BISQ横向各向同性地层流体井孔中多极源激发声波场的理论求解和数值分析

本文研究了在BISQ 理论模型和BIOT 理论模型下,横向各向同性介质地层流体井孔中单极、偶极和四极源激发的声波场。详细分析了斯通利波、伪瑞利波、弯曲波和螺旋波的频散和衰减以及单极、偶极和四极源激发的全波列波形,同时还研究了与多极割线积分对应的临界折射纵波和临界折射横波的共振激发特性。 着重研究了在两种模型下,横向各向同性地层中纵、横向渗透率对导波频散和衰减的影响,得出的主要结论:对横向各向同性介质,可以利用斯通利波和弯曲波来反演渗透率,特别对反演横向渗透率更为有利;相对于BIOT 理论模型,由于BISQ 模型下斯通利波和弯曲波的衰减对纵、横向渗透率的变化更加敏感,因此在BISQ 模型下更有利于实现反演纵、横向渗透率。同时考察了BISQ 模型下水平、竖直喷射流长度的变化对井孔导波频散和衰减的影响,结果表明:水平、竖直喷射流长度的变化对井孔导波的频散影响很小,并且与BIOT 理论的导波频散很接近;而水平、竖直喷射流长度的变化对导波的衰减影响显著,相对于BIOT 理论模型,横向各向同性地层喷射流机制下斯通利波、伪瑞利波、弯曲波和螺旋波的衰减增大,这一差别有可能用来确定水平和竖直喷射流长度。 对单极、偶极和四极源激发的全波和纵、横波的共振激发特性进行了数值计算。横向各向同性地层中,喷射流机制对纵、横波的传播特性都有影响,这与在各向同性地层中横波与喷射流效应无关的论断明显不同;同时数值考察了纵、横向渗透率对纵、横波的共振频率和激发幅度的影响。