超聲波在井下混合介質(zhì)中傳播特性的研究.pdf

1、近年國(guó)家對(duì)于石油的需求日益增加，這就意味著對(duì)大慶油田等中國(guó)大型油田的地下開(kāi)采工作也變的日益繁重，但是由于地層滑移等因素，常常造成井下向上運(yùn)輸原油的套管錯(cuò)斷，導(dǎo)致油井無(wú)法繼續(xù)工作，影響產(chǎn)量。所以修補(bǔ)套管一直是一個(gè)熱門(mén)研究方向。斷掉的套管下部在地下1000米左右，常見(jiàn)方法無(wú)法檢測(cè)其方位，本文采用防干擾、造價(jià)低的超聲設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，而測(cè)距需要聲波速度與回波幅值的大小，理想狀況是得到的回波幅值越大越好，即幅值衰減系數(shù)越小越好，這樣有利于準(zhǔn)確讀數(shù)，

2、同時(shí)準(zhǔn)確的聲速也便于數(shù)據(jù)處理。但是聲波傳播速度、幅值衰減系數(shù)均與傳播介質(zhì)特性有關(guān)，所以需要針對(duì)井下混合介質(zhì)提出具有針對(duì)性的聲速、幅值衰減的理論預(yù)測(cè)模型。
　　目前傳統(tǒng)的混合介質(zhì)衰減模型，并未考慮懸浮粒子粒徑的變化對(duì)衰減作用的影響，且適用環(huán)境也是常溫常壓，然而本文研究對(duì)象所處環(huán)境為井下高溫高壓環(huán)境，溫度和壓力的變化可能對(duì)衰減作用產(chǎn)生影響，所以傳統(tǒng)衰減預(yù)測(cè)模型對(duì)井下混合介質(zhì)并不適用。于是本文在考慮環(huán)境溫度、壓力，懸浮油滴粒徑的大小所帶

3、來(lái)的影響的基礎(chǔ)上，對(duì)超聲波在井下混合介質(zhì)中的傳播特性進(jìn)行了分析，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　對(duì)井下混合介質(zhì)的物理特性進(jìn)行了分析，主要包括其物理形態(tài)、從井上到井下環(huán)境的變化對(duì)其物理形態(tài)的影響，并對(duì)其相關(guān)物理特性參數(shù)求解，利用儀器對(duì)配制的井下混合介質(zhì)進(jìn)行了觀測(cè)實(shí)驗(yàn)。另外仿真分析了聲波頻率與振幅對(duì)聲場(chǎng)分布均勻性的影響。根據(jù)井下混合介質(zhì)的實(shí)際物理狀態(tài)，進(jìn)行了聲速特性分析，建立了準(zhǔn)確的聲速模型。
　　對(duì)聲波在井下混合介質(zhì)中的衰減特性進(jìn)行了

4、理論分析，包括原油油滴引起的粘滯衰減、熱波衰減及多次散射衰減，另外還有CH4氣泡在混合介質(zhì)中引起的吸收衰減。考慮井下環(huán)境的高溫高壓因素，懸浮油滴、CH4氣泡的粒徑變化，檢測(cè)聲波頻率的影響，建立了具有針對(duì)性的衰減數(shù)學(xué)模型，并與傳統(tǒng)模型進(jìn)行了比較分析。
　　設(shè)計(jì)了一套可以模擬井下高溫高壓環(huán)境的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，記錄了在不同壓力、溫度、油滴粒徑、濃度等條件下的聲速與回波衰減幅值，并與利用本文新建模型計(jì)算得到的聲速與回波衰減預(yù)測(cè)值進(jìn)