Введение к работе
Актуальность темы.
Акустический метод геофизических исследований является одним из наиболее информативных. Он широко применяется при изучении процессов, происходящих в геологических средах, при исследовании их свойств и структур, при разведке полезных ископаемых и решении других задач.
Объем этих задач увеличивается по мере совершенствования интерпретационных моделей и методов обработки теории акустических данных, основанных на использовании современных информационных технологий. Вместе с тем возрастает и необходимость дальнейшей разработки акустического метода, учета различных физических факторов, влияющих на полноту акустической информации и точность ее расшифровки.
В настоящее время эта задача приобрела особое значение для проблемы разведки полезных ископаемых, так как ее масштабы многократно сократились. Компенсация этого негативного явления возможна на пути повышения эффективности методов разведки.
В случае акустического метода трудностью теории является необходимость учета неоднородности среды и влияния на акустическое поле используемых технологических устройств. Обусловлено это тем, что уравнения линейной теории упругости решаемы лишь при отсутствии указанных неоднородностей. Поэтому требуется разработка специальных алгоритмов расчета- акустического поля, воспринимаемого приемным устройством. Решению этих задач посвящена диссертация. Этим определяется ее актуальность.
Цель работы
Целью является разработка метода вычисления акустического поля в технологической полости, названной полостью акустического источника ПАИ, расположенного на ее цилиндрической оси. Она заполнена вязкой сжимаемой жидкостью и окружена упругой радиально-неоднородной средой.
Акустические поля во всех частях этой системы связаны вследствие отражения и рефракции акустических волн. Поэтому для вычисления поля в ПАИ требуется приближенное решение волновых уравнений в произвольной неоднородной среде, обладающей цилиндрической симметрией. Это необходимо для достижения конечной цели работы.
Научная новизна
Впервые рассмотрена модель геологической среды, учитывающая
наличие в ее структуре распределенных неоднородностей: Ими обусловлена
. fUC НАЦИОНАЛЬНАЯ Г БИБЛИОТЕКА I
зависимость от координат плотности среды, ее модулей упругости, скорости звуковых волн.
Поскольку уравнения линейной теории упругости описывают однородные среды, то рассматриваемая геологическая среда моделируется системой смежных цилиндрических слоев малой толщины с постоянными упругими свойствами. На их границе ставятся условия сопряжения в виде непрерывности смещений частиц и упругих напряжений (т.е. условия "склейки" без проскальзывания) число этих тонких слоев произвольно велико. Поэтому для их сопряжения разработан импедансный метод, позволивший преодолеть эту трудность.
Тензор импеданса связывает базисные векторы смещений и напряжений на границах слоев. Его компоненты определены как- функции упругих смещений. Разработан алгоритм пересчета импедансов границ каждого слоя, с помощью которого резко сократился объем вычислений. Благодаря этому задача вычисления акустического поля в полубесконечной среде сведена к чадаче о поле в среде конечных размеров.
Рассмотрено распространение в среде продольных и сдвиговых волн с учетом их взаимодействия. На этой основе установлено явление вязкого скин-эффекта, с которым связано затухание всех типов волн.
Практическая значимость
Разработан общий метод вычисления акустического поля в ПАИ, учитывающий основные структурные и физические факторы. Он применим к ПАИ любой конструкции и создает возможность выделить из принимаемой информации влияние на акустическое поле используемых технологических устройств. Этот метод также учитывает неоднородность исследуемой среды, т.е. зависимость ее характеристик от координат. Он позволяет анализировать спектральную структуру акустического поля и связать его спектральный состав со свойствами исследуемой окружающей среды.
Указанные результаты должны повысить точность и качество интерпретации принимаемой акустической информации, дают возможность решать широкий спектр прикладных задач акустики и сейсмики неоднородных сред. Они могут использоваться в научно-исследовательских- институтах и организациях: ВНИИГИС, ВНИИГеосистем, НПЦ "Тверьгеофизика", "Союзпромгеофизика", В ГНЦ НИФХИ им.Л.Я.Карпова; в высших учебных заведениях: ГАНГ им; И.М.Губкина, МГГРУ (МГРИ); конструкторских бюро и других научно-технических организациях.
Апробация работы
Основные результаты диссертации, доложены на. Международной
конференции по геофизическим исследованиям скважин 8-11 сентября 1998 М.:
І \rf '!.ir.>iii'"J' ;* '
> ,' -Н1Г.-ИҐЛ\'.Л '
SPWLA, ЕАГО, РГУ НГ, на научно-практическом семинаре "Новые сейсмоакустические технологии исследования нефтегазовых скважин" (Тверь, АО НПЦ "Тверьгеофизика", 1997 г.), на семинаре кафедр горно-геологического цикла инженерного факультета РУДЫ, на семинаре ВНИИ Геосистем, на семинаре кафедры теоретической физики РУДН.
Публикации
По теме диссертации опубликовано 4 статьи и 2 тезиса докладов на Международных конференциях. Три статьи приняты к печати.
Объем и структура работы
