Page 53 - 应用声学2019年第5期

第 38 卷 第 5 期 陈达等： 偶极随钻声波测井声压和径向位移响应的差异 805

数之和，再通过快速傅里叶变换，获得钻铤波的时 此外需要说明的是，用刻槽方式削弱钻铤波的
域波形。分别计算在同一轴向位置 (z = 4.0 m)、不 原理是破坏钻铤的波导结构，使钻铤波经过各个凹
同径向位置处的钻铤波声压曲线，将所获得的曲线 槽时发生多次反射和折射，这就导致了钻铤波幅度
峰值分别提取出来并按径向位置连成线，即可获得 被削弱的同时，钻铤波的持续时间也会被拉长，即含
图 7 表示的钻铤波声压 (在钻铤上接收的为径向应 有较长的拖尾，这在高频时体现得尤为明显 [9] 。声
力) 信号的振幅随径向位置的变化曲线，图 7(a) 表 波测井仪器通常会搭载单极子和偶极子两套仪器，
示单极源情况，激发中心频率为10 kHz，带宽4 kHz； 以往的刻槽隔声主要是针对单极子设计的，若采用
图 7(b)表示偶极源情况，激发中心频率为5 kHz，带 单极子适合的内刻槽方式进行刻槽，偶极子获得的
宽 4 kHz。由图 7(a) 可以看出单极源的钻铤波声压 数据将会受到影响。这是因为偶极钻铤波的能量集
振幅在钻铤内壁要大于钻铤外壁，即钻铤波能量主 中在钻铤外壁，内刻槽对其振幅的削弱效果较小，同
要集中在钻铤内壁，如采取对钻杆进行刻槽的方式 时，当激发频率较高时，拖尾现象会使得钻铤波与后
削弱钻铤波，在钻铤内壁进行刻槽会有更好的效果。 至的舒尔特波叠加在一起，从而无法单独提取舒尔
由图 7(b) 可以看出偶极源的钻铤波声压振幅在钻 特波进行横波速度的反演。
铤外壁要大于钻铤内壁，即钻铤波能量主要集中在 图 8 表示同一轴向位置 (z = 4.0 m) 的钻铤
钻铤外壁。通常测井仪器的源距范围在3 ∼ 5 m，因 波径向位移信号的振幅随径向位置的变化曲线，
此分别计算了源距为 3.0 m、3.5 m、4.5 m 和 5.0 m 图 8(a) 表示单极源情况，激发中心频率为 10 kHz，
时钻铤波幅度沿径向的分布曲线，结果均与源距为 带宽 4 kHz；图8(b)表示偶极源情况，激发中心频率
4.0 m时(图7)的分布规律一致。 为5 kHz，带宽 4 kHz。由图 8(a) 可以看出单极源的

4000
6
3500 ᨛᨿЯܞ ᨛᨿܱܞ ̌ܞ 5 ᨛᨿЯܞ ᨛᨿܱܞ ̌ܞ
ᨛᨿฉܦԍ(ऄҧ)૝ࣨ/Pa 2500 ᨛᨿฉͯረ૝ࣨ/10 -9 m 4 3
3000

2000
1500
1000
1 2
500
0
0 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10
य़ՔͯᎶ/m य़ՔͯᎶ/m
(a) ӭౝ (a) ӭౝ
6000 ᨛᨿЯܞ ᨛᨿܱܞ ̌ܞ 4.0 ᨛᨿЯܞ ᨛᨿܱܞ ̌ܞ
ᨛᨿฉܦԍ(ऄҧ)૝ࣨ/Pa 4000 ᨛᨿฉͯረ૝ࣨ/10 -9 m 3.5
5000

3000

2000
1000 3.0
2.5
0
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10
य़ՔͯᎶ/m य़ՔͯᎶ/m
(b) Ϧౝ (b) Ϧౝ

图 7 钻铤波的声压 (应力) 振幅随径向位置的改变 图 8 钻铤波的径向位移振幅随径向位置的改变
Fig. 7 The acoustic pressure (stress) amplitude Fig. 8 The displacement amplitude of collar wave
of collar wave with different radial position with different radial position