《固井水泥环周向不均匀性对套管井中单极源声场的影响》由会员分享，可在线阅读，更多相关《固井水泥环周向不均匀性对套管井中单极源声场的影响（2页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2 7 卷第5 期 2 0 0 8 年1 0 月 声学技术 1 凳c h n i c a lA c o u s t i c s 、，0 1 2 7 N o 5P t 2 O c t 。2 0 0 8 固井水泥环周向不均匀性对套管井中单极源声场的影响 李俊，乔文孝，车小花 ( 淫气资源；搽测爨家重点实验室( 每嚣吞蘧大学( 忿衷 ) ，l 索，l 泛箱9 ) T一ll l n n U e n C e0 IC e m e n tD 0 n dC I r C U m t e r e n t l a In o n - U n l l o r mO n m O n O p O l eW a V e 登
2、r O p a g a l l I D I 魏l 珏e a S e 娃W e l l S l L IJ u n ，Q L A OW b n - x i a o ，C H Ex i a o - h u a S 缸t eK 堪L 曲o m t o r y 研P e 眦l e 娃mR e 睫r c e4 激P m s p e c t i 憾c h i l 垤U n 如e r s 沁P e n 静t e u 豫B 蛹汛g kB e i j 讯g1 0 2 2 4 9 c h i ，凇) l 引言 固井磺量的好坏庭接影响油田开发水平，目前 广泛采用声波测井资料来对固井质量进行评价，因 此研究套管井中的声
3、场特性具有非常重要的意义。 针对套管并固井质量阏题，匡蠹外专家进行了大量 的研究工作，并取得了一定的成果。但对于固井水 泥环周向缺失这一问题，甚少有入涉及。本文利用 柱坐标系下的三维有限差分算法初步研究了园并 水泥井周的不均匀分布对单极子声源在套管井中 产生的声场的影响。 2 基本原理 以z 轴为对称轴的柱坐标系下用应力和速度表 示酶运动方程帮本构方程分爰炎嘎 p 誓掣+ 冬+ 誓一譬+ ( 1 ) 捷r 却岣8娩r“ 辔掣+ 孥+ 冬+ 导+ 疗 ( 2 ) 谢廊帕8 七 ，” 矽等。掣+ 熹+ 冬+ ( 3 ) a tr a fr a 8a z 1 誓A 等扯删慨+ 孙F 警+ 靠 “ 孥
4、( A 一刎誓+ 彳兰+ 监1 + F 誓+ 蕊鲫 ( 5 ) 挪 静l 帕口，J七。” 誓。蟹呼+ 翱+ 嗤+ 岛 绣 誓j 皓音* 鲁工( 急+ 鲁) 嗍 鲁。( 警+ 期 9 武中碍、跏攻分剐为r 、毋、z 方向豹速度分鬃； b ，珈、k 分别为，口，z 方向的正应力；砌，绝 为剪切应力；p 为介质的密度；A ，C 、F 、和 是五个独立的弹性常数。五、砒声绣力为声源。 采用中心差分格式的交错嘲格来实现有限差 分模拟吼交错网格中速度分量和应力分量交错分 布在空闻网格上，褶邻网格结点闻相差半个网格。 相邻速度、应力迭代之间相差半个时间步长。介质 参数在正应力结点上。对方程组( 1 ) (
5、9 ) 中的速度、 应力分量进行离散可以褥到计算所需的差分格式。 采用完全介质匹配层口1 ( P M L ) 吸收向外传播的 弹性波。模拟无限大地层情况。它的基本思想是在 外边秀设置一个吸收层。该矮在与计算区域接触面 上无反射，但进入其层内的声波能量是指数衰减。 3 数值计算结果及分析 。 针对水泥环的部分缺失设计了图1 所示模型， 模型赢1 8 5 m ，半径O ，5 5 m ，由泥浆、套管、水泥 环、地艨组成，分剐用l 、2 、3 、4 表示，介嫒参 数如表1 所示。井孔半径为0 1 m ，套管厚0 0 1 m ， 水泥环厚度为O 0 2 m ，水泥环在源距为O 3 2 5 m 至 O 。
