随钻声波测井仪器声系的最优化设计理论和方法研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:41204070
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:25.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:D0408.油气地球物理学
- 结题年份:2015
- 批准年份:2012
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2013-01-01 至2015-12-31
- 项目参与者:唐晓明; 陈雪莲; 庄春喜; 魏周拓; 黑创; 刘玉凯;
- 关键词:
项目摘要
Logging while drilling tecnology has undergone a rapid development recently, becoming a must have technology in deep-water drilling. A key technology for logging while drilling (LWD) acoustic measurements is the design of an acoustic isolator to suppress tool waves propagating along the drill collar, such that acoustic signals from earth formations can be effectively measured under LWD conditions. Up to now, the LWD acoustic isolation is achieved by periodically cutting grooves along the drill collar between acoustic transmitter and receivers. Such a technique, although it is effective, reduces the mechanical strength of the drill collar and adds cost to the manufacturing and maintenance of the LWD tool, hindering the application of the LWD acoustic technology. We propose to develop an LWD acoustic technology that does not use the groove-cutting design. We utilize the inherent frequency stopband for extensional wave propagation along a cylindrical pipe and effectively broaden the stopband by combining drill pipes of different cross-section areas whose lengths are greater than a wavelength but are shorter than the transmitter-to-receiver distance. For this variable cross-section model, we derive the LWD modes wave couple theory, calculate the relation curve between transmission coefficient and frequency, and analyse the stopband characteristic of extensional wave. Inverting the isolator parameters using simulated annealing method, and design the optimized isolation. After propagation through the combined drill collar system, the stopband in the collar extensional wave is significantly widened and the wave amplitude in the stopband is substantially reduced. Making LWD acoustic measurements in this widened stopband allows for recording acoustic signals from the surrounding formation.
随钻测量技术近来发展很快,已成为深海钻探的必备技术之一。迄今为止所有随钻声波隔声技术都是采用在发射和接收换能器间刻槽的方法来阻隔沿钻铤传播的波。这种刻槽方式隔声体严重损害钻铤强度,不利于随钻声波测井技术的推广和使用,本项目提出一种简便、实用而有效的,不需要在钻铤上刻槽进行隔声的方法。根据拉伸波在钻铤中传播的固有阻带理论,对长度大于波长的不同横截面积(即内、外径)的钻铤加以组合使得有效阻带比单个钻铤的阻带大大拓宽。针对这一变径钻铤组合模型,理论推导随钻声波测井的多模式耦合理论,计算透射系数与频率的关系曲线,分析钻铤波的隔声阻带特征。在拟设计隔声频率范围内用透射系数构造目标函数,用模拟退火法对多个隔声体参数(钻铤变径次数、内外径组合、变径长度等)进行约束反演,用最优化方法设计一种长度大于波长的变径钻铤组合隔声体结构,在最佳阻带上进行随钻声波测井,就能很大地压制钻铤波,从而有效地测量地层信号。
结项摘要
随钻测量技术近来发展很快,已成为深海钻探的必备技术之一。迄今为止所有随钻声波隔声技术都是采用在发射和接收换能器间刻槽的方法来阻隔沿钻铤传播的波。这种刻槽方式隔声体严重损害钻铤强度,不利于随钻声波测井技术的推广和使用,本项目提出一种简便、实用而有效的,不需要在钻铤上刻槽进行隔声的方法。根据拉伸波在钻铤中传播的固有阻带理论,对长度大于波长的不同横截面积(即内、外径)的钻铤加以组合使得有效阻带比单个钻铤的阻带大大拓宽。针对这一变径钻铤组合模型,理论推导随钻声波测井的多模式耦合理论,计算透射系数与频率的关系曲线,分析钻铤波的隔声阻带特征。在拟设计隔声频率范围内用透射系数构造目标函数,用模拟退火法对多个隔声体参数(钻铤变径次数、内外径组合、变径长度等)进行约束反演,用最优化方法设计一种长度大于波长的变径钻铤组合隔声体结构,经数值模拟和实验测试,变径钻铤组合隔声结构的声衰减可达58db,已达到工业界对随钻声波测井隔声体的隔声效果的要求。更为重要的是,该隔声结构是我们拥有完全自主知识产权的随钻隔声结构,打破了国外先进油田服务公司对中国随钻声波隔声技术的封锁,该隔声结构的随钻声波测井仪器可用于对外的随钻测量服务,为我国随钻声波测井仪器“走出去战略”提供了重要的支撑。
项目成果
期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(3)
专利数量(4)
Numerical study on the characteristics of multipole acoustic logging while drilling in cracked porous medium
裂缝多孔介质随钻多极声波测井特性数值研究
- DOI:--
- 发表时间:2014
- 期刊:Chinese Journal of Geophysics
- 影响因子:--
- 作者:Xu; Song;Su; Yuan-Da;Chen; Xue-Lian;Tang; Xiao-Ming
- 通讯作者:Xiao-Ming
Acoustic isolation of a monopole logging while drilling tool by combining natural stopbands of pipe extensional waves
结合管道延伸波自然阻带的单极随钻测井仪的声隔离
- DOI:10.1093/gji/ggv150
- 发表时间:2015
- 期刊:Geophysical Journal International
- 影响因子:2.8
- 作者:Su; Yuan-Da;Tang; Xiao-Ming;Xu; Song;Zhuang; Chun-Xi
- 通讯作者:Chun-Xi
含孔隙、裂隙地层随钻多极子声波测井理论
- DOI:--
- 发表时间:2014
- 期刊:地球物理学报
- 影响因子:--
- 作者:许松;苏远大;陈雪莲;唐晓明
- 通讯作者:唐晓明
一种过套管双源反激声波测井方法
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:声学学报(中文版)
- 影响因子:--
- 作者:苏远大;唐晓明;祁晓;谭宝海
- 通讯作者:谭宝海
Mapping formation shear - velocity variation by inverting logging-while-drilling quadrupole-wave dispersion data
通过反演随钻测井四极波色散数据绘制地层剪切速度变化图
- DOI:--
- 发表时间:2013
- 期刊:Geophysics
- 影响因子:3.3
- 作者:XM Tang;CX Zhuang;S Xu;L Zhao
- 通讯作者:L Zhao
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其他文献
随钻偶极横波远探测优势频带及反射声场
- DOI:--
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- 通讯作者:苏远大
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- DOI:--
- 发表时间:2015
- 期刊:物理学报
- 影响因子:--
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- 通讯作者:苏远大
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- DOI:--
- 发表时间:2016
- 期刊:地球物理学报
- 影响因子:--
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- 通讯作者:苏远大
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- DOI:--
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- 期刊:地球物理学报
- 影响因子:--
- 作者:许松;唐晓明;苏远大;庄春喜
- 通讯作者:庄春喜
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- DOI:--
- 发表时间:2017
- 期刊:地球物理学报
- 影响因子:--
- 作者:许松;苏远大;唐晓明
- 通讯作者:唐晓明
其他文献
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