰減系數(shù)均與傳播介質(zhì)特性有關(guān)，所以需要針對井下混合介質(zhì)提出具有針對性的聲速、幅值衰減的理論預(yù)測模型。
　　目前傳統(tǒng)的混合介質(zhì)衰減模型，并未考慮懸浮粒子粒徑的變化對衰減作用的影響，且適用環(huán)境也是常溫常壓，然而本文研究對象所處環(huán)境為井下高溫高壓環(huán)境，溫度和壓力的變化可能對衰減作用產(chǎn)生影響，所以傳統(tǒng)衰減預(yù)測模型對井下混合介質(zhì)并不適用。于是本文在考慮環(huán)境溫度、壓力，懸浮油滴粒徑的大小所帶

3、來的影響的基礎(chǔ)上，對超聲波在井下混合介質(zhì)中的傳播特性進行了分析，并進行了實驗驗證。
　　對井下混合介質(zhì)的物理特性進行了分析，主要包括其物理形態(tài)、從井上到井下環(huán)境的變化對其物理形態(tài)的影響，并對其相關(guān)物理特性參數(shù)求解，利用儀器對配制的井下混合介質(zhì)進行了觀測實驗。另外仿真分析了聲波頻率與振幅對聲場分布均勻性的影響。根據(jù)井下混合介質(zhì)的實際物理狀態(tài)，進行了聲速特性分析，建立了準(zhǔn)確的聲速模型。
　　對聲波在井下混合介質(zhì)中的衰減特性進行了

4、理論分析，包括原油油滴引起的粘滯衰減、熱波衰減及多次散射衰減，另外還有CH4氣泡在混合介質(zhì)中引起的吸收衰減。考慮井下環(huán)境的高溫高壓因素，懸浮油滴、CH4氣泡的粒徑變化，檢測聲波頻率的影響，建立了具有針對性的衰減數(shù)學(xué)模型，并與傳統(tǒng)模型進行了比較分析。
　　設(shè)計了一套可以模擬井下高溫高壓環(huán)境的實驗系統(tǒng)，并進行了實驗，記錄了在不同壓力、溫度、油滴粒徑、濃度等條件下的聲速與回波衰減幅值，并與利用本文新建模型計算得到的聲速與回波衰減預(yù)測值進