6、8 2 5 礅处周囱O 嚣缺失，缺失部分耀泥浆填充。 声源函数为一f ) ：( f 一乇一嘞) z ，其中口簖2 ， 垃b = 2 7 娲，而为中心频率，取1 6 k H z ，乐，a 压匦。所处 位置为，酌，芦Q 。0 7 5 m 。进行数值模拟计算时采用 的模型r 、口、z 方向网格数分别为1 0 0 、4 0 、3 7 0 ， 吸收边界网格数为l O 。，方向采样间隔为5 m m ，秽 方向采样闻隔为O ，1 5 孤纛，z 方囱采样闻隔失5 搬黼。 时间步长为O 1 螂，时间点数为1 5 0 0 0 。 薰熹褒囊t 辈均麓鑫鑫舁娃我稼蘧垂舞蓰孛懿声螽( 1 甾3 罅糖帮方建声滚测舞方法疆
7、究( 镌5 弱翻国 俸奢简介；李俊，女，汉族，河北衡水入，硕士生，研究矗向为声波测井 道讯作者l 乔文鬻，q i a o 、v 】【 c u p e d u 皿 第5 期李傻等l 到井水泥环阁向不均匀性对套管井中单根源声场的影响2 6 5 旦堕型垫盐塑塑堂堂L 堕堕避 * *1 5 m n 1 0 0 0 5900女7800 m * 4 0 c 】021M 些旦唑竺唑型L 豳羔 E 自* m * 女 “ 目1 * # m 月 札l A “m m m d 岫c 酬w e l l w 】m m k 哪c H I 口卅u l b 。 m 州删州8 ) 删”p I a 呜0 ) 珊* d e 圈2 表
8、示了模型垂直剖面中6 个不同时刻的速 度合成卢场快照，它们的时间分别为加岵、1 5 0 岍、 3 。0 胂、4 2 0 妒、5 4 0 脚6 6 0 岫。囤中左半部分存在 水泥部分趺失情况，右半部分水泥胶结良好。 位 管中。当声波通过水测踺失部分后，声渡再淡在完 全股结的环境F 传播，由于套管、水泥、地层之曰 的声阻抗差较小，套管中较强的能量辐射到水泥及 地层中，在水泥一直完全胶结的右侧套管中的能量 甲已在传播过程中辐射到地层中，在图中显w 为右 侧地层中的能量比左侧地层巾的能量要强一些。 图3 为源距为l m 时模型左右两侧井壁附近的 声压接收波形。从图3 中可以看出，两道波彤巾套 管波首波
9、的到达时间致，但是水泥部分缺失侧 套管波首波的幅度明显地比完全腔结一侧的大仔 细地分析表明，害管波幅度沿周向的变化与水泥缺 失沿周向的分布一一对应。 目3 镕* 1 m ”! # M * # t w m P H # m f 】6 k H z l H g3 h 9 删峨咖酬咖r e d l n m e 龇ku n q 划n 枷s l m w a d l 删0 l 川咖m o 【r j l d k l o ”a r 4 结论 本文利用柱坐标系下的3 D 有限差分算法数值 模拟了半个圆周水泥姥丈对套管井中单扳子卢撑 产生的声场的影响。通过对计算结果的分析表明： 水泥胶结的周向不均匀性导致了垂管井内外声场 分布的不均匀性。套管渡的到时沿周向没有变化， 但套管波幅度沿周向的变化与水泥缺失沿周向的 分布一一对应。 参考文献： 【1 c H E NY 0 昭- H u c H E ww e n g - c b oA I h c od l o m n n I d c f o rm em e n g s 邮1 c l o 婚岵啪l s 【J 1J 声场也存在差别。在水泥缺失侧，套管与泥浆的 1 0 5 ( 4 ) ：珊7 5 2 0 跗 声阻抗差比套管与水泥的声阻抗差大波形经过套 管传播到地层巾的能量非常少，大部分都集中在套 翌一 鬻=霄添 = 蘩悉一 =
