Page 33 - 《应用声学)》2023年第5期
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第 42 卷 第 5 期                   郭同政等: 反射波测井的菲涅尔带效应                                           925


             用黑色实线表示,实轴积分 (Real axial integration,             横波波长的 1/5。当弹性波遇到裂缝 1 时,会发生绕
             RAI) 结果用红色实线表示。从图中可以看出,两种                         射现象,弹性波会绕过裂缝1,继续向裂缝2传播,因
             算法得到的波形在到时与幅度上基本吻合,斯通利                            此从波场快照图中几乎看不到反射波的存在。
             波的幅度略有差异,这些差异主要受到用直角坐标                                在井中布置多极子接收器,井轴附近周向布置
             系阶梯型网格来模拟圆形井孔所造成的误差,以及                            4 个接收单元记录声压信号,对多极子接收器对角
             网格尺寸大小、差分格式精度等的影响,减小网格                            单元的数据进行相减,可以得到相应方向的偶极
             尺寸,用更多的网格来描述井孔,有望得到更准确的                           子数据。图 2(c) 为 Y Y 分量 (Y 方向偶极子源激发,
             模拟效果。
                                                                               Z
                                                                                          ᜈᎋ
             2 反射波测井的有限差分模拟                                                        Y 0.1 m
                                                                                                    3.0 m

                 表 1 是模拟用的主要参数。图 2(a) 是井外 7 m                                      7 m
             左右范围内两充液裂缝的模拟实例。模型大小为
             x = 9.5 m、y = 3 m、z = 10 m,井孔半径为                             10 m
             0.1 m。采用非均匀网格,在井孔附近网格大小为                                             Y
             ∆x = ∆y = 0.01 m、∆z = 0.02 m,裂缝附近网格
                                                                                                      X
             大小为∆x = 0.001 m、∆y = 0.01 m、∆z = 0.02 m,
             地层中网格为 ∆x = ∆y = ∆z = 0.02 m,时间步                                       (a) വલی
             长 0.15 µs,地层参数见表 1。两个裂缝厚度均取
                                                                                      ࠕए/m
             0.004 m,裂缝走向方向展布 (即 Y 方向长度) 均为                               1   2   3  4   5   6  7   8  9
                                                                                                ᜈᎋ1 ᜈᎋ2
             0.1 m,两个裂缝间隔 1.2 m。偶极声源指向为 Y 方
             向,与裂缝走向平行,此时得到的反射波为SH横波,                                2           ̌˗ܦູᣣ࠱ᄊुভฉ
             不包含其他转换波。声源中心频率为3.5 kHz。
                                                                     4
                           表 1   模型参数设置
             Table 1 Parameters of the computation model            ງए/m
                                                                     6                  ᜈᎋ1ᄊԦ࠱ฉ
                                                                                           ౝॲी
                           纵波速度       横波速度         密度
                Medium
                           /(m·s −1 )  /(m·s −1 )  /(kg·m −3 )       8
                井孔流体         1500        0         1000                  ̌ߘ
               裂缝内流体         1500        0         1000
                                                                     10
                  地层         3000       1800       2000                          (b) 5 ms௑ฉڤঌི

                 根据固体中的弹性波理论,对于远探测声波测                               5.0
             井而言,波在介质中传播遇到异常体时,根据波长与
             异常体尺度的相对大小,可产生反射波 (波长远小                                4.5
             于界面尺度,如地层界面)、散射波(波长和界面尺度
             相当,如裂缝和溶洞等) 和绕射波 (波长远大于异常                             ູᡰ/m  4.0
             体尺度,如小尺度缝洞、界面突变点等)。图 2(b) 是                                                             िజฉ
                                                                    3.5                              pp1
             在5 ms时保存的波场快照(振动速度的Y 分量),从                                                              ss1
                                                                                                     pp2
             图中可以清晰看到井中偶极声源向井外辐射的弹                                  3.0                              ss2
             性波,此时弹性波场刚刚经过裂缝 1 还未到达裂缝                                 0     2    4     6    8    10    12
                                                                                     ௑ᫎ/ms
             2。从图中可以看出,弹性波遇到裂缝1之后,产生的                                              (c) Лฉฉॎ
             反射 SH 横波幅度很小,在波场快照图中几乎不可                               图 2  裂缝走向方向展布为 0.1 m 时模拟结果
             见,这是因为裂缝走向方向的宽度为 0.1 m,大约为                            Fig. 2 Modeling results of 0.1 m width fracture
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