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文檔簡(jiǎn)介
1、集地質(zhì)導(dǎo)向鉆井、隨鉆測(cè)井、高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)等于一體的自動(dòng)化、智能化鉆井是現(xiàn)代鉆井的最高水平。開展隨鉆測(cè)井聲波沿鉆柱系統(tǒng)傳輸特性研究,有助于為利用鉆柱系統(tǒng)進(jìn)行隨鉆數(shù)據(jù)聲波傳輸技術(shù)開發(fā)和隨鉆聲波測(cè)井儀器的研發(fā)等提供理論基礎(chǔ),對(duì)推動(dòng)我國(guó)智能化鉆井技術(shù)發(fā)展、提升隨鉆服務(wù)水平具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
為了消除隨鉆測(cè)井中沿鉆柱傳播的高頻鉆鋌模式波對(duì)地層縱波測(cè)量的影響,文中基于定常結(jié)構(gòu)發(fā)生截面突變會(huì)引起結(jié)構(gòu)的阻抗失配,從而起到隔離彈性波的聲
2、學(xué)原理,通過(guò)在鉆鋌上開槽的方式實(shí)現(xiàn)截面突變,達(dá)到抑制鉆鋌模式波傳播的目的,結(jié)合數(shù)值模擬主要研究了周期性環(huán)狀凹槽隔聲結(jié)構(gòu)的聲學(xué)特性、力學(xué)特性與切割凹槽參數(shù)之間的關(guān)系以及隔聲結(jié)構(gòu)的存在對(duì)井孔斯通利波的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明:周期性環(huán)狀凹槽隔聲系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)周期決定了阻帶位置及寬度,隔聲結(jié)構(gòu)的延時(shí)量、隔聲量都隨著凹槽數(shù)量、凹槽深度的增加而增大;隔聲結(jié)構(gòu)上的最大應(yīng)力隨凹槽深度增加而增大,隨過(guò)渡弧半徑的增加而減小;隔聲結(jié)構(gòu)的存在會(huì)對(duì)井孔斯通利波產(chǎn)生影
3、響,測(cè)井全波響應(yīng)中斯通利波包前、后出現(xiàn)了干擾信號(hào),斯通利波“幅度高、前窄后寬”的特征不再明顯。相關(guān)研究結(jié)果對(duì)隨鉆聲波測(cè)井儀器研發(fā)具有一定參考價(jià)值。
為了防止鉆井過(guò)程中因鉆柱共振引起的鉆柱疲勞破壞、斷裂等現(xiàn)象的發(fā)生,文中基于一維縱向振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)方程,利用等效網(wǎng)絡(luò)法推導(dǎo)出了鉆柱系統(tǒng)縱向振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的等效機(jī)械阻抗表達(dá)式,給出了利用等效機(jī)械阻抗方程確定縱向振動(dòng)、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)機(jī)械諧振頻率的原理和方法。計(jì)算結(jié)果表明:等效網(wǎng)絡(luò)法具有直觀、簡(jiǎn)
4、便、易用、結(jié)果可靠的優(yōu)點(diǎn),對(duì)鉆井過(guò)程中設(shè)計(jì)減振器、選擇合理的鉆速具有重要參考價(jià)值。
以沿鉆柱系統(tǒng)傳播的聲波為載波進(jìn)行隨鉆數(shù)據(jù)傳輸是一種有發(fā)展前途的高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。文中采用理論與有限元數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,研究了低頻聲波在周期性理想鉆柱系統(tǒng)、非周期型理想鉆柱系統(tǒng)以及實(shí)際鉆柱系統(tǒng)的傳播特性。結(jié)果表明:周期性鉆柱系統(tǒng)都具有通、阻帶交替出現(xiàn)的梳狀濾波器特性,而非周期型鉆柱系統(tǒng)的阻帶區(qū)域變寬,通帶變窄,鉆桿、接箍長(zhǎng)度決定了通、阻帶位置
5、及寬度;當(dāng)聲波沿處于充液井孔中的鉆柱系統(tǒng)傳播時(shí),會(huì)向井孔流體、井外地層中輻射聲波,導(dǎo)致其沿鉆柱的傳播衰減增大。
基于鉆柱系統(tǒng)的聲學(xué)特性,對(duì)隨鉆測(cè)量數(shù)據(jù)經(jīng)編碼后形成的二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列,分別采用振幅鍵控、頻移鍵控及相位鍵控三種方式進(jìn)行調(diào)制,在無(wú)噪聲干擾的鉆柱信道中進(jìn)行了隨鉆測(cè)量數(shù)據(jù)的聲波傳輸數(shù)值模擬。模擬結(jié)果表明:利用振幅鍵控、頻移鍵控及相位鍵控三種調(diào)制方式分別將隨鉆測(cè)量數(shù)據(jù)調(diào)制到沿鉆柱傳播的聲波上,經(jīng)傳播、接收、解調(diào)后的信號(hào)與原始
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