Page 11 - 《应用声学》2020年第6期

第 39 卷 第 6 期 张超等： 单极随钻声波测井换能器感知信号类型的研究 805

度的测量。郑晓波 [8] 计算了单极和偶极随钻声波
0 引言
测井的分波传播特性。Yang 等 [9] 利用时域有限差
与电缆测井不同，随钻声波测井 (Acoustic log- 分法分析了钻铤波的传播特性和能量辐射特性。Ji
ging while drilling, Acoustic LWD) 技术允许钻井 等 [10] 指出随着频率的增加，钻铤波的压强峰值逐
和测井同时进行，在泥浆浸入前即可对地层完成测 渐从钻铤的内壁向外壁移动。迄今关于实验模型井
量，不仅缩短测井时间，还能够指导钻井方向。但随 的测量研究较少，Zhu等 [11] 利用小尺度声波测井仪
钻声波测井会记录到很强的钻铤波信号，往往掩盖 器对各向同性和各向异性井眼模型进行了声波随
后至的地层波，使地层信息不易被识别 [1] 。因此对 钻测井实验。王军等 [12] 针对随钻声波测井中钻铤
钻铤波的研究一直是随钻声波测井的关注重点。 波干扰地层声波测量的问题，在实验室内开展了多
许多学者对随钻声波测井信号进行了理论模 极源随钻声波测井实验研究。
拟研究。Leggett 等 [1] 提出通过优化随钻声测井仪 值得注意的是，上述研究中的模拟信号与实验
结构来抑制干扰信号。Wang 等 [2] 利用时域有限差 信号存在较大差异 (实验中的钻铤波明显更强 [13] )，
分法计算全波声场，发现四极源更有利于地层横 但目前未见相关文献对该现象进行详细讨论。本文
波测量。崔志文 [3] 用实轴积分 (Real axis integra- 以压电方程和流-固边界条件作为切入点，针对边界
tion, RAI) 法计算了不同地层中各模式波的频散 处压强和位移连续的条件，对上述问题进行了理论
曲线和全波波形。Zheng等 [4] 利用有限元法(Finite 模拟研究，即探讨单极随钻声波测井中换能器感知
element method, FEM) 研究了钻铤偏心情况下导 的信号是声压信号还是位移信号。本文将发射器、
波的声频散特性。Sinha 等 [5] 计算了随钻声波测井 接收器、钻铤和井孔结构作为一个研究整体，计算了
的径向位移信号和声压信号的幅度。Su 等 [6] 提出 电压源激励下接收器记录的声压信号和位移信号，
通过设置隔声器来阻止钻铤波的传播的方法，并 进而比较了它们的波形差异性。为了进一步验证有
利用频谱的禁带效应来减小钻铤波的影响。Wang 限元结果，随后将模拟波形与实验测量信号进行对
等 [7] 指出，如果采用具有高纵横波速度和高密度的 比，结果表明径向位移波形比声压波形更接近实验
先进复合材料制成的钻铤，更有利于地层纵横波速 测量信号。

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图 1 随钻声波测井模型
Fig. 1 Acoustic LWD model