Page 42 - 《应用声学》2021年第6期

838 2021 年 11 月

源函数为中心频率为 3 kHz 的高斯源，频带宽度是 2.3 水泥环与地层 (第II 界面)胶结差时井孔模式
中心频率的 0.3 倍。从图 6 中可清晰地观测到地层 波的传播特征
弯曲波波包和套管弯曲波波包，并且随着流体环厚 在水泥环第 I 界面胶结良好、第 II 界面胶结差
度的增加，地层弯曲波相速度稍有降低，到时滞后， 时，仍可激发出套管弯曲模式波，图 8 是套管弯曲
但套管弯曲波的相速度明显增加；在自由套管状况 波的频散、衰减和激发强度曲线。随着水泥环第 II
下，地层弯曲波和套管弯曲波叠加。此外，随着流体
界面流体环厚度的增加，套管弯曲波的相速度和群
环厚度的增加，套管弯曲波幅度逐渐增强，这一特征
与图 5(c) 所示的激发强度特征相吻合。图7 为将流 0.01 mm 5 mm
1800 0.1 mm 10 mm
体环厚度为 1 mm 时的全波放大显示，从图 7 中可 1 mm 15 mm
1600 2 mm ᒭႀݓኮ
看出套管外存在 1 mm 流体环条件下套管弯曲波仍 1400
清晰可见。地层弯曲波的频散特征是低频成分传播 1200
快，而套管弯曲波是高频成分传播快，这一传播特征 ᤴए/(m·s -1 ) 1000
在全波波形中体现得特别明显。随着频率的降低套 800
管弯曲波的幅度也逐渐增加，这也与图 5(c) 显示的 600
400
激发强度随着频率降低而逐渐增大的现象一致。
200
ڡࡏिజฉ ݓኮिజฉ 0
ᒭႀݓኮ 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
f/kHz
15
ˀՏืʹဗԒए/mm 5 2 1 0.014 0.01 mm 5 mm
(a) ᮠஙజጳ
10
0.1 mm
10 mm
0.012
1 mm
15 mm
2 mm
0.1
0.01 0.010 ᒭႀݓኮ
0.008
ᛰѓ
ᑛፇᓢݞ
0.006
0 1 2 3 4 5 6 7 8
t/ms
0.004
图 6 I 界面胶结差、II 界面胶结好时与自由套管和 0.002
胶结良好情况下的全波列波形
0
Fig. 6 Waveforms simulated for cased borehole 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
f/kHz
with different cement-bond conditions: the first
(b) ᛰѓజጳ
interface is in poor cement and the second inter-
12
face is in good cement, free pipe, and good bond-
0.01mm
ing, respectively 10 0.1 mm
1 mm
2 mm
1.5 8 5 mm
ڡࡏिజฉ 10 mm
1.0 ༏ԧूए 6 15 mm
ᒭႀݓኮ
0.5 4
ݓኮिజฉ
0
2
-0.5 ᮠဋᰴ ᮠဋͰ
0
-1.0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
f/kHz
-1.5 (c) ༏ԧूएజጳ
0 1 2 3 4 5 6 7 8
t/ms 图 8 水泥环第 II 界面胶结差时套管弯曲波的频散、
衰减和激发强度曲线
图 7 I 界面外流体环厚度为 1 mm 时的全波列波形
Fig. 8 Casing flexural wave in cased borehole with
Fig. 7 Waveforms simulated for cased borehole
good bonding at the first interface and poor bond-
with the fluid ring thickness of 1 mm at the first
ing at the second interface
interface